碳纖維材料（ＣＦＲＰ）在Ｕ型墻砼維修補強中的應用

摘要：本文重點介紹碳纖維材料(CFRP)在長春輕軌U型墻工程維修補強施工方案和技術特點。

關鍵詞：U型墻砼；碳纖維材料；維修補強；應用

1工程概況

長春輕軌衛星廣場U型墻工程于2006年就已經竣工，但是由于U墻過薄以及U墻外側回填土未夯實，冬季凍脹等原因引起了墻體裂縫和傾斜，在側墻上距底板1.43m處有1～3mm寬度不等的縱向裂縫，長58.5m。2007年5月份進行了碳纖維布加固墻體的施工。施工的方案為在U型槽墻體底板以上1米處至向上4米范圍粘貼碳纖維布，進行加固處理。通過碳纖維布的加固施工，來增加墻體的混凝土抗拉強度，以滿足墻體安全。

2碳纖維材料(CFRP) 維修補強工藝技術

2.1材料

碳纖維材料(CFRP)具有極高的抗拉強度和彈性模量，是以高純度的聚丙烯腈（PAN）為原料經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲，使一定量纖維的表面積增大很多，更利于加強與樹脂膠的結合。本工程加固材料采用日本東麗公司進口的FTS－C1－30型碳纖維布及配套膠種，包括底層膠、不平整修補材料及粘貼樹脂。產品種類以及性能見表。

2.2施工工藝

工藝流程為：施工準備工作→卸荷→表面處理→涂刷底膠→找平處理→粘貼碳纖維布→表面保護。

3 施工方法

3.1施工準備

施工之前要認真的審閱設計施工圖紙，并根據施工現場和被加固構件混凝土的實際情況，擬定合理可行的施工方案和施工計劃。材料、機具等方面要做好施工前的準備工作。

3.2卸荷

加固前應對所加固的構件盡可能卸荷。

3.3表面處理

3.3.1混凝土表層出現夾渣、疏松、剝落、空鼓、蜂窩、麻面、腐蝕等劣化現象的部位應予以鑿除，對于較大面積的劣質層在鑿除后應用環氧砂漿進行修復。對較大的孔洞、凹陷、露筋等部位，在清洗干凈后，應采用粘結能力強的修復材料進行修補。

3.3.2裂縫部位應首先進行灌縫或封閉處理。

3.3.3用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質，構件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，直至完全露出混凝土結構新面，轉角粘貼處要進行導角處理并打磨成圓弧狀，圓弧曲率半徑不應小于20mm。

3.3.4用吹風機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

3.4 涂刷底膠(FP膠)

按膠粘劑生產廠家提供的工藝條件配制底膠。按比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌，根據現場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。一般情況下1h內用完。

用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后(固化時間視現場氣溫而定，以指觸干燥為準)再進行下一工序施工。一般固化時間為2～3d。

3.5 找平處理

3.5.1混凝土表面凹陷部位應用FE膠填平，模板接頭等出現高度差的部位應用修補膠填補，盡量減小高度差。3.5.2轉角處也應用修補膠修補成光滑的圓弧，曲率半徑不小于20mm。

3.6涂刷結構膠（FR膠）并粘貼碳纖維布。

3.6.1按設計要求的尺寸及層數裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應在3m之內。3.6.2按生產廠家提供的工藝條件進行調配、攪拌粘貼材料FR膠(使用方法與底膠FP相同)，然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。3.6.3粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后剝去離型紙，將碳纖維布用手輕輕壓貼于需粘貼的位置，采用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，擠除氣泡，并使FR膠充分浸透碳纖維布；滾壓時注意不能損害碳纖維布。多層粘貼應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。3. 6.4在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹FR膠。3.6.5碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。

3.7保護

需要做表面防護時，按有關規定處理，比如在加固后的碳纖維布表面采取抹灰或噴防火涂料進行保護。

4 質量要求

國外一些國家已有了較完善的標準規程，我國在2003年5月頒布了《中國工程建設標準化協會標準--碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》，2007年8月進行了修訂。碳纖維片材施工一切都應遵守《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》。

4.1工程驗收時必須有碳纖維布及其配套膠生產廠家所提供的材料檢驗證明。

4.2每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查，并做好相關的驗收記錄，如出現質量問題，應立即返工。

4.3施工結束后的現場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結質量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回音判斷粘結效果。如出現空鼓等粘貼不密實的現象，應采用針管注膠(FR)的方法進行補救。粘結面積若少于90％則判定粘結無效，需重新施工。

4.4對于碳纖維布粘貼面積在1000㎡以上的工程，為檢驗其加固效果，應與甲方協商進行荷載試驗，其結構的變形等各項指標均應滿足國家規范規定的設計及使用要求。

4.5大面積粘貼前需做樣板，待有關方面驗證后，再大面積施工。為確保碳纖維布與混凝土間的粘結質量，基底處理必須嚴格按下列要求執行：先檢查要加固的部位本身是否有空鼓現象，再進行表面檢查，最后對不符合要求的部位采取相應的措施。

4.6嚴格控制施工現場的溫度和濕度。施工溫度在5～35℃范圍內，相對濕度不大于70％。

結語。長春輕軌U型墻砼維修補強工程受場地和工期的制約，選擇碳纖維加固是合理安全的，同時更能保證質量。如果采用其他方法，比如植筋補強，那么完成58.5m米長的裂縫則需要40天左右的時間，不但費用大，而且工期長。采用了碳纖維后三天就將58.5m米長的裂縫處理完畢。很大程度的減少勞動強度，大大的縮短了工期，取得了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]GB50367:2006混凝土結構加固技術規范

[2]CECS146:2003碳纖維片材加固混凝土結構技術規范