簡析碳纖維加固技術在建筑工程中的運用

鄭愛軍

摘 要：由于環(huán)境因素、自然因素，建筑工程在各個階段均有著不同程度的影響，因此要采取不同的措施對結構物進行加固填充與修補。在我國加固技術的各項實踐活動中，證明碳纖維加固技術因其優(yōu)勢與特點被廣泛應用。文章通過對碳纖維材料的特點、施工工序及適用范圍簡單分析，簡要討論了碳纖維加固技術在建筑工程中的運用，以供實際應用中的參考。

關鍵詞：碳纖維加固技術；建筑工程

中圖分類號：TU746.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0058-02

碳纖維加固技術在我國雖然起步比較晚，但發(fā)展迅速，它被廣泛應用在各個領域，尤其是建筑工程中。在建筑物原有混凝土結構經(jīng)過較長的年限以后，鋼筋的銹蝕、混凝土的風化等都會使得建筑物的材料強度降低，需要進行加固與改造，碳纖維補強加固混凝土結構技術作為一種技術含量高的建筑補強加固方法，有著很強的實用性和推廣性，為社會經(jīng)濟效益的增長發(fā)揮了其應有的作用與功能。

1 碳纖維加固技術概述

1.1 碳纖維加固的原理和適用范圍

碳纖維加固技術是一種新型的加固修補的技術方法，主要原理是利用樹脂類粘結材料于混凝土表面和構件受力部位粘貼碳纖維布和碳纖維板，達到對結構加固的作用。

由于碳纖維加固技術所用的碳纖維材料是無機高分子纖維，擁有很高的耐水性，不易受到化學腐蝕，即便長時間浸泡在10%的硫酸和氫氧化鈣溶液里，耐強度也不會降低，因此，適合用于建筑工程中大多數(shù)結構物的加固修補，如梁柱構件的抗剪加固、砌體的抗震加固、承載力不足加固、樓宇增層加固、樓面荷載增大加固、樓板開裂加固等等。

1.2 碳纖維加固技術的優(yōu)越性

1.2.1 強效性

由于碳纖維的材料特點，使得碳纖維布比普通鋼板強10倍，抗拉強度與彈性模量都遠遠優(yōu)于普通鋼板。

1.2.2 性能優(yōu)越

碳纖維材料加固混凝土結構經(jīng)過實驗證明有著良好的耐久性及耐腐蝕性，可以使建筑工程的結構物在加固修補后能夠抵御來自于鹽、酸、堿方面的侵蝕。

1.2.3 施工便捷、高效性

碳纖維加固技術原理相素，操作便捷，不需要使用大型的施工機構和周轉材料，對施工場地要求不高，不需要濕作業(yè)，使用碳纖維加固技術的工效是鋼板加固技術的4～8倍。

1.2.4 質(zhì)量高，工期短，適用面

碳纖維材料的柔性，決定了被加固的結構能夠100%的有效粘貼率，即便表面不平整，也能夠有完美的粘貼，大大強于鋼板的粘貼率，有時候還可以在生產(chǎn)和設施正常運營的條件下施工，避免停產(chǎn)、停運等情況的發(fā)生，在保證質(zhì)量的前提下，縮短工期，因此，碳纖維加固技術由其操作的簡易性、原理的科學性被適用于各個領域。

2 碳纖維加固技術在建筑工程中施工的應用

2.1 施工準備

在施工前，首先應該按嚴格按照施工設計準備好施工材料，比如底膠的主要配制材料、粘著膠的配制材料、專用滾筒、刮板、角向磨光機、剪刀等各輔助工具；其次要按照安全規(guī)程以及施工要求搭設腳手架，高度以適合施工為前提，保證施工過程的安全高效。

2.2 施工工藝

2.2.1 卸 荷

為了保證加固構件不受影響，要在一般工藝之前卸掉與加固無關的構件，因此，卸荷是所有工藝的第一步。

2.2.2 基底處理

基底處理主要包括以下4個方面：①對混凝土表層出現(xiàn)的剝落、空鼓、蜂窩以及腐蝕劣化現(xiàn)象的部位，應當予以鑿除，如果面積較大，還應該用環(huán)氧砂進漿進行修復。②全封閉處理裂縫部位。③要用混凝土角磨機、砂紙除去混凝土表面的污物，構件的基本面要平整，如果有凸凹，則必須要打磨，轉角處要打磨成圓弧狀（R≥20 mm）。④對混凝土表面應用風吹機吹掃，使其干凈干燥。

2.2.3 涂底膠

涂底膠的步驟為：①底膠運用PF膠。主劑與固化劑的比例為3？誜1置于容器中，必須精確測量，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量，并且嚴格控制使用時間，用電動攪拌器均勻攪拌，一般在1 h內(nèi)用完。②在混凝土表現(xiàn)用滾筒刷均勻涂刷好底膠，在6～24 h固化后進行一下道工序。

2.2.4 找 平

在混凝土表面和模板接頭等不平整的部位，用PE膠填平，注意轉角處的圓弧，按要求用PE膠修補平滑。

2.2.5 粘 貼

粘貼是比較重要的一道工序，首先要按要求裁剪碳纖維布，調(diào)配攪拌粘貼材料粘貼劑，方法與底膠的調(diào)配與攪拌一樣，把粘貼劑均勻涂抹于待粘貼部位，可以用特制的滾子反復滾壓，注意要沿著纖維的方向。粘貼碳纖維布，不應該有氣泡，涂刷厚度要比底膠稍厚，使粘結膠充分浸透碳纖維布，并且用刮板刮涂碳纖維布表面粘結膠，使之均勻。一般粘貼采用多層粘貼，待碳纖維布表面指觸干燥后，再進行下一層的粘貼，重復上述步驟。在最后一層碳纖維布的表面要均勻地涂抹FR膠，碳纖維布沿纖維方向的搭接長度要大于100 mm，橫向碳纖維或粘鋼固定碳纖維端部。

2.2.6 保 護

保護是碳纖維加固技術的最后一道工藝，加固后，碳纖維布表面應采用抹灰或者噴防火涂料進行保護。

3 碳纖維加固技術在建筑工程中的要點

①在碳纖維加固技術在建筑工程應用中，應該首先對工程有一個整體認識，在對實際建筑結構物加固的位置及材料進行周到細致的規(guī)劃，設計好圖紙，所有的程序及材料都要符合國家標準。

②在施工前，應當嚴格控制好碳纖維加固材料的質(zhì)量，對隱蔽工程的檢驗與驗收要按規(guī)定進行，對不符合質(zhì)量要求的各項指標或者工程必須要采取補救措施，甚至強令返工。

③嚴格控制碳纖維加固技術在建筑工程中的各項數(shù)據(jù)要求。碳纖維片材的實際粘貼面積不應小于設計面積，位置偏差不應大于10 mm，碳纖維片材與混凝土之間的粘貼質(zhì)量要嚴格檢查，用小錘輕輕敲擊或者手壓碳纖維片材表面。在碳纖維加固粘貼中，總體效粘貼面積不應當?shù)陀?5%，如果碳纖維布的空鼓面積不足于100 cm2，可以用針管注膠的方式進行修補，如果空鼓面積大于100 cm2，可以將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等厚的碳纖維片材，搭接的寬度不應小于100 m。粘貼表面要按要求處理，膠配比嚴格按照比配的規(guī)定，攪拌均勻。

④碳纖維布的構造必須要按照國家標準對混凝土結構加固的有關規(guī)定，對施工現(xiàn)場的溫度進行有效的控制，用膠前應把溫度預熱至30 ？觷～50 ？觷之間，施工現(xiàn)場溫度不能低于0 ？觷。冬季溫度較低，在攪拌底膠及粘著膠時，應當有意識地延長攪拌的時間，可采用碘鎢燈、電爐或者水浴等措施使溫度升高。

⑤雖然碳纖維加固技術中結構膠無毒，但是未固化前，有些材料對人體的皮膚及眼睛有刺激性，因此，作業(yè)人員在施工中應當做好防護，著工作服、戴安全帽及手套等，以避免不必要的生產(chǎn)安全的負面影響，施工場所應適當通風。

4 結 語

近年來，人們對建筑物的結構安全、使用性能和耐久性能等的要求不斷提高，對現(xiàn)有建筑的加固就越來越受到業(yè)界的重視，很多因素，例如環(huán)境、氣候、污染等方面的影響，使建筑物的結構物發(fā)生了腐蝕陳舊老化等現(xiàn)象，因此，必須要采取有效的科學的方式對這些建筑進行必要的修補和加固，由于碳纖維材料自身的優(yōu)勢和特點，使其成了建筑專業(yè)研究的熱點，隨著碳纖維加固技術在越來越多的領域的應用，業(yè)界專業(yè)人士看到了更廣闊的前景。

參考文獻：

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