碳纖維加固技術(shù)在工程中的應(yīng)用

周為公

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

0 概述

某工程為——工廠車間,由于建造時(shí)間較早，現(xiàn)結(jié)構(gòu)梁板樓面出現(xiàn)大量裂縫。經(jīng)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核并重新計(jì)算后，認(rèn)為應(yīng)對(duì)大梁粘貼碳纖維布進(jìn)行加固。主要加固內(nèi)容為梁粘貼300 g/m2碳纖維布。

1 施工準(zhǔn)備

參與本改建加固工程的操作人員選擇有多年現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的員工,再次經(jīng)過加固專業(yè)培訓(xùn)，全面了解本工程工藝流程,熟練掌握碳纖維粘貼、膠粘劑調(diào)配等施工工藝。

2 施工工藝要點(diǎn)

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備2.1.1腳手架搭設(shè)

本加固改造工程中，因工程量較小，擬采用活動(dòng)腳手架，高度以滿足梁粘貼碳纖維布為準(zhǔn)。

2.1.2物資準(zhǔn)備

①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)工長(zhǎng)的要求，施工人員領(lǐng)取所需物資；②檢查各類物資狀態(tài)是否正常、數(shù)量是否齊全。如發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)更換；③物資搬運(yùn)至工作面,搬運(yùn)過程中須輕拿輕放。

2.2 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備——裂縫處理——放線定位——基層處理——涂刷找平膠——涂刷底膠——碳纖維布粘貼——養(yǎng)護(hù)——表面處理。

2.3 混凝土表面處理

①混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以鑿除，對(duì)于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用指定材料修復(fù)；②在裂縫部位應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求首先進(jìn)行灌縫封閉處理。灌漿采用環(huán)氧樹脂壓力灌漿；③采用金剛石角磨機(jī),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,直至見到新結(jié)構(gòu)面為止；④如需清理的混凝土表面灰塵較多，還需利用無油壓縮空氣將灰塵吹凈;⑤用棉絲蘸丙酮，將打磨后的混凝土表面擦拭干凈；⑥再次檢查混凝土表面,如有凹陷的部位，須用指定材料填充找平；⑦報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人檢查。

2.4 碳纖維布的裁剪

①粘貼碳纖維布時(shí)需將成品碳纖維布裁剪成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的尺寸;在平整面上將碳纖維布鋪平，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸用壁紙刀（要求刀片鋒利）沿纖維方向?qū)⑻祭w維布裁成所需尺寸,余下的部分可以拼接使用，但需保證搭接尺寸≥100mm；②碳纖維布為單向受力材料，順著纖維的方向?yàn)槭芰Ψ较?，裁剪時(shí)要特別注意方向，切忌將纖維斜切斷。裁剪時(shí)盡量不出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象；③裁剪及使用碳纖維布時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源，尤其是高壓電源及輸電線路。

2.5 涂刷找平膠

①找平膠的配制。（具體方法參見相應(yīng)產(chǎn)品說明，或聽從現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人要求）；②混凝土表面凹陷部位應(yīng)用找平膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用找平膠填補(bǔ)，盡量減小高度差。

2.6 涂刷底膠

①碳纖維布的配套用膠要遠(yuǎn)離火源，避免陽光直接照射；②底膠的配制。（具體方法參見相應(yīng)產(chǎn)品說明，或聽從現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人要求）。

2.7 粘貼碳纖維布

①調(diào)配、攪拌粘貼材料用膠（使用方法與底膠相同），然后均勻涂抹于待粘貼部位，在搭接及混凝土拐角等部位要多涂一些；②粘貼碳纖維布。在確定所粘貼部位無誤后，將碳纖維布一端粘貼在混凝土面上，一邊粘一邊用滾刷沿纖維布縱向向同一方向反復(fù)滾壓，去除氣泡和皺紋，并使粘貼用膠充分浸透碳纖維布。滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。

2.8 施工時(shí)注意事項(xiàng)

①碳纖維粘貼膠的一次攪拌量應(yīng)滿足本次施工的使用量，不可超出，如超過使用時(shí)間則應(yīng)將粘貼膠廢棄，不允許再次使用。通常在室溫（5～20℃）條件下粘貼膠的有效時(shí)間為1 h。因此要多次少量地配膠；②施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材沿碳纖維絲的垂直方向的彎折；③施工中注意將樹脂及膠體放置在通風(fēng)良好的地方，并保證不要與其它不明液體的接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)致使樹脂或膠體的失效。

3 施工質(zhì)量控制及保證措施

3.1 結(jié)構(gòu)膠及碳纖維材料的質(zhì)量控制

①選用的結(jié)構(gòu)膠和碳纖維材料必須有較長(zhǎng)的工程應(yīng)用實(shí)例，并且各項(xiàng)性能指標(biāo)必須滿足國標(biāo)或設(shè)計(jì)指標(biāo)要求；

②必須對(duì)選用的結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)樣式試驗(yàn)；

③每組結(jié)構(gòu)膠開蓋使用時(shí),必須檢查膠的顏色、氣味、粘稠程度有無異常，若有異常應(yīng)停止使用；檢查生產(chǎn)日期是否在保質(zhì)期內(nèi)，不在保質(zhì)期內(nèi)的產(chǎn)品立即停止使用；

④選用的碳纖維材料必須滿足材質(zhì)要求及結(jié)構(gòu)尺寸要求,每一批次的碳纖維材料必須送樣檢測(cè)；

⑤碳纖維的切割必須順著纖維的方向?yàn)槭芰Ψ较颍眉魰r(shí)要特別注意方向，切忌將纖維斜切斷。裁剪時(shí)盡量不出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。

3.2 碳纖維施工操作人員的要求

①所有從事粘貼碳纖維布工程的管理人員和施工人員，必須具有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)過公司的專業(yè)培訓(xùn)，考核合格者才能上崗作業(yè)；

②每個(gè)施工作業(yè)班組的配膠人員必須由專人負(fù)責(zé)，其他人員不能代行其職；

③施工人員必須有高度的責(zé)任心和質(zhì)量意識(shí)，對(duì)施工質(zhì)量的考評(píng)必需落實(shí)到班組和個(gè)人，對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量事故的班組和個(gè)人必須處罰到位，出現(xiàn)重大質(zhì)量事故的人員就地免職或除名。

3.3 粘貼碳纖維布施工的過程控制

①粘貼碳纖維布施工必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙、技術(shù)交底和施工方案的要求和工藝進(jìn)行操作；

②基層打磨深度必須達(dá)到混凝土密實(shí)的部分，完全去除炭化層，如果已經(jīng)打磨到鋼筋面仍不能完全去除炭化層，應(yīng)對(duì)銹化的鋼筋除銹后，使用環(huán)氧砂漿修復(fù)后再進(jìn)行粘貼碳纖維布；打磨面應(yīng)盡量平整；

③出現(xiàn)裂縫的混凝土，打磨到基層后必需對(duì)裂縫封閉或灌漿修復(fù)后方可進(jìn)行粘貼碳纖維布施工；

④粘結(jié)混凝土工作面必須使用吹風(fēng)機(jī)、棉紗、丙酮等清理掉灰塵、水分和油污，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行粘結(jié)施工；

⑤膠的配制必須嚴(yán)格區(qū)分出甲、乙組分，并且嚴(yán)格按照甲乙組分的比例進(jìn)行計(jì)量配比，稱量必須使用天平或臺(tái)稱進(jìn)行；

⑥膠的攪拌必須充分均勻,攪拌后顏色要均勻，攪拌后如果結(jié)構(gòu)膠較稀或流淌，可以加入適量（1%～5%）的工業(yè)白碳黑進(jìn)行增稠處理，以免造成空鼓和不必要的浪費(fèi)；

⑦膠在儲(chǔ)存和配制過程中不能混入水分和含水物質(zhì)，否則會(huì)嚴(yán)重影響膠的固化強(qiáng)度；環(huán)境濕度不超過70%,基層混凝土表面觸摸無潮濕感即可,否則必須使用熱風(fēng)機(jī)或碘鎢燈烘干處理；或采用適用于潮濕環(huán)境的粘結(jié)材料。雨天時(shí)，嚴(yán)禁露天配膠和進(jìn)行碳纖維布粘貼施工，在室內(nèi)進(jìn)行施工時(shí)也必須保證無雨水滲漏,基層混凝土表面觸摸無潮濕感。

3.4 粘貼碳纖維布工程的質(zhì)量檢測(cè)

①粘貼碳纖維布工程在基層打磨完工后進(jìn)行一次隱蔽工程驗(yàn)收；粘貼碳纖維布工程施工完畢后進(jìn)行一次分項(xiàng)工程驗(yàn)收；

②首先每個(gè)班組進(jìn)行自檢，自檢合格后報(bào)項(xiàng)目部質(zhì)檢員復(fù)檢,復(fù)檢無問題后提交監(jiān)理單位驗(yàn)收，每一次質(zhì)檢必須作好記錄備查；

③班組自檢范圍為該班組的所有作業(yè)面；質(zhì)檢員采用抽樣檢測(cè)，抽樣率不低于20%；監(jiān)理驗(yàn)收參考國家和行業(yè)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；

④基層面處理的隱檢,以目測(cè)和觸摸檢測(cè)為主，無明顯的灰塵、水漬、油漬即判定合格；

⑤粘結(jié)質(zhì)量，自檢時(shí)可以參考以下方法進(jìn)行:檢查結(jié)構(gòu)膠的固化情況和粘膠飽滿程度，固化后的結(jié)構(gòu)膠指觸硬度較高,不產(chǎn)生收縮，用小刀刮取如刮取混凝土一樣感覺,可以判定的膠的固化效果很好；

⑥工程驗(yàn)收檢測(cè)可以參照《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的程序進(jìn)行檢測(cè)。

4 環(huán)境管理措施

4.1 防止大氣污染

作業(yè)面適當(dāng)灑水，保持濕潤，從而有效措施控制揚(yáng)塵。施工垃圾設(shè)置專門地點(diǎn)堆放，同時(shí)適量灑水以減少揚(yáng)塵，嚴(yán)禁隨意凌空拋撒。施工垃圾及時(shí)清運(yùn)出場(chǎng)。

4.2 防止水污染

對(duì)機(jī)械用油采用有效措施，防止跑、冒、漏，滴，以免污染水體。

4.3 環(huán)境衛(wèi)生

每一施工工序完成后，要做到工完場(chǎng)清。施工現(xiàn)場(chǎng)和生活區(qū)設(shè)有專人負(fù)責(zé)環(huán)境衛(wèi)生，經(jīng)常打掃，保持整潔。教育工人講究個(gè)人衛(wèi)生。

4.4 文明施工管理措施

在作業(yè)面附近設(shè)置臨時(shí)建筑垃圾存放場(chǎng)地，配備足夠施工廢棄物回收桶，控制加固作業(yè)造成的污染。

5 小結(jié)

工程在碳纖維加固各個(gè)環(huán)節(jié)均進(jìn)行了有效的控制，切實(shí)的保證了加固質(zhì)量。碳纖維加固后經(jīng)各方聯(lián)合驗(yàn)收達(dá)到了設(shè)計(jì)意圖，收到了甲方和監(jiān)理的一致好評(píng)。