碳纖維材料（ＣＦＲＰ）在Ｕ型墻砼維修補強中的應(yīng)用

摘要：本文重點介紹碳纖維材料(CFRP)在長春輕軌U型墻工程維修補強施工方案和技術(shù)特點。

關(guān)鍵詞：U型墻砼；碳纖維材料；維修補強；應(yīng)用

1工程概況

長春輕軌衛(wèi)星廣場U型墻工程于2006年就已經(jīng)竣工，但是由于U墻過薄以及U墻外側(cè)回填土未夯實，冬季凍脹等原因引起了墻體裂縫和傾斜，在側(cè)墻上距底板1.43m處有1～3mm寬度不等的縱向裂縫，長58.5m。2007年5月份進行了碳纖維布加固墻體的施工。施工的方案為在U型槽墻體底板以上1米處至向上4米范圍粘貼碳纖維布，進行加固處理。通過碳纖維布的加固施工，來增加墻體的混凝土抗拉強度，以滿足墻體安全。

2碳纖維材料(CFRP) 維修補強工藝技術(shù)

2.1材料

碳纖維材料(CFRP)具有極高的抗拉強度和彈性模量，是以高純度的聚丙烯腈（PAN）為原料經(jīng)過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲，使一定量纖維的表面積增大很多，更利于加強與樹脂膠的結(jié)合。本工程加固材料采用日本東麗公司進口的FTS－C1－30型碳纖維布及配套膠種，包括底層膠、不平整修補材料及粘貼樹脂。產(chǎn)品種類以及性能見表。

2.2施工工藝

工藝流程為：施工準備工作→卸荷→表面處理→涂刷底膠→找平處理→粘貼碳纖維布→表面保護。

3 施工方法

3.1施工準備

施工之前要認真的審閱設(shè)計施工圖紙，并根據(jù)施工現(xiàn)場和被加固構(gòu)件混凝土的實際情況，擬定合理可行的施工方案和施工計劃。材料、機具等方面要做好施工前的準備工作。

3.2卸荷

加固前應(yīng)對所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。

3.3表面處理

3.3.1混凝土表層出現(xiàn)夾渣、疏松、剝落、空鼓、蜂窩、麻面、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以鑿除，對于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進行修復。對較大的孔洞、凹陷、露筋等部位，在清洗干凈后，應(yīng)采用粘結(jié)能力強的修復材料進行修補。

3.3.2裂縫部位應(yīng)首先進行灌縫或封閉處理。

3.3.3用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進行導角處理并打磨成圓弧狀，圓弧曲率半徑不應(yīng)小于20mm。

3.3.4用吹風機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

3.4 涂刷底膠(FP膠)

按膠粘劑生產(chǎn)廠家提供的工藝條件配制底膠。按比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。一般情況下1h內(nèi)用完。

用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后(固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準)再進行下一工序施工。一般固化時間為2～3d。

3.5 找平處理

3.5.1混凝土表面凹陷部位應(yīng)用FE膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用修補膠填補，盡量減小高度差。3.5.2轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用修補膠修補成光滑的圓弧，曲率半徑不小于20mm。

3.6涂刷結(jié)構(gòu)膠（FR膠）并粘貼碳纖維布。

3.6.1按設(shè)計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應(yīng)在3m之內(nèi)。3.6.2按生產(chǎn)廠家提供的工藝條件進行調(diào)配、攪拌粘貼材料FR膠(使用方法與底膠FP相同)，然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。3.6.3粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，將碳纖維布用手輕輕壓貼于需粘貼的位置，采用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，擠除氣泡，并使FR膠充分浸透碳纖維布；滾壓時注意不能損害碳纖維布。多層粘貼應(yīng)重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。3. 6.4在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹FR膠。3.6.5碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。

3.7保護

需要做表面防護時，按有關(guān)規(guī)定處理，比如在加固后的碳纖維布表面采取抹灰或噴防火涂料進行保護。

4 質(zhì)量要求

國外一些國家已有了較完善的標準規(guī)程，我國在2003年5月頒布了《中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準--碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，2007年8月進行了修訂。碳纖維片材施工一切都應(yīng)遵守《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

4.1工程驗收時必須有碳纖維布及其配套膠生產(chǎn)廠家所提供的材料檢驗證明。

4.2每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進行檢查，并做好相關(guān)的驗收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工。

4.3施工結(jié)束后的現(xiàn)場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回音判斷粘結(jié)效果。如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實的現(xiàn)象，應(yīng)采用針管注膠(FR)的方法進行補救。粘結(jié)面積若少于90％則判定粘結(jié)無效，需重新施工。

4.4對于碳纖維布粘貼面積在1000㎡以上的工程，為檢驗其加固效果，應(yīng)與甲方協(xié)商進行荷載試驗，其結(jié)構(gòu)的變形等各項指標均應(yīng)滿足國家規(guī)范規(guī)定的設(shè)計及使用要求。

4.5大面積粘貼前需做樣板，待有關(guān)方面驗證后，再大面積施工。為確保碳纖維布與混凝土間的粘結(jié)質(zhì)量，基底處理必須嚴格按下列要求執(zhí)行：先檢查要加固的部位本身是否有空鼓現(xiàn)象，再進行表面檢查，最后對不符合要求的部位采取相應(yīng)的措施。

4.6嚴格控制施工現(xiàn)場的溫度和濕度。施工溫度在5～35℃范圍內(nèi)，相對濕度不大于70％。

結(jié)語。長春輕軌U型墻砼維修補強工程受場地和工期的制約，選擇碳纖維加固是合理安全的，同時更能保證質(zhì)量。如果采用其他方法，比如植筋補強，那么完成58.5m米長的裂縫則需要40天左右的時間，不但費用大，而且工期長。采用了碳纖維后三天就將58.5m米長的裂縫處理完畢。很大程度的減少勞動強度，大大的縮短了工期，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]GB50367:2006混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范

[2]CECS146:2003碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范