淺談表面粘貼碳纖維布在現有建構筑物加固中的應用

【摘 要】本文通過對碳纖維材料性能及粘貼碳纖維布加固的優點的概述，說明在眾多加固方法中，選擇粘貼碳纖維布加固是比較理想的一種加固方法，最后講述了粘貼碳纖維布加固施工工藝及驗收方法和要點，以供需對現有建構物加固的單位參考。

【關鍵詞】碳纖維、底涂膠料、整平膠料、粘結膠料

一、表面粘貼碳纖維布加固的優點：

眾所周知，對現有建筑物及構件有加固方法很多，常見的加大方法有：加大構件截面加固法，裂縫壓力灌漿加固法，構件表面條、帶狀噴射混凝土加固法，構件雙面或單面配筋噴射混凝土加固法，構件表面粘貼鋼板加固法，以及構件表面粘貼碳纖維布加固法等許多加固方法，為什么本文只談表面粘貼碳纖維布加固法呢，主要是它具備如下優點：

1.材料柔軟、易粘貼、質量易于保證

碳纖維材料柔軟，易貼附，施工時有效粘結面積基本達100%，局部出現氣泡可用針管注膠修復，易于發現加固缺陷且方便補救。

2.易于施工，不受條件限制

碳纖維施工過程中可按實際需要尺寸現場裁剪，可用于曲面等不規則形狀的加固。施工時不需要大型機具，手工作業可方便處理曲面、拐角，不需要機械固定。

3.適用范圍廣，不受現有建、構筑物構件限制

碳纖維加固可廣泛用于各種類型結構，各種結構形狀的加固修復，可用于建筑梁、板、柱、墻等的加固，也可用于以及橋梁、隧道、煙囪、筒倉等其它土木工程的加固補強。

4.材料輕質、對原有構件影響小

碳纖維加固施工時，每一層粘貼厚度0.3-0.6mm，每一層質量400-600g/m2，基本不增加結構自重和結構尺寸，不會損傷原結構。

5.加固與混凝土共同工作性能好

碳纖維加固通過3種粘結材料粘接，與混凝土形成一個復合整體，共同工作性能好。

6.加固后耐久性好，耐酸、堿、鹽及大氣環境腐蝕性強

碳纖維加固后的構件耐久性優異，可耐酸、堿、鹽及大氣環境的腐蝕。碳纖維布加固后的構件可提高柱延性（抗震能力）2至4倍，可增加梁、板的抗彎能力30%至100%；可增強梁、柱抗剪能力30%至80%；可提高柱、墻承壓能力20%至50%。

7.碳纖維抗拉強度高

碳纖維自身的抗拉強度高，是Ⅱ級鋼筋的10倍以上。

二、碳纖維材料的性能

表面粘貼碳纖維布加固法具有眾多的優點，主要是由碳纖維材料自身性能決定的。高性能碳纖維的強度可比鋼材高很多，普通碳纖維的彈性模量與鋼材相當，而拉伸強度為普通鋼材的十幾倍，在達到相同加固效果的情況下，碳纖維的用量比鋼材少得多，這是碳纖維片材在加固工程中應用較多的一個重要原因。

三、表面粘貼碳纖維布加固施工工藝

1.配置粘貼劑

1）將原材料按不同配合比稱量準確，分別配置底涂膠料、整平膠料及粘結膠料。先將稀釋劑加入聚合物主料內攪拌均勻，再將填料加入繼續攪拌至均勻，最后加入固化劑，充分攪拌后即可使用。

2）配置膠料時應注意以下事項：底涂膠料每次配置量以1-2公斤為宜；整平膠料每次配置量以0.5-1公斤為宜；粘結膠料每次配置量以1-2公斤為宜。

3）所有配置好后的膠料要求于1小時內施工完畢。

2.處理基底

1）需加固構件的混凝土表面如出現剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予剔除，對于較大面積的劣質層，在剔除后應用聚合物水泥砂漿進行修復。

2）當有裂縫部位時，應先進行封閉處理。

3）底涂膠料施工前，應先將構件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀。

4）用吹風機將構件表面清理干凈并保持干燥，使用中國建科院研制生產EC高強度聚合物砂漿修補表面凹陷底部分。

3.底膠涂抹

1）按一定比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用攪拌器攪拌均勻，根據現場實際氣溫決定用量，并嚴格控制使用時間。

2）用滾桶刷或毛刷將膠均勻涂抹于構件表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后（固化時間視現場氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時），再進行下一道工序。

4.用整平膠料找平

1）構件表面凹陷部位應用刮刀嵌刮整平膠料修補填平，模板接頭等出現高度差的部位應用整平膠料填補，盡量減少高差。

2）構件轉角的處理，應用整平膠料將其修補為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。

3）整平膠料須固化后（固化時間視現場氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時），方可再進行下一道工序。

5.粘貼碳纖維布（用粘結膠料）

1）按需求的尺寸裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度應在3m以內。

2）配置、攪拌粘貼膠料，然后用滾筒刷均勻涂抹于所粘貼部位，在搭接、拐角部位適當多涂抹一些。

3）用特制光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面，以去除氣泡，使碳纖維布充分浸潤膠料。

4）多層粘貼應重復以上步驟，待纖維表面指觸感干燥為宜，方可進行下一層碳纖維布的粘貼。

5）在最外一層碳纖維布的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料。

6.表面防護

用人工攪拌1：2水泥砂漿（摻5%107膠，為保持新舊混凝土接縫處結合好，摻用UEA膨脹劑）即可，砂漿面層用鐵抹壓光恢復。

四、表面粘貼碳纖維布加固施工工程驗收

1.工程驗收時必須有碳纖維及其配套膠料廠家所提供的材料檢驗證明。

2.每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢驗，作好相關的驗收記、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，以回聲來判斷粘結效果，如出現質量問題，應立即返工。

3.出現空鼓等粘貼不密實現象，應采取針管注膠的方法進行補救。若粘結面積小于90%，則判定為粘結無效，需重新施工。