碳纖維布施工技術在結構加固工程中的應用

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摘要：本文以筆者近年來做過的一些碳纖維布加固工程為例，歸納了碳纖維布的特征、碳纖維布的優(yōu)點、碳纖維布的應用范圍、碳纖維布的加固效果等，并對碳纖維布加固施工的技術要求、施工步驟做了一定小結。 關鍵詞：碳纖維布、施工技術、結構加固。 The Application on Structure Reinforcement of Construction Technology of Carbon Fiber Sheet （Cai Zhonghua  Fujian Academy Of Building Research  350025） Abstract: Based on the structure reinforcement engineering examples using the carbon fiber sheet, and the characteristics, advantages, application range and reinforcement effects of of it are concluded. Besides, the technical requirements and procedures of the construction of carbon fiber sheet using in structure reinforcement are summarized. Key words: carbon fiber sheet, construction technology, structure reinforcement   1         引言 近年來我國地震發(fā)生頻繁，地震導致許多建筑，道路，橋梁，隧道等出現(xiàn)了一些不同程度的裂縫，需要對結構及構件進行加固修復及補強，考慮到時間、能源、經(jīng)濟等因素，碳纖維布粘貼到結構及構件表面的加固技術得到了迅速的發(fā)展。 2         碳纖維布的特征、優(yōu)點、應用范圍 碳纖維布加固混凝土結構技術是一項應用外粘高性能復合材料加固結構的技術，該技術是將碳纖維這種高性能纖維應用于土木工程，利用浸漬膠把碳纖維粘貼于結構或構件表面，通過其與結構或構件的共同工作，達到對結構構件補強加固及改善受力性能的目的。通過筆者近年來做過的一些加固項目，分別對碳纖維布的特征、優(yōu)點及應用范圍做了歸納。 2.1  碳纖維的特征： 2.1.1 不生銹、不腐蝕； 2.1.2 耐化學藥品性，耐熱性，極低溫性，X線可透過； 2.1.3 與鐵的比重比為1:5； 2.1.4 與鐵的強度比為10:1。 2.2  碳纖維布的優(yōu)點： 2.2.1 自重輕，施工方便快捷，不增加結構荷載； 2.2.2 強度高，能靈活地用于抗彎、封閉箍和抗剪加固； 2.2.3 柔韌性好，不受結構（梁、柱、通風筒、管道、墻體等）外形限制； 2.2.4 耐久性佳，抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的能力強； 2.2.5 抗高溫、抗蠕變、抗磨蝕、抗震性能好； 2.2.6 符合環(huán)境要求，適用范圍廣。 2.3  碳纖維布的主要應用范圍： 2.3.1 建筑物梁、柱、樓板結構補強； 2.3.2 橋梁、橋墩、橋面結構補強； 2.3.3 隧道、煙囪結構補強； 2.3.4 海灘建筑物防腐補強。 3 碳纖維布、鋼筋應力——應變曲線圖 結構加固中使用碳纖維布的目的就是提高既有結構的承載能力，增加既有結構的延 性（對于抗震結構，在加固設計中即增加延性）。 由碳纖維布、鋼筋應力——應變曲線圖，可知使用碳纖維布加固能充分減少既有結 構變形、降低既有結構應力、減少裂縫（改善結構狀態(tài)），滿足墻、柱變位、樓板開洞等建筑功能變化引起結構變化的可行性（改變結構體系）。 4  碳纖維加固施工工藝及步驟說明： 4.1  施工工藝： 卸荷載→基層處理→涂刷基層找平膠→找平施工面→粘貼碳纖維布→驗收→表面保護、裝飾。 4.2  步驟說明： 4.2.1卸荷載 加固前應對所加固的結構或構件的盡可能卸荷載。 4.2.2底層處理 應清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣質混凝土，露出混凝土結構層，并用修復材料將表面修復平整。應按設計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。采用打磨機配適當?shù)拇蚰テ瑢Ρ徽迟N的混凝土表面進行打磨，，除去表面浮漿、油污等殘留物，直至完全露出混凝土結構新面（未碳化層）。轉角粘貼處理應進行導角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于20mm?；炷帘砻鎽謇砀蓛舨⒈３指稍?。 4.2.3涂底層樹脂 應按產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配方配制一定量的底層結構膠。應采用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土結構新面（未碳化層）。宜在底層結構膠表面指觸干燥后，盡快進行下一道工序的施工。 4.2.4找平施工面 應按產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配方配制找平材料。應對混凝土表面凹陷部位用找平材料填補平整，不應有棱角。轉角處應采用找平材料修理成為光滑的圓弧的導角，半徑不應小于20mm。宜在找平材料表面指觸干燥后，盡快進行下一道工序的施工。 4.2.5粘貼碳纖維片材 應按設計要求的尺寸剪裁碳纖維布；應按產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配方配制一定量的浸漬膠，并及時均勻涂抹于粘貼部位；將碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼的位置，采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬膠充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布；多層粘貼時應重復上述步驟，并宜在纖維表面的浸漬膠指觸干燥后盡快進行下一層粘貼；應在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬膠。 4.2.6驗收 碳纖維布與混凝土之間的粘結質量，可用橡皮錘輕輕敲擊或手指壓碳纖維片材表面的方法，檢查總有效粘結面積不應低于95%，當碳纖維布粘貼的空鼓面積不大于100cm²，可采用針管注膠的方法進行修補，當空鼓面積大于100cm²時，須將空鼓部位的碳纖維布切除，重新搭接等量的碳纖維布，搭接長度不應小于100mm。 4.2.7表面保護、裝飾 做表面防護時，應按有關標準的規(guī)定處理，并保證防護材料與碳纖維布之間有可靠的粘結。 5  碳纖維加固的技術要點 5.1受彎加固時，纖維方向應與加固的受力方向一致； 5.2受剪加固、抗震加固時，纖維方向宜于構件軸線垂直； 5.3 受彎加固和受剪加固時，混凝土強度等級應不低于C15； 5.4采用封閉粘結碳纖維加固混凝土柱時，混凝土強度等級應不低于C10； 5.5碳纖維加固的效果主要取決于纖維的粘貼工藝，應由專業(yè)的施工隊伍負責施工。 6  結束語 碳纖維布具有極好的比強度、比剛度，對自然環(huán)境的溫度及濕度的改變或酸雨侵蝕的適應性極強，且不受建筑形狀的限制，不會因時間久遠而降低強度，抗疲勞性好，易于施工等優(yōu)點，在民用建筑、工業(yè)廠房和道路、橋梁的混凝土結構的加固修復上的使用越來越廣。這種加固方法必將對我國的社會主義現(xiàn)代化建設事業(yè)產(chǎn)生積極的作用。   參考文獻: 1、《碳纖維片材加固混凝土結構技術規(guī)程》（CECS 146 ：2003）。 2、《混凝土結構加固設計規(guī)范》：GB50367-2006。