混凝土構件碳纖維加固施工技術

李凱

（中交二航局建筑科技有限公司，湖北武漢 430040）

近年來，在經濟不斷發展、社會不斷進步以及科學技術日新月異的利好背景下，碳纖維加固施工技術不斷發展，由于其具有強度高、成本低、自重輕、易裁剪、工期短等特點，可實現對建筑物體加固的根本目的，深受業內人士的青睞與喜愛。基于此，本文以汕頭招商局港口皮帶廊道工程為例，探討碳纖維加固施工技術實際工作中的應用。

1 案例概況

汕頭招商局港口皮帶廊道工程位于馬山港區，馬山港區位于汕頭市濠江區馬山，毗鄰華能汕頭電廠，港區陸域面積15×104m2，岸線長 1040m，擁有 3.5×104t 級煤炭專用泊位 1 個，長度235m，碼頭前沿水深-11m，還有1000t 級駁船泊位、重件泊位各1 個；年綜合通過能力 410×104t。其中，卸船能力 320×104t，裝船能力90×104t，是粵東地區最大的煤炭裝卸碼頭。

2 加固方案與碳纖維布材料特性

（1）加固方案。結合本工程項目所在區域的實際情況，經過項目經理、項目技術負責人、項目常務副經理對本項目的論證和經濟可行性分析，決定采用碳纖維加固施工技術。

（2）碳纖維布材料特性。本工程項目使用的碳纖維布主要性能指標如表1 所示。

表1 碳纖維加固施工技術主要性能指標

3 主要施工內容

（1）根據工作人員的現場勘察發現：本工程項目的廊道、轉載樓混凝土構件分別出現了不同程度的破損、漏筋、裂縫等的現象，必須對其進行及時加固。

（2）對廊道及轉載樓混凝土構件出現了不同程度的破損、漏筋、裂縫等的現象，預采用碳纖維布予以加固。

（3）拆除主碼頭及引橋上的廊道（BC1-2 和BC3-4 增大截面的部分），先采用角鋼加固，后使用聚合物砂對其包裹和保護。

（4）拆除有阻礙的周邊墻體，然后再修復。

（5）修復和處理廊道及轉載樓墻體出現的抹灰層脫落、孔洞、凹坑等受損部位。

（6）對廊道BC1-11 所有的梁和板，使用碳纖維布進行加固處理。

（7）更換廊道內受損變形、銹蝕嚴重及脫落的鋼欄桿，并分別對廊道混凝土表面以及BC1-2 鋼欄桿整體進行防腐涂裝。

4 施工特點與難點分析

4.1 特點

由于本工程項目施工過程中有大量的碼頭面上作業、不僅分項工程多，且還會出現交叉施工現象。因此，需在最大程度上保證碼頭的正常生產和運營，這既是本工程項目的特點，也是對工程項目的施工質量和進度都提出的根本要求。

4.2 難點

任何事物都具有兩面性，雖然碳纖維加固施工技術具有可靠性、經濟性以及可行性等諸多優勢，但依然有很多需要解決的重難點問題，具體體現在以下幾個方面：

（1）容易受到碼頭生產的影響。雖說在本工程項目施工過程中，要最大限度不影響碼頭的正常生產和運營，但是如果本工程項目與碼頭生產運營產生矛盾，還是需要暫停本工程項目的所有工作。這主要是因為碼頭生產運營會對工程項目的進度和質量帶來不同程度的影響，強行迎難而上只會造成大量窩工現象。

（2）安全隱患較大。在本工程項目中，鋼板的粘貼、防腐油漆的涂刷都屬于高空作業，具有較大的安全隱患。如果安全措施工作不到位，輕則會給施工企業帶來無法挽回的經濟損失，重則會給高空作業人員的生命安全帶來嚴重威脅。

5 混凝土構件碳纖維加固技術的施工要點

根據現行規范與相關要求，為提高廊道的承載能力和安全性能，需對其缺陷區域部分進行加固處理[1]。主要包括以下六個方面的內容。

5.1 表面處理

清除混凝土構件表面和經過剔鑿、清除漏筋的殘缺部分，漏出混凝土結構層，認真檢查外漏鋼筋部分是否存在銹蝕現象，如有需采取除銹措施。與此同時，為保證碳纖維施工技術的良好效果，在具體的施工過程中應保證混凝土基面的平整性，杜絕使用具有浮漿、蜂窩、麻面等的混凝土作為本項目的基面。另外，由于滲水原因而導致梁體出現污垢時，應將表面松散的浮渣使用鋼絲栓清理干凈，再使用壓縮空氣降低粉塵，最后使用酒精擦試表面即可。

5.2 涂刷底膠

①將主劑和固化劑按照一定比例攪拌均勻后倒入容器中，主劑和固化劑的調和量應在規定的時間內使用完畢，超過時間的調和量不得使用；②使用滾筒或者刷子將攪拌均勻后的主劑和固化劑均勻涂抹于混凝土構件表面上，等待自然風干，底層膠的干燥時間隨氣溫的影響有所不同，一般在涂抹后的3～24h 會出現變化，待主劑和固化劑完全硬化后，若表面依然有凸起的部分才能使用砂紙將其磨光。

5.3 找平處理

使用結構膠粘劑將混凝土表面凹陷的部分填補平整，直至沒有棱角，對于轉角處同樣使用找平材料將其修理成半徑大于等于20mm 光滑的圓弧，指觸判斷結構膠粘貼劑表面干燥后粘貼碳纖維布。

5.4 粘貼碳纖維布

（1）嚴格按照施工設計方案中要求的尺寸來裁剪碳纖維布。

（2）按照工藝流程配置膠材。根據結構膠結劑標準的使用量，計算出所涂抹碳纖維布的需要量，結合施工現場的溫度和濕度，確保所配置的膠材在規定時間內一次使用完畢。

（3）粘貼碳纖維布。在準確確定了粘貼部位的情況下，先使用特制的工具沿著纖維粘貼方向滾壓，其目的是去除氣泡和空鼓，使結構膠粘劑充分與碳纖維布中結合在一起，在使用刮板刮除碳纖維布表面多余的粘貼劑，使其均勻，若需要粘貼多層碳纖維布，同樣嚴格根據上述步驟完成。但需要注意的是，待碳纖維表面結構膠粘貼劑表面指觸干燥后才可進行下一層粘貼。

（4）通過使用小錘輕輕敲擊準確判斷碳纖維布與混凝土構件表面的粘貼質量，在具體的敲擊過程中如果依然存在空鼓、氣泡等現象應予以及時處理，此時可以利用刀片將碳纖維布劃開一道小口，然后使用注射器針管將已經調制好的主劑和固化劑注入空鼓或者氣泡內，直至填充至密實即可[2]。

5.5 涂刷浸漬膠

待碳纖維布全部粘貼完畢后，還要在其表面涂刷一層浸漬膠。

5.6 養護

碳纖維布粘貼好后需要自然養護24h，才能達到初期固化的目的，并保證其在固化期間不會受到任何因素的干擾。依然需要注意的是，在碳纖維布位形成固化之前設置交通設施禁止機動車輛駛入碼頭。碳纖維布施工技術流程如圖1 所示。

圖1 碳纖維布施工技術流程

6 碳纖維加固施工技術的指導思路和注意事項

6.1 指導思路

針對那些外觀完好、鋼筋銹蝕少、輕度腐蝕以及混凝土保護層無開裂的混凝土構件，碳纖維加固僅需做到預防性的加固即可，這樣才能提高混凝土構件在不利環境下的耐腐蝕性，又由于該類加固屬于構造型加固，無須準確計算碳纖維布所需數量。但是，對于混凝土構件保護層重度銹蝕、嚴重開裂等的現象（如本工程項目），在使用碳纖維布加固時，應當結合混凝土構件銹蝕的程度，嚴格計算碳纖維布需要使用的數量和尺寸，提高混凝土構件的抗彎性和承載能力。需要特別說明的是，碳纖維加固的根本目的是提高混凝土構件的使用性能和承載能力，而不是對鋼筋損失的彌補[3]。

6.2 注意事項

（1）碳纖維布作為一種導電材料，在具體的使用過程中應當遠離電器以及電器類設備。

（2）合理避免碳纖維布在運輸、放置、裁剪及粘貼過程中受彎折或浸水。碳纖維布應當遠離貨源，要將其放置于陰涼干燥處，保持良好的通風條件，并避免陽光直射。

（3）保證碳纖維材料的使用性能，使用前應檢測其性能，檢測合格后方可應用到本工程項目中。另外，還要特別注意碳纖維材料的浸潤性、強度以及彈性模量。

（4）具體施工工程中，施工溫度要嚴格控制不低于5C°，濕度不超過85%，否則不宜展開施工。

7 結語

碳纖維加固施工技術與其他的加固技術相比較而言，具有很高的優越性，可以大大提升混凝土構件的強度值，且不受施工環境、加固物體形狀的影響。因此，碳纖維施工技術應多多推廣和采用在混凝土構件加固施工中。