碳纖維片材在混凝土框架柱加固中的應用

【摘 要】在建筑施工中混凝土框架柱施工是一個非常重要的施工環節，同時我國的建筑施工行業又不斷的發展和完善，所以在建筑施工中也出現了很多新型的材料，混凝土框架柱加固施工也不例外，碳纖維片材就是一個新型的材料。本文主要分析了碳纖維片材在混凝土框架柱加固中的應用，以供參考和借鑒。

【關鍵詞】碳纖維片材；混凝土框架柱；加固；應用

0.引言

碳纖維材料是一種有機母體纖維在經過了高溫分解，通過1000到3000攝氏度的環境下去惰性氣體而出現的一種新型的非金屬材料，和傳統的材料相比，碳纖維材料具有非大的優勢，它的高比非常高，同時抗疲勞性也非常好，耐高溫能力強，還不容易產生變形的現象，同時其還能在使用的過程中表現出良好的耐磨特性，其在使用中熱膨脹系數也非常小，同時還具備非常強的抗震性能，這一材料另外一個非常重要的特點就是比重小，但其強度非常大，所以其在混凝土框架柱加固中也能體現出非常好的效果。

1.碳纖維布加固修復的技術特點

首先是使用這種方式時CFRSs軸的抗拉強度要比普通的碳素鋼高很多甚至已經達到了十幾倍。其次是這種材料的自重非常小，同時材料自身的密度也非常小，所以可以為施工提供很多的方便，同時這種材料對建筑結構的自重還不會產生非常大的影響，同時其不容易被附屬，使用的壽命也更長。再次是施工的過程中基本不會對工程的造價產生非常不利的影響，該材料在施工中所使用的綜合性費用也是所有材料中最低的一種。碳纖維布質地非常的柔軟，同時其還具備非常好的適用性，對一些結構比較復雜的建筑也能起到很好的加固作用，所以該材料可以應用在各種建筑結構形式中，但是在施工中還出現了一定的問題，而最重要的問題就是對產品本身的質量相對比較忽視，在管理上也存在著一定的疏忽。

2.加固方案的確定

在對碳纖維片材和加大截面法加固方案進行確定的過程中，通常都要采取相應的方法對加固施工中的每一個環節進行充分的計算。這種方法在施工的過程中不需要很多復雜的施工環節，同時其抗腐蝕和抗高溫的能力又非常的強，所以在使用該方法進行加固之后會延長工程的使用年限，所以其經濟效益和社會效益都非常高。

3.施工準備

3.1材料準備

首先是碳纖維片材的抗拉強度標準值應該在3000MPa以上，彈性模量應該在2.1×105MPa，同時其伸長率也應該在1.4%以上。其次是單位面積單層碳纖維片材的在重量上也應該達到相應的要求。

3.2粘結劑的基本性能要求

壓縮劑的壓縮強度應該達到70MPa以上，拉伸的強度應該在30MPa以上，彎曲的強度要達到40MPa以上，彈性膜量應該至少達到3×103MPa，同時其粘結能力也應該達到相應的標準和要求。

3.3現場準備

首先是混凝土的含水量應該達到施工的標準和要求，通常情況下應該不超過4%。其次是對需要進行加固的混凝土結構柱應該剔除200mm的寬度，但是一定不能把拉結鋼筋弄斷。

4.碳纖維片材的粘貼

4.1混凝土粘結面處理。

在施工之前一定要首先將結構中的粉飾層和雜物進行去除，用專業的工具磨去1毫米到2毫米的厚表層，在該結構轉角的位置需要對其進行倒角處理。磨出一個半徑在20mm長的圓弧，在這一環節結束之后還要用空氣壓縮機或者是用把面部對結構的表面進行清理，在其完全處于干燥的狀態之后再對將其作為備用，為施工提供更大的便利和保障。

4.2配置JGN-TD底膠JGN-TD結構膠為A～B兩組分，兩組分在包裝桶內應分別攪拌均勻，然后取潔凈容器和稱重衡器按規定配合比混合，并用攪拌器攪拌約3min，至色澤均勻為止宜沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡配置場所應通風良好每次配置量小于l.5kg3.3涂底膠用毛刷和塑料刮板將底膠均勻涂抹于混凝土構件表面，厚度不超過0.4mm不得漏刷或有流淌～氣泡，待膠固化（手指觸感干燥）后再進行下一道工序。

4.3配置JGN-Tp結構膠。

JGN-Tp結構膠為A～B兩組分，取潔凈容器和稱量衡器按規定配合比混合，并用攪拌器攪拌約5min至色澤均勻宜沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡每次配置量以小于lkg為宜（若粘結面平整，此步驟可省去）。

4.4粘貼面修補找平。

混凝土表面蜂窩～麻面～凹陷部位和模板接頭處應用刮刀嵌刮整平，并用膠料修補填平，盡量減少高差整平膠料固化<手指觸感干燥>后方可進行下一道工序（若粘貼面平整，此步驟可省去）。

4.5卸荷。

（1）碳纖維片材加固時宜適度卸荷，構件承受的活荷載（如人員、施工機具）宜暫時移去，并盡量減少施工臨時荷載。

（2）卸荷宜采用由千斤頂～墊板～頂桿組成的系統，該系統施加的反力大小易控制，能使后粘纖維與原構件協同受力，施工效率較高。

4.6配置JGN-TM粘浸膠。

JGN-TM結構膠為A～B兩組分，兩組分應分別在桶內攪拌均勻，然后取潔凈容器和稱重衡器按規定配合比混合，并用攪拌器攪拌約3min至色澤均勻：應沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡：每次配置量以小于3kg為宜。

4.7裁剪碳纖維片材。

按設計要求的尺寸用鋒利刀具裁剪碳纖維片材，應整齊劃一，以免產生毛刺和缺角：宜在平整木板（如三合板）或紙板上裁剪。

4.8粘貼碳纖維片材。

（1）根據對結構柱的檢測數據進行加固計算，確定不同的加固厚度～寬度和凈間距：（2）將JGN-TM粘浸膠均勻涂抹于混凝土粘貼部位和碳纖維片材上，拐角部位應適當多涂：將裁剪好的碳纖維片材拉緊對齊粘貼，用刮板～滾筒沿同一方向多次滾壓，去除氣泡，直至膠料滲出，充分浸潤膠料碳纖維片材：待手指觸感干燥，在碳纖維片材表面均勻涂抹JGN-TM粘浸膠保護：碳纖維片材可以搭接，搭接長度不得小于0.15m，上下壓口按1/4周長錯開。

5.質量檢查

碳纖維片材與混凝土間的粘結質量可用小錘輕敲或用手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結面積不應小于95%，對面積小于1000mm2的空鼓，可用針管注射進行補膠，并用手或滾筒擠壓至消除空鼓：當空鼓面積大于1000mm2時，宜將空鼓處切除，重新搭接貼上等厚度的碳纖維片材，搭接長度不小于100mm。

6.安全注意事項

（1）碳纖維片材為導電材料，施工時應遠離電氣設備及電源或采取可靠保護措施。

（2）各種粘貼劑應在規定的環境溫度中密封儲存，遠離火源，避免日光直射。

（3）粘貼劑應在室內配制，配制環境及施工現場均應保持良好通風。

（4）施工人員應戴防護面罩、手套，并穿工作服。

（5）各種粘貼劑材料不得污染生活水源，廢棄物不得倒入下水道，應按有關規定處理。

（6）施工和使用環境溫度不應高于60C。

（7）粘貼面層必須干燥。

（8）碳纖維片材粘貼完2d后，再進行20mm厚M5.0水泥砂漿粉刷。

7.碳纖維材料發展前景

碳纖維的諸多優異特性，碳纖維應用的范圍越來越廣。從50年代主要應用在火箭、宇航及航空等尖端科學，到80年代被廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。同時，隨著高性能及超高性能的碳纖維的相繼出現，它應用的范圍越來越廣，如A380、波音777、美國新型主戰坦克，碳纖維比重占到15%以上。同時，隨著碳纖維加工技術的普及，它的應用范圍自80年代起逐漸涉及到民用方面。到目前為止，我國各種應用占碳纖維率需求比例分別為體育30%，航空10%，工業60%。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景。

8.結語

在建筑結構施工中，混凝土框架柱的施工是非常重要的，其施工質量會直接影響到整個建筑結構的質量和穩定性，碳纖維片材是一種新型的材料，所以為了保證施工的質量，一定要對施工中的每一個環節進行嚴格的控制，提高工程的安全性，同時也保證其實際的使用功能。

【參考文獻】

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