淺析碳纖維布在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用

摘要:碳纖維布補強加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為土木工程界的一個特點。本文結(jié)全工程應(yīng)用實例，時碳纖維布加固施工技術(shù)在建筑工程修繕中的應(yīng)用加以探討。

關(guān)鍵詞:碳纖維布加固原理 加固施工技術(shù)混凝土浸漬樹脂

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋加固的必要性鋼筋混凝土是房屋、橋梁等利工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的材料之一 ，然而 ，由于地理環(huán)境、自然災(zāi)害以及人為因素的影響 ，混凝土工程的耐久性受到影響。

碳纖維布加固是把碳纖維布用含樹脂脂系粘結(jié)劑在混凝土構(gòu)件受損處，使之與基體合為一體，從而提高混凝土構(gòu)件的承載力，減少混凝土構(gòu)件的變形和控制裂縫擴大的一種加固方法。用于建筑結(jié)構(gòu)加固纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗拉強度高、密度小、耐腐蝕性和耐久性好等優(yōu)點。目前，在全國各地許多地區(qū)的橋梁和工民建工程加固中得到了廣泛的應(yīng)用。在某學(xué)校教學(xué)樓的加固中，我們通過多方面綜合比較后選擇了碳纖維粘貼加固的方式。下面結(jié)合“教學(xué)樓”具體工程實踐談?wù)勌祭w維布在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用。

1. 碳纖維布加固原理

(1)特點

①高抗拉強度、高彈性模量。

②施工方便，無需任何夾具、模板，能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補強而不改變構(gòu)件外形尺寸，可多層粘貼，并能有效地封閉混凝土的裂縫;

③耐腐蝕及耐久性能好。

④不增加結(jié)構(gòu)自重。

(2)適用范圍。適用于各種形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固補強。

(3)加固機理。利用專用環(huán)氧樹脂將抗拉強度極高的碳纖維布粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，并與之形成整體，共同工作。

2. 施工準備

(1)應(yīng)認真閱讀設(shè)計施工圖。

(2)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場和被加固構(gòu)件混凝土的實際狀況，擬定施工方案和施工計劃。

(3)應(yīng)對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等作好施工前的準備工作.

3. 施工工藝流程

混凝土基底處理→涂底層涂料→用環(huán)氧膩子進行殘缺修補→貼碳纖維布→養(yǎng)護→涂裝→完工驗收。

4. 混凝土基底處理

(1)裂縫處理。寬度小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進行表面涂抹封閉;大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。“選煤廠主廠房”加固的主次梁大部分都有寬度不一的裂縫，為此我們對所加固的主次梁首先進行了壓力灌膠處理。

(2)將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈，達到結(jié)構(gòu)密實部位，使其表面平整。

(3)檢查外露鋼筋是否銹蝕。如有銹蝕，需進行必要處理。

(4)對經(jīng)剔鑿、清除和露筋的構(gòu)件殘缺部分，用環(huán)氧砂漿進行修補、復(fù)原，達到表面平整。

(5)將構(gòu)件表面凸出部分(混凝土構(gòu)件交接部位、模板的接差等)打磨平整，修復(fù)后的接差要盡量平順;棱角的部位，用磨光機磨成圓角，圓角半徑須≥20mm。

(6)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件用角磨機打磨除去1-2mm厚表層后，用吹風機將表面灰塵和雜物清理掉，用酒精清洗，并使表面充分干燥。

5. 涂底層涂料

(1)把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準確后放入容器內(nèi)，并用攪拌器攪拌約8∽10分鐘左右至A、B組份混合均勻為止。攪拌時最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配置量以小于3公斤為宜，現(xiàn)配現(xiàn)用。

(2)用專用滾筒刷均勻地將底層涂料涂刷于混凝土表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，指觸干燥后，才能進行下一道工序的施工。

(3) 底層涂料指觸干燥或固化后，表面上的凸起部分(一般類似結(jié)露的露珠一樣)要用砂布或角磨機磨平。

6. 用環(huán)氧膩子進行殘缺修補

(1)構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩子填平，并修復(fù)至表面平整、順滑。

(2)內(nèi)角(段差、起拱等)要用環(huán)氧膩子填補，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。

7. 粘貼碳纖維布

(1)按設(shè)計要求的尺寸用鋒利刀具裁剪碳纖維布，應(yīng)整齊劃一，避免毛刺、缺角。宜在平整木板(如三合板)、紙板上裁剪。

(2)樹脂的主劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準確，裝入容器用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時間內(nèi)用完。

(3)纖維順長方向片材的接頭必須搭接10cm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂，脫泡、樹脂操作按正常進行。在片材寬度方向不需要搭接。

(4)貼布前用專用滾筒刷均勻地涂抹粘貼用環(huán)氧樹脂，使其均勻涂抹于混凝土粘貼部位和碳纖維布上，拐角部位適當多涂抹一些。按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布，拉緊對齊后粘貼，用刮板、滾筒沿同一方向反復(fù)滾壓，去除氣泡，直至膠料滲出，充分浸潤膠料碳纖維布。

(5)纖維布施工30分鐘后，用滾筒刷均勻涂抹粘貼用環(huán)氧樹脂。如需多層粘貼則重復(fù)1~5步驟，并保證底層粘貼的碳纖維片上涂已指觸干燥，才能粘貼下一層。

(6)最后一層碳纖維的上涂應(yīng)涂刷均勻、周邊整齊。

8. 養(yǎng)護

(1) 碳纖維布施工后，應(yīng)進行養(yǎng)護，保證養(yǎng)護期間的溫度不低于環(huán)氧樹脂的允許使用溫度。

(2)養(yǎng)護期一般在1~2周內(nèi)。

(3)對于有風吹、雨淋或有可能人為擾動的地方應(yīng)進行遮擋封閉養(yǎng)護。

9. 表面涂裝

對于有外觀裝飾要求的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，可在粘貼后的碳纖維表面噴沙抹灰后涂刷常規(guī)涂料。

10. 施工主意事項

(1)氣溫在5℃以下、相對濕度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有結(jié)露的可能時，無有效措施不得施工，施工時應(yīng)保證氣溫在5℃~35℃之間，相對濕度不大于85 %的環(huán)境下施工。

(2)由于碳纖維片為電的良導(dǎo)體，應(yīng)使其遠離電源。

(3)施工用各種樹脂遠離明火，并避免陽光直射。

(4)施工及檢查人員應(yīng)穿防護工作服，配戴口罩、手套、防護眼鏡等防護用品。

(5)施工現(xiàn)場通風狀況良好。

(6)當樹脂粘附在皮膚上時，應(yīng)立即用肥皂水沖洗，濺入眼內(nèi)用清水清洗或及時就醫(yī)。

(7)經(jīng)常整理清掃作業(yè)場，清潔作業(yè)環(huán)境。"

11. 檢驗與驗收

(1)在開始施工之前，應(yīng)確認碳纖維布及配套樹脂類粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格證，產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗報告，進口材料要有商檢證，各項性能指標應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定的要求。

(2)采用碳纖維布及配套樹脂類粘結(jié)材料對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固修復(fù)時，應(yīng)嚴格按有關(guān)規(guī)定進行各工序隱蔽工程檢驗與驗收。如施工質(zhì)量不能滿足有關(guān)規(guī)定的要求時，應(yīng)立即采取補救措施或返工。

(3)碳纖維布實際粘貼面積應(yīng)不少于設(shè)計量，位置偏差應(yīng)不大于l0mm。

(4)碳纖維布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布表面的方法來檢查，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%.當碳纖維布的空鼓面積小于10，000mm2時，可采用針管注膠的方式進行補救.空鼓面積大于10，000mm2時，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維布，搭接長度應(yīng)不小于l00m。

(5)必要時可對碳纖維片材和配套樹脂類粘結(jié)材料進行現(xiàn)場取樣檢驗。

12. 結(jié)束語

碳纖維在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固工程中，有著適應(yīng)性強、加固范圍廣、高強高效、施工簡便等傳統(tǒng)加固方法所不具備的特點，講碳纖維廣泛地應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固中，對促進加固工程的發(fā)展有著積極的推動作用。本工程施工完成后，無論是施工質(zhì)量，還是確保工期和后期服務(wù)工作，均受到業(yè)主、監(jiān)理單位、設(shè)計單位的好評，經(jīng)驗收確認效果良好，達到預(yù)期加固目的。

作者簡介

任傳利(1972- )，畢業(yè)于武漢科技大學(xué)，工程師，從事建筑工程技術(shù)施工管理工作。