混凝土結構梁碳纖維加固的施工工藝

趙越 蘇志松

關鍵詞：混凝土結構;梁結構;碳纖維;加固;施工工藝

隨著社會發(fā)展，建筑物的使用功能也在隨著人們的使用要求而發(fā)生變化，因為建筑物的使用功能改變，導致原有結構設計承載力不足，需要對于結構進行加固。而部分建筑物的梁體承載力因為混凝土碳化、堿骨料反應、介質侵蝕等原因，在長時間使用之后，梁體承載力和耐受力下降，也同樣需要進行加固。而碳纖維作為一種新型材料，在混凝土結構梁的加固中具有眾多優(yōu)勢，如重量輕、空間占用量小、承載力好等[1]。因此，碳纖維成為了一種主要的加固材料。本文主要對于碳纖維加固應用在混凝土結構梁中的施工工藝。

1碳纖維加固施工工藝流程

加固過程是一個非常復雜的流程，需要施工人員經過層層施工，采可以達到良好的加固效果。下圖一所示為碳纖維加固施工工藝流程。

在開始加固之前，施工人員需要充分熟悉施工圖紙，并詳細檢查進場材料的產品合格證和質檢報告等材料，不合格材料禁止進入施工現(xiàn)場。準備好相關的機具、工具，現(xiàn)場測量混凝土結構梁的幾何尺寸、初步定位放線、剪裁碳纖維布（嚴禁折疊，如果碳纖維布原件已經出現(xiàn)折痕，需要將折痕部分去除）。根據施工現(xiàn)場的實際情況，制定具體詳細的施工方案，根據程序報批處理。

1.2處理加固部位

基面加固部位混凝土表面如果存在劣化混凝土的話，首先需要清楚劣化層，經過打磨之后使用原混凝土強度較大或等同的環(huán)氧樹脂砂漿材料來修復表面。例如，當加固部位存在局部裂縫的情況下，需要將裂縫采取灌縫處理或是封閉處理。在加固部分凝土表面使用鋼絲刷進行打毛，去除粉塵，沖洗干凈，等到混凝土基面完全干燥之后，使用脫脂棉擦二甲基酮。

1.3涂刷底膠

在配制底膠時，在施工現(xiàn)場根據廠家說明書進行配制。在配置過程中，充分攪拌，避免混合不均。使用滾筒刷將底膠均勻涂抹在混凝土梁表面，禁止擅自更改底膠工序。底膠完全干燥之后，如果表面有突起，應再次用細砂紙磨光，并應重刷一遍。涂抹底膠后，保持干燥，直到完全干燥采能夠繼續(xù)下一步。如果碳纖維布無法及時粘貼，請等待12小時后再粘貼。粘貼前，細軟羊毛刷或潔凈棉砂團沾工業(yè) 丙酮擦拭一遍，以清除污垢和灰塵。如果使用不帶底膠的碳纖維膠，應檢查產品名稱、型號和操作手冊。碳纖維膠經監(jiān)理人確認后可免涂底膠[2]。

1.4找平修復處理

基礎修補找平膠需要在施工現(xiàn)場配制，并且配置過程中需要嚴格根據生產商提供的使用說明書進行。配置基礎修補找平膠的材料通常分為 A、B 兩種，其成分為改性環(huán)氧樹脂，一半需要經過毒性檢驗。

1.5制備結構膠粘劑

在完成上述工序后，可在施工現(xiàn)場配制混凝土結構梁膠粘劑。環(huán)氧樹脂制劑的主要成分為a和B兩種主要成分為改性環(huán)氧樹脂，產品通過毒性試驗?；旌狭系谋壤龖獓栏癜凑罩圃焐烫峁┑恼f明制備。

1.6粘貼碳纖維布

嗎將制備好的碳纖維浸漬、粘貼專用膠均勻均勻地涂在粘接部位，將裁剪好的碳纖維布按照放線位置敷在涂好碳纖維膠的表面，碳纖維布應完全平整，無褶皺。用專用滾筒沿纖維方向多次滾動，使膠液完全浸入纖維布中，使碳纖維布層致密均勻，無氣泡。粘貼多層碳纖維時，當膠水溶液達到完全干燥狀態(tài)時，立即粘貼下一層。如果延遲時間超過1小時，則應在12小時后粘貼下一層纖維材料，但粘貼前應再次清除碳纖維布粘合表面的灰塵。粘貼最后一層碳纖維布后，在其表面均勻涂抹一層碳纖維浸漬、粘貼專用膠。

1.7涂刷防腐漆

將碳纖維材料粘合后，會發(fā)現(xiàn)粘合過程中出現(xiàn)一定縫隙，所以需要對表層涂刷一層防腐材料，以此來保護碳纖維材料，避免產生縫隙和其余材料對其進行腐蝕[3]。

2碳纖維加固施工要點

2.1原材料控制

碳纖維布及其配套的碳纖維粘合劑、底膠和結構修補粘合劑應根據項目的實際情況一次進場，任何材料都需要選擇具有良好資質和信譽的品牌。進入現(xiàn)場時，檢查產品合格證、產品交付質量控制報告、中文標志和包裝完整性。提供、取樣并重新測試碳纖維織物、膠水、底膠和修補膠，只能在檢測合格之后使用。應觀察、取樣和重新測試碳纖維布的對抗拉強度標準值、單位面積質量、極限伸長率、K 數(shù)指標、彈性模量。 碳纖維膠必須對于眾多指標進行見證取樣和復試，包括與混凝土正拉粘結強度、鋼拉伸抗剪強度、抗沖擊剝離能力、初黏度或觸變指數(shù)、耐濕熱老化性能等。拆除并清潔碳纖維膠和碳纖維模板，完成吊洞后，可將水排至結構面以上5cm處，最終收集可在48小時后進行。確認無泄漏痕跡后，三方驗收移交工作面開展下一步施工。一般來說，在沒有泄漏痕跡的情況下測試結構水可以在很大程度上確保建筑物的防水性，但在后續(xù)工程中仍可能發(fā)生泄漏。主要原因是設計水試驗沒有嚴格按照要求進行，一些微裂縫隨著時間的推移而增加，施工過程中產品過載或保護不足，導致結構損壞。因此，施工用水試驗完成后，在下一道施工工序中要注意對成品的保護。建筑表面（如鋪路磚）施工后，應再次進行閉水試驗，以確保將潛在泄漏降至最低[4]。

2.2溫度控制

施工人員在對于混凝土結構梁進行碳纖維加固的過程中，必須要保證整個施工環(huán)境具有適宜的溫度，施工溫度需要控制在5—40℃之間。如果超出或是低于這一溫度的范圍之外，需要根據實際情況采取相應的升溫或降溫措施。另外，在實際施工過程中，注意建立和完善施工現(xiàn)場的施工安全體系，保障施工現(xiàn)場人員的安全，提高混凝土結構梁工程的質量。

2.3材料保管

碳纖維材料及其配套粘合工具應存放在干燥、無陽光的地方，并保持良好的通風。在保存過程中，因為碳纖維的導電性，所以還需要做好防火防潮工作，避免出現(xiàn)腐蝕等不良情況。

總結

綜上所述，在混凝土結構梁中，碳纖維加固技術可以廣泛應用于各種結構，進一步提高梁的穩(wěn)定性和強度，防止混凝土結構梁變形。在其施工過程中會有很多因素影響碳纖維加固技術的實施。因此，應合理控制施工過程，確保施工過程的科學性。碳纖維是一種新型的加固材料，它可以相應地改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，對未來混凝土結構梁加固技術的可持續(xù)發(fā)展起到一定的作用。

參考文獻：

[1] 吳浚源. 碳纖維布加固技術在國外水電站廠房混凝土結構吊車梁的應用[J]. 散裝水泥，2021（5）：75-77，83.

[2] 徐肖華. 碳纖維加固橋梁混凝土結構技術研究[J]. 建筑工程技術與設計，2016（17）：1375-1376.

[3] 周朝陽，祁璞，趙軍，等. 碳纖維布兜貼鋼板抗彎加固鋼筋混凝土梁探索性試驗[J]. 四川建筑科學研究，2021，47（5）：40-45.

[4] 何芳，武博，許小海，等. 碳纖維網格加固混凝土梁制備及其抗折性能研究[J]. 天津大學學報，2020，53（11）：1197-1203.