淺談碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

陳洋

大連熱電工程設(shè)計有限公司 遼寧大連 116000

目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固技術(shù)是利用改性環(huán)氧樹脂類膠結(jié)材料將碳纖維片材粘貼于混凝土表面，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)補強及改善受力性能的目的。較之傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法，碳纖維加固技術(shù)是一種新型高效的加固修復(fù)技術(shù)，它具有高強、高效、施工便捷、使用面廣等優(yōu)點。

采用碳纖維材料進(jìn)行加固補強的研究始於二十世紀(jì)八十年代美、日等發(fā)達(dá)國家。從二十世紀(jì)九十年代后期開始，我國對碳纖維材料在建筑業(yè)中的應(yīng)用與開發(fā)的研究逐步深入，目前處于十分活躍的態(tài)勢。

粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)表面，與原建筑結(jié)構(gòu)共同作用，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，達(dá)到對建筑物結(jié)構(gòu)的加固、補強目的。

1 工程概況

《中國石油遼陽石化生活區(qū)供暖系統(tǒng)分離移交項目南線供暖系統(tǒng)》項目，本次加固工程為對KL7a（梁頂標(biāo)高8.600-40.500米）兩側(cè)粘貼碳纖維布，粘貼碳纖維布前因樓面泡沫混凝土及水泥砂漿找平層已經(jīng)施工結(jié)束，粘貼碳纖維布前需切除泡沫混凝土及水泥砂漿找平層?；炷脸兄亟Y(jié)構(gòu)加固使用的碳纖維復(fù)合材料，本工程建議采用：單向織布高強Ⅰ型，采用300g/m，厚度0.167mm。

粘貼碳纖維織物加固網(wǎng)架結(jié)構(gòu)時，應(yīng)使用與基材及碳纖維有良好適配性的粘結(jié)劑，本工程建議采用：新加坡進(jìn)口美瑞品牌(或同等性能的進(jìn)口品牌，使用前經(jīng)設(shè)計單位認(rèn)可），粘結(jié)劑（膠）的基本性能符合下表的要求。

2 施工工藝流程

框梁表面處理→涂刷底層樹脂→修補整平→粘貼碳纖維布→涂防火涂料→驗收

3 施工方法

（1）構(gòu)件基底處理。用切割機將梁頂兩側(cè)加固范圍（須加固的梁應(yīng)彈墨斗線明確加固長度）內(nèi)的水泥砂漿找平層分塊（約20mm*20mm大?。┚鶆蚯懈?，鑿除水泥砂漿找平層及泡沫混泥土層，混凝土表面用角磨機、砂輪（砂紙）等工具，輕輕打磨即可，用吹風(fēng)機將混凝土表面吹干凈后，用脫脂棉沾丙酮摖拭表面，將其清洗一遍。

（2）涂刷底層樹脂。碳纖維配套樹脂、找平樹脂，粘接膠料等應(yīng)按照產(chǎn)品說明書分別配制，根據(jù)配合比確定各種材料用量，配制好之后應(yīng)充分混合后方可使用，配合比為主劑和固化劑2：1的質(zhì)量比在容器內(nèi)混合至顏色均勻。

表1 粘貼碳纖維底膠的主要性能指標(biāo)

（3）涂刷底膠。粘結(jié)劑配制好后，用滾筒刷或毛刷將膠均勻涂抹于混凝土表面，在底層樹脂表面指觸干燥（樹脂剛達(dá)到凝膠的狀態(tài)，即在施工現(xiàn)場通過手指觸摸樹脂表面有凝膠的感覺，但不會粘附樹脂的狀態(tài)。）到完全固化期間進(jìn)行下一道工序的施工。涂抹底膠厚度不超過0.4mm。

（4）修補找平。混凝土表面需找平部位應(yīng)用刮刀采用填平膠料樹脂整平。轉(zhuǎn)角應(yīng)用填平膠料樹脂將其修補為光滑的圓弧，半徑不小于20mm，整平膠料必須固化后，方可進(jìn)行下一道工序的施工。

（5）粘貼碳纖維布。按圖紙設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布。配制、攪拌粘貼膠料，然后用滾筒刷均勻涂抹于粘貼部位，在搭接、拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。用特別光滑磙子在碳纖維布表面沿同一方向反復(fù)滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面，但不允許來回反復(fù)滾動，以免損傷鱗纖維，影響粘接質(zhì)量。滾壓的目的是為了除氣泡，使碳纖維布充分浸透膠料，在碳纖維布的外表面涂抹一層粘結(jié)膠料。

（6）涂防火涂料。碳纖維粘接料固化3天后，于加固表面涂刷防火涂料，耐火時間1.5小時。

（7）驗收。采用碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程有關(guān)條款進(jìn)行各工序隱蔽工程檢驗與驗收。如施工質(zhì)量不能滿足規(guī)程有關(guān)條款要求時，立即采取補救措施或返工。加固用材料進(jìn)場復(fù)試、加固工序的驗收均應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50550-2010進(jìn)行驗收[1]。①碳纖維片材實際粘貼面積應(yīng)不少于設(shè)計量，位置偏差應(yīng)不大于l0mm。②碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%。當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于10000mm2時，可采用針管注膠的方式進(jìn)行補救，空鼓面積大于10000mm2時，須將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維片材，搭接長度應(yīng)不小于l00m。

4 結(jié)語

工程實踐證明，CFRP加固技術(shù)對于混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的補強加固效果十分理想，在基本不增大梁的截面尺寸及自重的前提下，該技術(shù)在施工工期、材料耐久性、施工質(zhì)量等方面均達(dá)到了業(yè)主的要求，其綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會效益良好，具有較大的推廣使用價值。