碳纖維材料在加固工程中的應(yīng)用

李楊

摘 要：碳纖維材料是一種高效、高強(qiáng)的加固材料，其具有較高的拉伸模量和拉伸強(qiáng)度，將其應(yīng)用于建筑加固工程，能有效提升加固構(gòu)建的整體性和穩(wěn)定性。本文在闡述碳纖維材料加固原理和優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，就其在加固工程中的施工要點(diǎn)展開(kāi)分析，同時(shí)指出加固工程碳纖維材料使用時(shí)的注意事項(xiàng)，期望能進(jìn)一步提升碳纖維材料在加固工程中的應(yīng)用質(zhì)量，僅為推動(dòng)建筑工程行業(yè)的有序發(fā)展。

關(guān)鍵詞：碳纖維;加固工程;技術(shù)要點(diǎn)

城市化建設(shè)背景下，加固工程項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量逐漸增多，其能在合理使用加固材料、工藝的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)原建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和承載能力。碳纖維材料是一種高效化的加固材料，其在建筑加固項(xiàng)目中的應(yīng)用極為普遍;然在工程項(xiàng)目建設(shè)中，碳纖維加固施工工藝具有極強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性，一旦加固工藝不合理，勢(shì)必會(huì)降低加固工程的施工質(zhì)量。基于此，有必要進(jìn)行碳纖維材料加固工藝的深入研究。本文就碳纖維材料在加固工程中的應(yīng)用要點(diǎn)展開(kāi)分析。

1 碳纖維材料加固原理和優(yōu)勢(shì)

1.1 碳纖維材料加固的基本原理

碳纖維材料是當(dāng)前建筑工程加固項(xiàng)目中使用的基本材料，與普通鋼筋相比，碳纖維材料不均具有較高的強(qiáng)度和密度，而且在彈性以及抗輻射性等方面效果突出。采用碳纖維材料對(duì)工程構(gòu)件進(jìn)行加固時(shí)，施工人員會(huì)配合使用樹(shù)脂進(jìn)行加固處理。具體而言，通過(guò)樹(shù)脂的粘結(jié)作用，碳纖維材料與建筑主體結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，隨后，碳纖維材料會(huì)憑借自身突出的抗拉強(qiáng)度和彈性模量，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)件的有效加固。現(xiàn)階段，底層樹(shù)脂、找平樹(shù)脂及粘結(jié)樹(shù)脂是碳纖維加固中樹(shù)脂應(yīng)用的三種基本形態(tài)，通過(guò)這些樹(shù)脂的應(yīng)用，碳纖維和建筑構(gòu)件緊密聯(lián)系在一起，有效地保證了構(gòu)建的強(qiáng)度、剛度和承載力[1]。

1.2 碳纖維材料加固優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)階段，碳纖維材料在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用較為廣泛，從材料本身特性來(lái)看，其碳纖維材料密度較低，其密度僅為普通鋼材密度的25%;然碳纖維材料具有超高的抗拉強(qiáng)度，有研究顯示，碳纖維材料抗拉強(qiáng)度為普通鋼材的10倍;此外，該材料抗輻射能力突出，能避免加固構(gòu)件過(guò)早損壞。將碳纖維材料應(yīng)用于加固工程具有突出優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在：其一，碳纖維材料受氯離子、酸、堿環(huán)境影響小，工程適用性較強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣;其二，碳纖維材料加固施工的過(guò)程較為簡(jiǎn)單，能有效提升施工效率;其三，從加固效果來(lái)看，將碳纖維材料應(yīng)用于加固工程，能有效提升工程構(gòu)建抗彎、抗震能力，同時(shí)碳纖維材料不會(huì)對(duì)構(gòu)建自荷載造成影響，工程治療較為突出。

2 碳纖維材料在加固工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)加固施工具有較高的專(zhuān)業(yè)性，就碳纖維材料而言，其在加固工程項(xiàng)目中的使用通常是按照基底處理、底層涂料涂抹、貼碳纖維材料、固化涂裝、保養(yǎng)處理的流程進(jìn)行施工的。

2.1 構(gòu)件基底處理

采用碳纖維材料進(jìn)行工程構(gòu)件加工時(shí)，需要對(duì)構(gòu)件基底進(jìn)行規(guī)范處理。首先，施工人員應(yīng)將構(gòu)建上面的粉刷層、松動(dòng)部分進(jìn)行徹底清除和打磨，同時(shí)應(yīng)通過(guò)高壓水或空氣清理構(gòu)件表面，確保表面潔凈、無(wú)粉塵、油污，待構(gòu)件完全恢復(fù)干燥后，開(kāi)展碳纖維加固施工。其次，構(gòu)件存在鋼筋露筋問(wèn)題時(shí)，還應(yīng)對(duì)保留鋼筋進(jìn)行除銹處理，然后通過(guò)環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)處理，確保鋼筋被砂漿包裹密實(shí);同時(shí)，當(dāng)構(gòu)件存在裂縫問(wèn)題時(shí)，采用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行補(bǔ)縫施工，當(dāng)縫隙較小時(shí)，采用涂抹密封工藝，而當(dāng)縫隙較大時(shí)，采用環(huán)氧樹(shù)脂灌注施工方法;最后，做好碳纖維材料粘貼位置的有效標(biāo)記，并對(duì)相應(yīng)的位置進(jìn)行整平處理。

2.2 涂刷樹(shù)脂施工

為確保碳纖維和加固構(gòu)件的有效銜接，需做好底層樹(shù)脂涂刷工作質(zhì)量的有效保證。就樹(shù)脂材料而言，應(yīng)就底膠和固化劑按照一定的比例進(jìn)均勻混合，然后采用滾筒進(jìn)行均勻涂刷，涂刷過(guò)程無(wú)流淌或氣泡。底膠涂刷過(guò)程中，應(yīng)分多層涂刷，帶上一層風(fēng)干后，進(jìn)行下層底膠涂刷，確保底膠的平整度。通常，土層厚度需保證在0.4mm以?xún)?nèi)。在涂刷樹(shù)脂過(guò)程中，還應(yīng)進(jìn)行環(huán)境因素的有效控制，即應(yīng)確保在涂刷樹(shù)脂時(shí)，氣溫處于5℃以上，而空氣濕度不超過(guò)85%，同時(shí)單次配置的樹(shù)脂膠液應(yīng)在45min內(nèi)涂刷完畢。涂刷過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注構(gòu)件轉(zhuǎn)角部位的處理，施工中，需將將轉(zhuǎn)角部位修補(bǔ)為光滑的圓弧，且圓弧的半徑不小于20mm，涂刷底膠固化后，進(jìn)行下一層施工[2]。

2.3 碳纖維材料粘貼

碳纖維材料粘貼施工是整個(gè)加固工程建設(shè)的重點(diǎn)所在。在施工前，應(yīng)按照工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，對(duì)碳纖維材料進(jìn)行規(guī)范裁剪，避免碳纖維布折彎。在碳纖維片粘貼標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。此外，碳纖維片粘貼施工還需考慮以下要求：其一，在拐角部位粘貼是，應(yīng)采用毛刷多涂一些粘接膠體，確保粘貼效果良好。其二，在各層搭接位置處理時(shí)， 應(yīng)確保搭接部位錯(cuò)開(kāi)，同時(shí)需用塑料刮子在碳纖維布表面沿同一方向反復(fù)排壓至膠料滲出碳纖維布外表，這樣能去除氣泡，使得碳纖維布充分浸潤(rùn)膠料。其三，在多層碳纖維材料粘貼時(shí)，應(yīng)待纖維表面指觸感干燥候，再進(jìn)行下層粘貼施工，同時(shí)對(duì)于最外一層的碳纖維材料，需通過(guò)涂抹粘貼膠料的方式進(jìn)行防護(hù)，必要時(shí)還需要點(diǎn)粘豆砂，待其固化后，在進(jìn)行防護(hù)砂漿施工[3]。

2.4 碳纖維補(bǔ)強(qiáng)后的養(yǎng)護(hù)管理

針對(duì)完成粘貼補(bǔ)強(qiáng)的碳纖維材料，還應(yīng)科學(xué)合理地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理。當(dāng)自然溫度處于20～25℃時(shí)，碳纖維材料加固件的固化時(shí)間多處于2h以上，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，需保證所施工項(xiàng)目在24h內(nèi)無(wú)受潮或雨淋問(wèn)題，同時(shí)嚴(yán)禁粘貼碳纖維材料受硬物碰撞。完成碳纖維補(bǔ)強(qiáng)養(yǎng)護(hù)后，應(yīng)就其整體加固質(zhì)量進(jìn)行檢查，在檢查過(guò)程總，應(yīng)確保碳纖維片材的實(shí)際粘貼面積不應(yīng)少于設(shè)計(jì)面積，同時(shí)位置偏差不超過(guò)10mm。針對(duì)碳纖維片材與混凝土之間粘接質(zhì)量檢查，可通過(guò)手壓碳纖維片或小錘輕敲的方式進(jìn)行檢查。整個(gè)檢查過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注碳纖維材料的空鼓問(wèn)題，當(dāng)碳纖維材料空鼓面積不超過(guò)100cm2時(shí)，通過(guò)針管注膠的方式進(jìn)行修補(bǔ)，而當(dāng)空鼓面積超過(guò)100cm2時(shí)，需將空鼓區(qū)域切除，然后進(jìn)行進(jìn)行搭接。最后，若碳纖維布表面粘石英砂子，則在后期粉刷中，采用107膠加水泥粉刷兩次。

3 加固工程中碳纖維材料應(yīng)用的注意事項(xiàng)

3.1 規(guī)范碳纖維材料選用

碳纖維材料的選擇和應(yīng)用對(duì)于加固工程施工質(zhì)量具有較大影響，在材料選擇中，應(yīng)考慮碳纖維材料的均勻程度。這是因?yàn)楫?dāng)選擇的碳纖維片排列不均勻時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)加固構(gòu)件受力不均勻問(wèn)題，這會(huì)極大的降低構(gòu)件的加固質(zhì)量。對(duì)此，在項(xiàng)目初期，還應(yīng)選擇均勻的碳纖維片進(jìn)行加固施工。同時(shí)在碳纖維材料使用中，應(yīng)合理控制碳纖維片的尺寸規(guī)格，同時(shí)應(yīng)做好纖維片粘貼和接縫處理，確保加固工程整體質(zhì)量突出。

3.2 規(guī)范碳纖維片的粘貼

針對(duì)碳纖維片的粘貼管理，應(yīng)注重以下要點(diǎn)控制：其一，在碳纖維片粘貼前，進(jìn)行構(gòu)件加固位置、粘貼位置的精準(zhǔn)定位，同時(shí)做好碳纖維片表面的細(xì)部處理。其二，在碳纖維片裁剪過(guò)程中，應(yīng)確保裁剪后后的碳纖維片符合工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，碳纖維片厚度應(yīng)控制在10～15cm。其三，粘貼前，應(yīng)進(jìn)行碳纖維片表面的清理，確保碳纖維片表面情況干凈、無(wú)粉塵。其四，在纖維片壓人樹(shù)脂施工是，應(yīng)采用橡皮滾筒對(duì)碳纖維板滾壓，要求滾壓方向順著纖維方向，同時(shí)確保樹(shù)脂和碳纖維板能貼附緊密并滲入其中。

4 結(jié)論

碳纖維材料在加固工程項(xiàng)目建設(shè)中具有廣泛應(yīng)用，其能有效提升工程機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。在加固項(xiàng)目施工中，施工人員只有充分了解碳纖維材料加固的原理，并進(jìn)行施工要點(diǎn)的全面管理，才能有效地提升碳纖維材料加固施工質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)建筑工程行業(yè)的有序發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]伍坤，余賽.橋梁加固中碳纖維材料的應(yīng)用[J].交通世界， 2020（1）：172-173+183.

[2]田雷，侯計(jì)睿.碳纖維補(bǔ)強(qiáng)柱體混凝土結(jié)構(gòu)施工方法及計(jì)算分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（33）：198.

[3]厲國(guó)林.碳纖維加固技術(shù)在市政工程應(yīng)用領(lǐng)域的研究[J].工程技術(shù)研究，2019，4（13）：87-88.