混凝土結(jié)構(gòu)梁碳纖維加固的施工工藝

趙越 蘇志松

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu);梁結(jié)構(gòu);碳纖維;加固;施工工藝

隨著社會(huì)發(fā)展，建筑物的使用功能也在隨著人們的使用要求而發(fā)生變化，因?yàn)榻ㄖ锏氖褂霉δ芨淖儯瑢?dǎo)致原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力不足，需要對(duì)于結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。而部分建筑物的梁體承載力因?yàn)榛炷撂蓟A骨料反應(yīng)、介質(zhì)侵蝕等原因，在長(zhǎng)時(shí)間使用之后，梁體承載力和耐受力下降，也同樣需要進(jìn)行加固。而碳纖維作為一種新型材料，在混凝土結(jié)構(gòu)梁的加固中具有眾多優(yōu)勢(shì)，如重量輕、空間占用量小、承載力好等[1]。因此，碳纖維成為了一種主要的加固材料。本文主要對(duì)于碳纖維加固應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)梁中的施工工藝。

1碳纖維加固施工工藝流程

加固過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的流程，需要施工人員經(jīng)過(guò)層層施工，采可以達(dá)到良好的加固效果。下圖一所示為碳纖維加固施工工藝流程。

在開(kāi)始加固之前，施工人員需要充分熟悉施工圖紙，并詳細(xì)檢查進(jìn)場(chǎng)材料的產(chǎn)品合格證和質(zhì)檢報(bào)告等材料，不合格材料禁止進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。準(zhǔn)備好相關(guān)的機(jī)具、工具，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量混凝土結(jié)構(gòu)梁的幾何尺寸、初步定位放線、剪裁碳纖維布（嚴(yán)禁折疊，如果碳纖維布原件已經(jīng)出現(xiàn)折痕，需要將折痕部分去除）。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定具體詳細(xì)的施工方案，根據(jù)程序報(bào)批處理。

1.2處理加固部位

基面加固部位混凝土表面如果存在劣化混凝土的話，首先需要清楚劣化層，經(jīng)過(guò)打磨之后使用原混凝土強(qiáng)度較大或等同的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿材料來(lái)修復(fù)表面。例如，當(dāng)加固部位存在局部裂縫的情況下，需要將裂縫采取灌縫處理或是封閉處理。在加固部分凝土表面使用鋼絲刷進(jìn)行打毛，去除粉塵，沖洗干凈，等到混凝土基面完全干燥之后，使用脫脂棉擦二甲基酮。

1.3涂刷底膠

在配制底膠時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)廠家說(shuō)明書進(jìn)行配制。在配置過(guò)程中，充分?jǐn)嚢瑁苊饣旌喜痪Ｊ褂脻L筒刷將底膠均勻涂抹在混凝土梁表面，禁止擅自更改底膠工序。底膠完全干燥之后，如果表面有突起，應(yīng)再次用細(xì)砂紙磨光，并應(yīng)重刷一遍。涂抹底膠后，保持干燥，直到完全干燥采能夠繼續(xù)下一步。如果碳纖維布無(wú)法及時(shí)粘貼，請(qǐng)等待12小時(shí)后再粘貼。粘貼前，細(xì)軟羊毛刷或潔凈棉砂團(tuán)沾工業(yè) 丙酮擦拭一遍，以清除污垢和灰塵。如果使用不帶底膠的碳纖維膠，應(yīng)檢查產(chǎn)品名稱、型號(hào)和操作手冊(cè)。碳纖維膠經(jīng)監(jiān)理人確認(rèn)后可免涂底膠[2]。

1.4找平修復(fù)處理

基礎(chǔ)修補(bǔ)找平膠需要在施工現(xiàn)場(chǎng)配制，并且配置過(guò)程中需要嚴(yán)格根據(jù)生產(chǎn)商提供的使用說(shuō)明書進(jìn)行。配置基礎(chǔ)修補(bǔ)找平膠的材料通常分為 A、B 兩種，其成分為改性環(huán)氧樹(shù)脂，一半需要經(jīng)過(guò)毒性檢驗(yàn)。

1.5制備結(jié)構(gòu)膠粘劑

在完成上述工序后，可在施工現(xiàn)場(chǎng)配制混凝土結(jié)構(gòu)梁膠粘劑。環(huán)氧樹(shù)脂制劑的主要成分為a和B兩種主要成分為改性環(huán)氧樹(shù)脂，產(chǎn)品通過(guò)毒性試驗(yàn)。混合料的比例應(yīng)嚴(yán)格按照制造商提供的說(shuō)明制備。

1.6粘貼碳纖維布

嗎將制備好的碳纖維浸漬、粘貼專用膠均勻均勻地涂在粘接部位，將裁剪好的碳纖維布按照放線位置敷在涂好碳纖維膠的表面，碳纖維布應(yīng)完全平整，無(wú)褶皺。用專用滾筒沿纖維方向多次滾動(dòng)，使膠液完全浸入纖維布中，使碳纖維布層致密均勻，無(wú)氣泡。粘貼多層碳纖維時(shí)，當(dāng)膠水溶液達(dá)到完全干燥狀態(tài)時(shí)，立即粘貼下一層。如果延遲時(shí)間超過(guò)1小時(shí)，則應(yīng)在12小時(shí)后粘貼下一層纖維材料，但粘貼前應(yīng)再次清除碳纖維布粘合表面的灰塵。粘貼最后一層碳纖維布后，在其表面均勻涂抹一層碳纖維浸漬、粘貼專用膠。

1.7涂刷防腐漆

將碳纖維材料粘合后，會(huì)發(fā)現(xiàn)粘合過(guò)程中出現(xiàn)一定縫隙，所以需要對(duì)表層涂刷一層防腐材料，以此來(lái)保護(hù)碳纖維材料，避免產(chǎn)生縫隙和其余材料對(duì)其進(jìn)行腐蝕[3]。

2碳纖維加固施工要點(diǎn)

2.1原材料控制

碳纖維布及其配套的碳纖維粘合劑、底膠和結(jié)構(gòu)修補(bǔ)粘合劑應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況一次進(jìn)場(chǎng)，任何材料都需要選擇具有良好資質(zhì)和信譽(yù)的品牌。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，檢查產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品交付質(zhì)量控制報(bào)告、中文標(biāo)志和包裝完整性。提供、取樣并重新測(cè)試碳纖維織物、膠水、底膠和修補(bǔ)膠，只能在檢測(cè)合格之后使用。應(yīng)觀察、取樣和重新測(cè)試碳纖維布的對(duì)抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、單位面積質(zhì)量、極限伸長(zhǎng)率、K 數(shù)指標(biāo)、彈性模量。 碳纖維膠必須對(duì)于眾多指標(biāo)進(jìn)行見(jiàn)證取樣和復(fù)試，包括與混凝土正拉粘結(jié)強(qiáng)度、鋼拉伸抗剪強(qiáng)度、抗沖擊剝離能力、初黏度或觸變指數(shù)、耐濕熱老化性能等。拆除并清潔碳纖維膠和碳纖維模板，完成吊洞后，可將水排至結(jié)構(gòu)面以上5cm處，最終收集可在48小時(shí)后進(jìn)行。確認(rèn)無(wú)泄漏痕跡后，三方驗(yàn)收移交工作面開(kāi)展下一步施工。一般來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有泄漏痕跡的情況下測(cè)試結(jié)構(gòu)水可以在很大程度上確保建筑物的防水性，但在后續(xù)工程中仍可能發(fā)生泄漏。主要原因是設(shè)計(jì)水試驗(yàn)沒(méi)有嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，一些微裂縫隨著時(shí)間的推移而增加，施工過(guò)程中產(chǎn)品過(guò)載或保護(hù)不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。因此，施工用水試驗(yàn)完成后，在下一道施工工序中要注意對(duì)成品的保護(hù)。建筑表面（如鋪路磚）施工后，應(yīng)再次進(jìn)行閉水試驗(yàn)，以確保將潛在泄漏降至最低[4]。

2.2溫度控制

施工人員在對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行碳纖維加固的過(guò)程中，必須要保證整個(gè)施工環(huán)境具有適宜的溫度，施工溫度需要控制在5—40℃之間。如果超出或是低于這一溫度的范圍之外，需要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的升溫或降溫措施。另外，在實(shí)際施工過(guò)程中，注意建立和完善施工現(xiàn)場(chǎng)的施工安全體系，保障施工現(xiàn)場(chǎng)人員的安全，提高混凝土結(jié)構(gòu)梁工程的質(zhì)量。

2.3材料保管

碳纖維材料及其配套粘合工具應(yīng)存放在干燥、無(wú)陽(yáng)光的地方，并保持良好的通風(fēng)。在保存過(guò)程中，因?yàn)樘祭w維的導(dǎo)電性，所以還需要做好防火防潮工作，避免出現(xiàn)腐蝕等不良情況。

總結(jié)

綜上所述，在混凝土結(jié)構(gòu)梁中，碳纖維加固技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高梁的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，防止混凝土結(jié)構(gòu)梁變形。在其施工過(guò)程中會(huì)有很多因素影響碳纖維加固技術(shù)的實(shí)施。因此，應(yīng)合理控制施工過(guò)程，確保施工過(guò)程的科學(xué)性。碳纖維是一種新型的加固材料，它可以相應(yīng)地改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，對(duì)未來(lái)混凝土結(jié)構(gòu)梁加固技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展起到一定的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳浚源. 碳纖維布加固技術(shù)在國(guó)外水電站廠房混凝土結(jié)構(gòu)吊車梁的應(yīng)用[J]. 散裝水泥，2021（5）：75-77，83.

[2] 徐肖華. 碳纖維加固橋梁混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（17）：1375-1376.

[3] 周朝陽(yáng)，祁璞，趙軍，等. 碳纖維布兜貼鋼板抗彎加固鋼筋混凝土梁探索性試驗(yàn)[J]. 四川建筑科學(xué)研究，2021，47（5）：40-45.

[4] 何芳，武博，許小海，等. 碳纖維網(wǎng)格加固混凝土梁制備及其抗折性能研究[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，53（11）：1197-1203.