碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)與應(yīng)用

蔣宇 厲向鋒

（1.浙江君傲建設(shè)有限公司；2.浙江省東陽市華陽建設(shè)有限公司，浙江，東陽，322100）

碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)與應(yīng)用

蔣宇1厲向鋒2

（1.浙江君傲建設(shè)有限公司；2.浙江省東陽市華陽建設(shè)有限公司，浙江，東陽，322100）

粘貼碳纖維布進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，在現(xiàn)今建筑工程中已廣泛應(yīng)用，它是采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在各種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，以提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗震等能力，達(dá)到對(duì)建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的作用。本文主要闡述碳纖維布在加固混凝土結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)與應(yīng)用。

碳纖維布；混凝土結(jié)構(gòu)；加固技術(shù)

一、碳纖維布的定義

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在 90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等。碳纖維比重性能小，因此有很高的比強(qiáng)度。

二、碳纖維布應(yīng)用的范圍及優(yōu)點(diǎn)

碳纖維布在建筑市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用于使用荷載的增加、抗震需求、抑制裂縫、材料老化等，在加固混凝土結(jié)構(gòu)方面適用于各種結(jié)構(gòu)類型、部位的修補(bǔ)，如梁、板、柱子、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)。

碳纖維布加固主要的優(yōu)點(diǎn)：

1、耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境耐腐蝕性能非常好，能保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)等其他材料的表面及內(nèi)部質(zhì)量。

2、碳纖維布物理力學(xué)性能非常優(yōu)秀，彈性模量數(shù)據(jù)與鋼接近，抗拉強(qiáng)度大大高于普通鋼筋，眾多試驗(yàn)表明碳纖維布加固鋼筋混凝土是最理想的方案之一。

3、施工質(zhì)量能夠得到保證：碳纖維布材料性能是柔軟，形狀可任意塑造，能采用技術(shù)處理辦法保證被加固對(duì)象表面無氣泡、無空隙存在。

4、施工非常方便，現(xiàn)場(chǎng)無須任何借助任何大型施工設(shè)施和機(jī)械用具。

5、碳纖維布形狀可任意剪裁，適合于混凝土各種類型結(jié)構(gòu)和形狀，且不影響結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量，最重要的是施工工藝簡(jiǎn)單，工期短。

6、重量輕、厚度?。赫迟N后每平方米重量一般小于1.0kg，粘貼一層碳纖維布厚度僅為1.0mm左右，加固修補(bǔ)后的自重和外形尺寸可忽略不計(jì)。

由此可見，碳纖維布加固在工程建筑上產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常之大。

三、碳纖維布加固在具體工程實(shí)例的應(yīng)用

1、工程概況

某工程住宅樓，地下一層，地上十八層，框架結(jié)構(gòu)，填充墻體材料為頁巖多孔磚，樁基采用鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)為笩板基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)砼為商品砼，地下室層高5米，地上部分層高2.9米?；A(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)C40，地下室C35，地上部分C30，抗震按設(shè)防烈度6度設(shè)計(jì)。由于業(yè)主需要原已建的住宅樓需增加一層，一～二層住宅層改為商用用途。經(jīng)房屋結(jié)構(gòu)檢測(cè)，設(shè)計(jì)院對(duì)原承載結(jié)構(gòu)計(jì)算進(jìn)行復(fù)核，需要要對(duì)原住宅樓進(jìn)行全面補(bǔ)強(qiáng)、加固處理。結(jié)構(gòu)加固有以下內(nèi)容：

（1）根據(jù)施工圖需要增加一層，增加層柱子采用變小截面取定，梁、屋面板采用輕型鋼結(jié)構(gòu)、壓型板等材質(zhì)處理

（2）一～二層框架柱采用整體碳纖維布加固、梁端增加結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)抗震能力和延性。

2、設(shè)計(jì)依據(jù)及要點(diǎn)

加固內(nèi)容的設(shè)計(jì)依據(jù)有《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》、《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》以及原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)施工圖紙、房屋結(jié)構(gòu)檢測(cè)報(bào)告要求等。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：采用加大截面法加固的框架柱，對(duì)需要加固的結(jié)構(gòu)梁、柱采用如下措施：梁側(cè)邊用碳纖維布用150mm款U形箍、中間間隔的凈距150mm，上口用150mm寬碳纖維布?jí)哼吺疹^處理。梁底采用一層200mm寬碳纖維布粘貼，局部增加為 3層；主次梁交叉部位局部作碳纖維布 U形箍加強(qiáng)。柱子加固：柱高全范圍內(nèi)粘貼三層碳纖維布，采用封閉式連續(xù)粘貼，纖維方向與柱軸線方向垂直。纖維布與混凝土之間、纖維布與纖維布之間都涂有環(huán)氧樹脂膠，纖維布纏需要搭接10mm。

（3）材料要求：碳纖維布的規(guī)格為0.1mm×45mm,極限抗拉強(qiáng)度不小于3600Mpa。

四、施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

施工操作順序

1、混凝土構(gòu)件基底處理

（1）用吹風(fēng)、哄干機(jī)將混凝土表面保持干燥，并無油污、附著物。

（2）混凝土表面蜂窩、麻面等缺陷部位應(yīng)予剔除，對(duì)疏松部位進(jìn)行鑿出干凈后，用提高一級(jí)的砼振搗修補(bǔ)。

（3）混凝土若產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)貫穿裂縫，需用環(huán)氧樹脂及其他技術(shù)進(jìn)行封閉處理。

2、混凝土構(gòu)件表面涂底膠

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求比例將主劑與固化劑放置器量具中，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)攪拌，在有效時(shí)間內(nèi)使用。

（2）使用毛刷在被加固混凝土構(gòu)件表面均勻涂滿刷底膠，來回兩遍，總厚度保持在0.5mm以下，等待膠固化干燥。

3、用整平膠料找平

（1）混凝土面層炸?，F(xiàn)象先用鑿子鑿平，有油污、凹凸不平處用砂輪機(jī)磨平，然后用整平膠批平。

（2）等待整平膠干燥約3小時(shí)后再觀察表面是否有塵灰和顆粒，需清除后才能進(jìn)入下道工序。

4、在混凝土構(gòu)件表面粘貼碳纖維布

（1）按設(shè)計(jì)圖紙要求尺寸，在碳纖維布進(jìn)行排版放樣，按照放樣的位置進(jìn)行裁剪，裁剪的邊必須光滑，避免有卷口，引起邊緣局部不平整。

（2）按設(shè)計(jì)要求配置粘貼膠料，用毛刷在被加固混凝土表面處來回均勻涂刷粘貼膠料，避免有流淌及氣泡產(chǎn)生，特別在構(gòu)件的搭接、拐角尤其需要注意。

（3）在粘貼好的碳纖維布表面用滾筒來回反復(fù)滾壓，使碳纖維布充分浸潤(rùn)膠料，確保碳纖維布內(nèi)無氣泡產(chǎn)生，待完全干燥后，方可進(jìn)行下一層碳纖維布的粘貼。

5、施工規(guī)范質(zhì)量、安全措施要求

施工質(zhì)量規(guī)范要求：基層混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不得低于C15；碳纖維布沿纖維方向的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm；碳纖維布的端部在必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的附加措施，如采取鋼板固定等；粘貼碳纖維布應(yīng)盡量避開障礙物，如遇無法清除的障礙物而需截?cái)鄷r(shí)，在截?cái)嗖课灰枰赃m當(dāng)強(qiáng)化處理。

施工安全措施：碳纖維布裁剪及使用時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源，尤其是高壓電線及輸電線路，避免產(chǎn)生火花引起火災(zāi)；碳纖維布的配套用膠要遠(yuǎn)離火源，避免陽光直接照射，做好遮陽防塵措施；現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)穿工作服，同時(shí)還須佩戴口罩和手套，施工人員嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)吸煙；配置及使用膠的場(chǎng)所必須保持良好的通風(fēng)，防止施工作業(yè)中毒。

6、施工溫度要求

在使用碳纖維布加固混凝土?xí)r，必須注意是施工的現(xiàn)場(chǎng)溫度。現(xiàn)場(chǎng)溫度一般控制在50攝氏度左右，若溫度長(zhǎng)期處于較低溫狀態(tài)，要采取其它技術(shù)處理措施或暫停施工，以保證施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量。

五、結(jié)束語

碳纖維布材料是非常有前途的新型材料，是目前性能最好，用途最多的增強(qiáng)纖維。隨著碳纖維布在混凝土應(yīng)用不斷的發(fā)展，目前完全可以與粘鋼技術(shù)的性能相媲美，而且很快可以替代粘鋼技術(shù)，能夠最大發(fā)揮它的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的效益。

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1674-3954（2011）03-0139-01