碳纖維在建筑結(jié)構(gòu)加固工程中應(yīng)用

劉智民

漯河市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，河南 漯河 462000

1 建筑結(jié)構(gòu)加固工程運(yùn)用碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

首先，較好的抗腐蝕性與防水性能。具體在處理表層的混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)用具備較好防水特性的環(huán)氧樹(shù)脂膠可以避免滲水情況的產(chǎn)生，進(jìn)而對(duì)于表層的建筑混凝土構(gòu)造給予有效的保護(hù)［1］。同時(shí)，碳纖維材料可以維持長(zhǎng)期的穩(wěn)定材料性質(zhì)，對(duì)于腐蝕性的外界因素能夠予以抵抗，對(duì)于建筑整體結(jié)構(gòu)的使用年限予以充分的延長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，具備良好抗腐蝕性能以及防水性能的碳纖維在客觀上可以體現(xiàn)最佳的建筑加固效果。

其次，可以隨意進(jìn)行碳纖維材料的裁剪操作。與其他的硬質(zhì)加固材料相比，運(yùn)用碳纖維作為施工材料具有更好的施工便捷性。這主要是因?yàn)?，碳纖維材料本身具備較好的柔韌度，并且不會(huì)改變固有的建筑結(jié)構(gòu)外部形態(tài)。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)自由的裁剪操作可以體現(xiàn)最佳的建筑結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，節(jié)省了加固建筑本體構(gòu)造投入的成本。

表1 碳纖維與普通建筑材料的性能對(duì)比

第三，簡(jiǎn)化了建筑加固的施工操作流程。在目前看來(lái)，碳纖維材料已經(jīng)能被廣泛運(yùn)用于很多的建筑加固領(lǐng)域，進(jìn)而對(duì)于抗彎鋼筋以及抗剪鋼筋的傳統(tǒng)加固材料進(jìn)行了有效的替代。具有輕薄質(zhì)地的碳纖維不必進(jìn)行過(guò)多的前期施工處理，因而可以直接運(yùn)用手工裁剪的方式對(duì)其進(jìn)行處理，確保達(dá)到較高的加固施工效率與簡(jiǎn)便的加固操作流程。對(duì)于加固建筑結(jié)構(gòu)如果能做到正確運(yùn)用碳纖維材料，那么可以保留原有的結(jié)構(gòu)外觀形態(tài)，不會(huì)破壞固有的建筑形態(tài)。表1 為碳纖維與普通的結(jié)構(gòu)加固材料進(jìn)行對(duì)比。

2 運(yùn)用碳纖維加固建筑結(jié)構(gòu)的基本操作流程

對(duì)于加固建筑本體結(jié)構(gòu)如果選擇了碳纖維作為基本的加固施工材料，則在正式進(jìn)入建筑本體加固的相關(guān)操作以前，應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單處理原有的建筑結(jié)構(gòu)表層，并且將底膠與粘合劑均勻涂抹于表層的建筑結(jié)構(gòu)部位。經(jīng)過(guò)以上的建筑表層處理以后，施工人員應(yīng)當(dāng)將保護(hù)層鋪設(shè)于平滑的建筑結(jié)構(gòu)外部。在多數(shù)情況下，對(duì)于外部構(gòu)造的保護(hù)層材料主要可以選擇纖維布的材質(zhì)［2］。

建筑結(jié)構(gòu)表層如果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)殘缺的狀態(tài)，則不利于有效完成后續(xù)的結(jié)構(gòu)加固處理。因此，對(duì)于修復(fù)殘缺的表層結(jié)構(gòu)部位應(yīng)當(dāng)給予必要的重視，其中關(guān)鍵在于徹底清除附著在建筑表層的松散結(jié)構(gòu)物。并且，施工人員需要運(yùn)用封閉處理的方式來(lái)填補(bǔ)建筑表層的裂隙，然后對(duì)于表面浮灰予以清理。經(jīng)過(guò)全面的表層結(jié)構(gòu)清理以后，確保能夠完全暴露堅(jiān)固的混凝土表面。

具體在進(jìn)行加固主體結(jié)構(gòu)的基本操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保運(yùn)用正確方式來(lái)存儲(chǔ)粘合劑，杜絕光線直射導(dǎo)致的粘合劑失效現(xiàn)象。對(duì)于粘合劑的各種成分在進(jìn)行調(diào)制時(shí)，應(yīng)當(dāng)著眼于材料配比的科學(xué)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，關(guān)于加固建筑結(jié)構(gòu)的操作最好能夠保證一次用盡全部的粘合劑以及其他施工材料。這是由于，剩余的粘合劑經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間段后，材料內(nèi)部成分將會(huì)緩慢出現(xiàn)老化，進(jìn)而改變了固有的粘合劑性質(zhì)。對(duì)于粘合劑應(yīng)當(dāng)保存于背光并且陰涼的區(qū)域，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)粘合劑使用壽命的目標(biāo)，確保粘合劑能夠發(fā)揮其應(yīng)有的性能。

3 加固技術(shù)要點(diǎn)探析

與其他種類的建筑加固材料相比而言，碳纖維材料能夠體現(xiàn)更好的建筑加固效率，并且不必借助龐大的施工設(shè)施予以加固處理。例如在加固預(yù)應(yīng)力的建筑空心板時(shí)，如果選擇了碳纖維來(lái)完成相應(yīng)的加固操作，則可以達(dá)到控制加固施工噪聲以及簡(jiǎn)化加固操作方式的目的，并且實(shí)現(xiàn)了加固處理成本的有效節(jié)約。具體在加固建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)踐操作中，關(guān)于運(yùn)用碳纖維材料主要體現(xiàn)為如下的技術(shù)要點(diǎn)：

3.1 關(guān)于建筑受壓構(gòu)件的加固

對(duì)于混凝土的方柱結(jié)構(gòu)如果需要予以加固處理，那么應(yīng)當(dāng)在方柱的部位纏繞均勻的碳纖維材料。通過(guò)運(yùn)用以上的纏繞處理方式，對(duì)于方柱結(jié)構(gòu)具備的堅(jiān)固性以及承載能力都會(huì)達(dá)到明顯增強(qiáng)的目標(biāo)。并且，經(jīng)過(guò)處理后的混凝土圓柱不會(huì)輕易出現(xiàn)斷裂的情形，有助于結(jié)構(gòu)本體的承載性能優(yōu)化。具體對(duì)于建筑物本體的受壓構(gòu)件予以加固操作時(shí)，混凝土材料將會(huì)受到側(cè)向的約束力，此種約束力主要來(lái)自于碳纖維。因此，側(cè)向約束力將會(huì)阻止建筑本體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)持續(xù)性的形狀改變，有助于保持堅(jiān)固與穩(wěn)定的混凝土整體結(jié)構(gòu)特征。

例如對(duì)于空心板的重要建筑部位在進(jìn)行必要的加固處理時(shí)，通常都會(huì)借助于碳纖維來(lái)實(shí)現(xiàn)加固的目的。在加固各種類型的民用建筑物時(shí)，運(yùn)用碳纖維可以體現(xiàn)良好的建筑抗裂性、防震性能以及防腐性能。此外，對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)特殊的建筑結(jié)構(gòu)部位也可選擇以上的碳纖維材料。例如對(duì)于洗手間等易于出現(xiàn)滲漏的建筑墻體部位，通?？梢越柚谔祭w維來(lái)進(jìn)行加固操作。

3.2 關(guān)于建筑受彎構(gòu)件的加固

混凝土建筑物的受彎構(gòu)件一般來(lái)講布置在建筑正截面的部位，因此在加固具有受彎性能的混凝土構(gòu)件時(shí)，關(guān)鍵在于維持建筑物正截面的穩(wěn)定性，避免由于受到外力的壓迫，進(jìn)而導(dǎo)致正截面出現(xiàn)扭曲等現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)加固施工以后，對(duì)于正截面的混凝土構(gòu)造可以借助于強(qiáng)度測(cè)試的方式來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。相比于其他材料的加固效果來(lái)講，運(yùn)用碳纖維在客觀上能夠體現(xiàn)更好的正截面穩(wěn)定性與截面支撐強(qiáng)度，并且還能達(dá)到提升受彎部位荷載力的明顯效果。

與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)加固處理以后的建筑受彎構(gòu)件不會(huì)輕易出現(xiàn)裂痕，并且對(duì)于構(gòu)件內(nèi)部固有的裂痕寬度也能達(dá)到有效縮短的效果。因此能夠證實(shí)，對(duì)于受彎性的正截面混凝土構(gòu)件適合運(yùn)用碳纖維加固，此種加固方式有助于保持均勻程度較好的建筑裂縫分布狀態(tài)，同時(shí)還能達(dá)到顯著縮小原有裂縫寬度以及裂縫數(shù)目的效果。具體在加固受彎的混凝土構(gòu)件過(guò)程中，施工人員主要應(yīng)當(dāng)確保粘接材料的正確組合，進(jìn)而體現(xiàn)最佳的建筑物補(bǔ)強(qiáng)施工效果，對(duì)于輕薄材質(zhì)的碳纖維應(yīng)當(dāng)予以優(yōu)先使用。

3.3 關(guān)于建筑剪力構(gòu)件的加固

在混凝土構(gòu)成的建筑物結(jié)構(gòu)中，剪力構(gòu)件通常存在于傾斜的建筑結(jié)構(gòu)部位。具體對(duì)于此種類型的混凝土構(gòu)件而言，每隔一定時(shí)間就要對(duì)其予以必要的補(bǔ)強(qiáng)處理，避免混凝土構(gòu)件失去較好的材料抗剪性能。具體在加固剪力構(gòu)件的過(guò)程中，目前對(duì)于碳纖維材料已經(jīng)能夠有效加以利用，確保限定于最佳的材料加固用量，并且遵循因地制宜的施工思路來(lái)進(jìn)行錨固方式的合理選擇。在此過(guò)程中，碳纖維將會(huì)體現(xiàn)其特有的柔韌度優(yōu)勢(shì)，避免抗剪結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)變形或者彎曲。

例如對(duì)于混凝土的剪力結(jié)構(gòu)件而言，目前可以借助于粘貼U 字形碳纖維材料的方式予以必要的補(bǔ)強(qiáng)操作。除此以外，關(guān)于加固傾斜的建筑物截面還可運(yùn)用碳纖維纏繞的施工方式。但是不應(yīng)當(dāng)忽視，運(yùn)用碳纖維纏繞的做法可能會(huì)消耗較長(zhǎng)的施工處理時(shí)間，并且涉及相對(duì)復(fù)雜的加固施工工序。相比來(lái)講，運(yùn)用粘貼碳纖維的做法更加能夠體現(xiàn)良好的碳纖維加固效果。

因此，經(jīng)過(guò)分析可見(jiàn)，加固多種類型的混凝土構(gòu)件都可選擇運(yùn)用碳纖維。具體在進(jìn)行全方位的加固施工操作時(shí)，基本前提在于結(jié)合建筑物本身的特性，確保運(yùn)用科學(xué)方式來(lái)選擇多種類型的建筑加固材料。在碳纖維作為施工材料的前提下，施工人員需要做到徹底清理表層的建筑結(jié)構(gòu)附著物，以免影響碳纖維的加固操作效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的外界侵蝕以及老化后，其中的建筑構(gòu)件就會(huì)緩慢呈現(xiàn)腐蝕的傾向，進(jìn)而影響到總體的建筑構(gòu)造安全。具體在加固建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)踐領(lǐng)域內(nèi)，運(yùn)用碳纖維作為全新的建筑加固材料能夠體現(xiàn)更好的建筑加固效果，節(jié)省建筑加固的總體施工成本，并且實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)壽命延長(zhǎng)以及建筑穩(wěn)定性增強(qiáng)的目標(biāo)。目前在建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的實(shí)踐中，關(guān)于應(yīng)用碳纖維作為加固結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)要點(diǎn)應(yīng)當(dāng)不斷致力于總結(jié)歸納，從而保證了良好的建筑結(jié)構(gòu)加固效果。