碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)與應用

蔣宇 厲向鋒

（1.浙江君傲建設(shè)有限公司；2.浙江省東陽市華陽建設(shè)有限公司，浙江，東陽，322100）

碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)與應用

蔣宇1厲向鋒2

（1.浙江君傲建設(shè)有限公司；2.浙江省東陽市華陽建設(shè)有限公司，浙江，東陽，322100）

粘貼碳纖維布進行混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，在現(xiàn)今建筑工程中已廣泛應用，它是采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在各種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，以提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗震等能力，達到對建筑物、構(gòu)筑物進行加固、補強的作用。本文主要闡述碳纖維布在加固混凝土結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)與應用。

碳纖維布；混凝土結(jié)構(gòu)；加固技術(shù)

一、碳纖維布的定義

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在 90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等。碳纖維比重性能小，因此有很高的比強度。

二、碳纖維布應用的范圍及優(yōu)點

碳纖維布在建筑市場上廣泛應用于使用荷載的增加、抗震需求、抑制裂縫、材料老化等，在加固混凝土結(jié)構(gòu)方面適用于各種結(jié)構(gòu)類型、部位的修補，如梁、板、柱子、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)。

碳纖維布加固主要的優(yōu)點：

1、耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境耐腐蝕性能非常好，能保護混凝土結(jié)構(gòu)等其他材料的表面及內(nèi)部質(zhì)量。

2、碳纖維布物理力學性能非常優(yōu)秀，彈性模量數(shù)據(jù)與鋼接近，抗拉強度大大高于普通鋼筋，眾多試驗表明碳纖維布加固鋼筋混凝土是最理想的方案之一。

3、施工質(zhì)量能夠得到保證：碳纖維布材料性能是柔軟，形狀可任意塑造，能采用技術(shù)處理辦法保證被加固對象表面無氣泡、無空隙存在。

4、施工非常方便，現(xiàn)場無須任何借助任何大型施工設(shè)施和機械用具。

5、碳纖維布形狀可任意剪裁，適合于混凝土各種類型結(jié)構(gòu)和形狀，且不影響結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量，最重要的是施工工藝簡單，工期短。

6、重量輕、厚度薄：粘貼后每平方米重量一般小于1.0kg，粘貼一層碳纖維布厚度僅為1.0mm左右，加固修補后的自重和外形尺寸可忽略不計。

由此可見，碳纖維布加固在工程建筑上產(chǎn)生的經(jīng)濟效益非常之大。

三、碳纖維布加固在具體工程實例的應用

1、工程概況

某工程住宅樓，地下一層，地上十八層，框架結(jié)構(gòu)，填充墻體材料為頁巖多孔磚，樁基采用鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)為笩板基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)砼為商品砼，地下室層高5米，地上部分層高2.9米。基礎(chǔ)混凝土標號C40，地下室C35，地上部分C30，抗震按設(shè)防烈度6度設(shè)計。由于業(yè)主需要原已建的住宅樓需增加一層，一～二層住宅層改為商用用途。經(jīng)房屋結(jié)構(gòu)檢測，設(shè)計院對原承載結(jié)構(gòu)計算進行復核，需要要對原住宅樓進行全面補強、加固處理。結(jié)構(gòu)加固有以下內(nèi)容：

（1）根據(jù)施工圖需要增加一層，增加層柱子采用變小截面取定，梁、屋面板采用輕型鋼結(jié)構(gòu)、壓型板等材質(zhì)處理

（2）一～二層框架柱采用整體碳纖維布加固、梁端增加結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)抗震能力和延性。

2、設(shè)計依據(jù)及要點

加固內(nèi)容的設(shè)計依據(jù)有《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》、《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》以及原設(shè)計結(jié)構(gòu)施工圖紙、房屋結(jié)構(gòu)檢測報告要求等。

設(shè)計要點：采用加大截面法加固的框架柱，對需要加固的結(jié)構(gòu)梁、柱采用如下措施：梁側(cè)邊用碳纖維布用150mm款U形箍、中間間隔的凈距150mm，上口用150mm寬碳纖維布壓邊收頭處理。梁底采用一層200mm寬碳纖維布粘貼，局部增加為 3層；主次梁交叉部位局部作碳纖維布 U形箍加強。柱子加固：柱高全范圍內(nèi)粘貼三層碳纖維布，采用封閉式連續(xù)粘貼，纖維方向與柱軸線方向垂直。纖維布與混凝土之間、纖維布與纖維布之間都涂有環(huán)氧樹脂膠，纖維布纏需要搭接10mm。

（3）材料要求：碳纖維布的規(guī)格為0.1mm×45mm,極限抗拉強度不小于3600Mpa。

四、施工工藝及質(zhì)量控制要點

施工操作順序

1、混凝土構(gòu)件基底處理

（1）用吹風、哄干機將混凝土表面保持干燥，并無油污、附著物。

（2）混凝土表面蜂窩、麻面等缺陷部位應予剔除，對疏松部位進行鑿出干凈后，用提高一級的砼振搗修補。

（3）混凝土若產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)貫穿裂縫，需用環(huán)氧樹脂及其他技術(shù)進行封閉處理。

2、混凝土構(gòu)件表面涂底膠

（1）根據(jù)設(shè)計要求比例將主劑與固化劑放置器量具中，經(jīng)現(xiàn)場攪拌，在有效時間內(nèi)使用。

（2）使用毛刷在被加固混凝土構(gòu)件表面均勻涂滿刷底膠，來回兩遍，總厚度保持在0.5mm以下，等待膠固化干燥。

3、用整平膠料找平

（1）混凝土面層炸模現(xiàn)象先用鑿子鑿平，有油污、凹凸不平處用砂輪機磨平，然后用整平膠批平。

（2）等待整平膠干燥約3小時后再觀察表面是否有塵灰和顆粒，需清除后才能進入下道工序。

4、在混凝土構(gòu)件表面粘貼碳纖維布

（1）按設(shè)計圖紙要求尺寸，在碳纖維布進行排版放樣，按照放樣的位置進行裁剪，裁剪的邊必須光滑，避免有卷口，引起邊緣局部不平整。

（2）按設(shè)計要求配置粘貼膠料，用毛刷在被加固混凝土表面處來回均勻涂刷粘貼膠料，避免有流淌及氣泡產(chǎn)生，特別在構(gòu)件的搭接、拐角尤其需要注意。

（3）在粘貼好的碳纖維布表面用滾筒來回反復滾壓，使碳纖維布充分浸潤膠料，確保碳纖維布內(nèi)無氣泡產(chǎn)生，待完全干燥后，方可進行下一層碳纖維布的粘貼。

5、施工規(guī)范質(zhì)量、安全措施要求

施工質(zhì)量規(guī)范要求：基層混凝土構(gòu)件的混凝土強度標號不得低于C15；碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm；碳纖維布的端部在必要時應采取相應的附加措施，如采取鋼板固定等；粘貼碳纖維布應盡量避開障礙物，如遇無法清除的障礙物而需截斷時，在截斷部位要予以適當強化處理。

施工安全措施：碳纖維布裁剪及使用時應盡量遠離電源，尤其是高壓電線及輸電線路，避免產(chǎn)生火花引起火災；碳纖維布的配套用膠要遠離火源，避免陽光直接照射，做好遮陽防塵措施；現(xiàn)場施工人員應穿工作服，同時還須佩戴口罩和手套，施工人員嚴禁在現(xiàn)場吸煙；配置及使用膠的場所必須保持良好的通風，防止施工作業(yè)中毒。

6、施工溫度要求

在使用碳纖維布加固混凝土時，必須注意是施工的現(xiàn)場溫度。現(xiàn)場溫度一般控制在50攝氏度左右，若溫度長期處于較低溫狀態(tài)，要采取其它技術(shù)處理措施或暫停施工，以保證施工現(xiàn)場質(zhì)量。

五、結(jié)束語

碳纖維布材料是非常有前途的新型材料，是目前性能最好，用途最多的增強纖維。隨著碳纖維布在混凝土應用不斷的發(fā)展，目前完全可以與粘鋼技術(shù)的性能相媲美，而且很快可以替代粘鋼技術(shù)，能夠最大發(fā)揮它的經(jīng)濟與技術(shù)的效益。

[1] 賀云;建筑物受震破壞的原因分析及現(xiàn)有房屋的抗震加固措施[J];河北職業(yè)技術(shù)學院學報;2004年03期

[2] 劉航,李晨光;混凝土結(jié)構(gòu)碳纖維加固技術(shù)及其適用性[J];建筑技術(shù);2002年06期

[3] 聶雷震;城市立交橋碳纖維加固試驗[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟;2005年20期

[4] 羅偉;橋梁加固技術(shù)綜述[J];黑龍江交通科技;2005年10期

[5] 王李果,陸洲導,繩欽柱;采用碳纖維加固火災后預應力混凝土框架的試驗研究[J];火災科學;2003年04期

[6] 王磊,朱暾,張彬;反向加載條件下碳纖維加固混凝土梁的分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2005年10期

[7] 岳清瑞,陳小兵,牟宏遠.碳纖維材料（CFRP）加固修補混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù).工業(yè)建筑.1998,s28（11）。

[8] 葉列平等.碳纖維布加固混凝土柱的的斜截面受剪承載力計算.建筑結(jié)構(gòu)學報.2000.21(2)。

TU749

1674-3954（2011）03-0139-01