碳纖維布施工技術(shù)在結(jié)構(gòu)加固工程中的應(yīng)用

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摘要：本文以筆者近年來做過的一些碳纖維布加固工程為例，歸納了碳纖維布的特征、碳纖維布的優(yōu)點(diǎn)、碳纖維布的應(yīng)用范圍、碳纖維布的加固效果等，并對(duì)碳纖維布加固施工的技術(shù)要求、施工步驟做了一定小結(jié)。 關(guān)鍵詞：碳纖維布、施工技術(shù)、結(jié)構(gòu)加固。 The Application on Structure Reinforcement of Construction Technology of Carbon Fiber Sheet （Cai Zhonghua  Fujian Academy Of Building Research  350025） Abstract: Based on the structure reinforcement engineering examples using the carbon fiber sheet, and the characteristics, advantages, application range and reinforcement effects of of it are concluded. Besides, the technical requirements and procedures of the construction of carbon fiber sheet using in structure reinforcement are summarized. Key words: carbon fiber sheet, construction technology, structure reinforcement   1         引言 近年來我國(guó)地震發(fā)生頻繁，地震導(dǎo)致許多建筑，道路，橋梁，隧道等出現(xiàn)了一些不同程度的裂縫，需要對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件進(jìn)行加固修復(fù)及補(bǔ)強(qiáng)，考慮到時(shí)間、能源、經(jīng)濟(jì)等因素，碳纖維布粘貼到結(jié)構(gòu)及構(gòu)件表面的加固技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。 2         碳纖維布的特征、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用范圍 碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用外粘高性能復(fù)合材料加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)，該技術(shù)是將碳纖維這種高性能纖維應(yīng)用于土木工程，利用浸漬膠把碳纖維粘貼于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面，通過其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的共同工作，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善受力性能的目的。通過筆者近年來做過的一些加固項(xiàng)目，分別對(duì)碳纖維布的特征、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用范圍做了歸納。 2.1  碳纖維的特征： 2.1.1 不生銹、不腐蝕； 2.1.2 耐化學(xué)藥品性，耐熱性，極低溫性，X線可透過； 2.1.3 與鐵的比重比為1:5； 2.1.4 與鐵的強(qiáng)度比為10:1。 2.2  碳纖維布的優(yōu)點(diǎn)： 2.2.1 自重輕，施工方便快捷，不增加結(jié)構(gòu)荷載； 2.2.2 強(qiáng)度高，能靈活地用于抗彎、封閉箍和抗剪加固； 2.2.3 柔韌性好，不受結(jié)構(gòu)（梁、柱、通風(fēng)筒、管道、墻體等）外形限制； 2.2.4 耐久性佳，抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的能力強(qiáng)； 2.2.5 抗高溫、抗蠕變、抗磨蝕、抗震性能好； 2.2.6 符合環(huán)境要求，適用范圍廣。 2.3  碳纖維布的主要應(yīng)用范圍： 2.3.1 建筑物梁、柱、樓板結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)； 2.3.2 橋梁、橋墩、橋面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)； 2.3.3 隧道、煙囪結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)； 2.3.4 海灘建筑物防腐補(bǔ)強(qiáng)。 3 碳纖維布、鋼筋應(yīng)力——應(yīng)變曲線圖 結(jié)構(gòu)加固中使用碳纖維布的目的就是提高既有結(jié)構(gòu)的承載能力，增加既有結(jié)構(gòu)的延 性（對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)，在加固設(shè)計(jì)中即增加延性）。 由碳纖維布、鋼筋應(yīng)力——應(yīng)變曲線圖，可知使用碳纖維布加固能充分減少既有結(jié) 構(gòu)變形、降低既有結(jié)構(gòu)應(yīng)力、減少裂縫（改善結(jié)構(gòu)狀態(tài)），滿足墻、柱變位、樓板開洞等建筑功能變化引起結(jié)構(gòu)變化的可行性（改變結(jié)構(gòu)體系）。 4  碳纖維加固施工工藝及步驟說明： 4.1  施工工藝： 卸荷載→基層處理→涂刷基層找平膠→找平施工面→粘貼碳纖維布→驗(yàn)收→表面保護(hù)、裝飾。 4.2  步驟說明： 4.2.1卸荷載 加固前應(yīng)對(duì)所加固的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的盡可能卸荷載。 4.2.2底層處理 應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣質(zhì)混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。采用打磨機(jī)配適當(dāng)?shù)拇蚰テ瑢?duì)被粘貼的混凝土表面進(jìn)行打磨，，除去表面浮漿、油污等殘留物，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面（未碳化層）。轉(zhuǎn)角粘貼處理應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。混凝土表面應(yīng)清理干凈并保持干燥。 4.2.3涂底層樹脂 應(yīng)按產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配方配制一定量的底層結(jié)構(gòu)膠。應(yīng)采用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土結(jié)構(gòu)新面（未碳化層）。宜在底層結(jié)構(gòu)膠表面指觸干燥后，盡快進(jìn)行下一道工序的施工。 4.2.4找平施工面 應(yīng)按產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配方配制找平材料。應(yīng)對(duì)混凝土表面凹陷部位用找平材料填補(bǔ)平整，不應(yīng)有棱角。轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用找平材料修理成為光滑的圓弧的導(dǎo)角，半徑不應(yīng)小于20mm。宜在找平材料表面指觸干燥后，盡快進(jìn)行下一道工序的施工。 4.2.5粘貼碳纖維片材 應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的尺寸剪裁碳纖維布；應(yīng)按產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的配方配制一定量的浸漬膠，并及時(shí)均勻涂抹于粘貼部位；將碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼的位置，采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬膠充分浸透碳纖維布，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布；多層粘貼時(shí)應(yīng)重復(fù)上述步驟，并宜在纖維表面的浸漬膠指觸干燥后盡快進(jìn)行下一層粘貼；應(yīng)在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬膠。 4.2.6驗(yàn)收 碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量，可用橡皮錘輕輕敲擊或手指壓碳纖維片材表面的方法，檢查總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%，當(dāng)碳纖維布粘貼的空鼓面積不大于100cm²，可采用針管注膠的方法進(jìn)行修補(bǔ)，當(dāng)空鼓面積大于100cm²時(shí)，須將空鼓部位的碳纖維布切除，重新搭接等量的碳纖維布，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm。 4.2.7表面保護(hù)、裝飾 做表面防護(hù)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定處理，并保證防護(hù)材料與碳纖維布之間有可靠的粘結(jié)。 5  碳纖維加固的技術(shù)要點(diǎn) 5.1受彎加固時(shí)，纖維方向應(yīng)與加固的受力方向一致； 5.2受剪加固、抗震加固時(shí)，纖維方向宜于構(gòu)件軸線垂直； 5.3 受彎加固和受剪加固時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C15； 5.4采用封閉粘結(jié)碳纖維加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C10； 5.5碳纖維加固的效果主要取決于纖維的粘貼工藝，應(yīng)由專業(yè)的施工隊(duì)伍負(fù)責(zé)施工。 6  結(jié)束語 碳纖維布具有極好的比強(qiáng)度、比剛度，對(duì)自然環(huán)境的溫度及濕度的改變或酸雨侵蝕的適應(yīng)性極強(qiáng)，且不受建筑形狀的限制，不會(huì)因時(shí)間久遠(yuǎn)而降低強(qiáng)度，抗疲勞性好，易于施工等優(yōu)點(diǎn)，在民用建筑、工業(yè)廠房和道路、橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)上的使用越來越廣。這種加固方法必將對(duì)我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)產(chǎn)生積極的作用。   參考文獻(xiàn): 1、《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 146 ：2003）。 2、《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》：GB50367-2006。