碳纖維在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用是近年來(lái)建筑工程領(lǐng)域的新課題，碳纖維材料是一種新型、高科技化工產(chǎn)品，在國(guó)際上發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛?！缎虏牧袭a(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》碳纖維列入其中，作為重大工程進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展，顯示了碳纖維的應(yīng)用推廣極具潛力。碳纖維具有高強(qiáng)度、耐腐蝕等特點(diǎn)，近年來(lái)，隨著碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的革新和發(fā)展，碳纖維的成本隨之下降，碳纖維也越來(lái)越多地應(yīng)用到各類房屋抗震加固改造、舊建筑物混凝土加固等工程項(xiàng)目中，獲得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 碳纖維的特點(diǎn)

1.1 質(zhì)量輕、強(qiáng)度高

碳纖維的密度在1.6～2.5g/cm3之間，拉伸強(qiáng)度達(dá)到了2.2Gpa以上。因此，碳纖維具有比較高的強(qiáng)度和比模量，絕大多數(shù)金屬相比較，碳纖維的比強(qiáng)度要比它們高出7倍以上，比模量達(dá)到了金屬的5倍以上。

1.2 有較好的耐磨性

碳纖維有比金屬更高的耐磨性，用碳纖維來(lái)作為建筑材料，可以增強(qiáng)建筑的抗震能力和抗衰老能力。

1.3 耐腐蝕性

由于碳纖維的成分幾乎是純碳（最穩(wěn)定的元素之一），酸、堿、有機(jī)化學(xué)藥品對(duì)它的腐蝕作用很低，作為建筑材料，可以增強(qiáng)建筑的抗腐蝕能力，延長(zhǎng)建筑物壽命。

1.4 熱膨脹系數(shù)小

絕大多數(shù)碳纖維本身的熱膨脹系數(shù)，室內(nèi)為負(fù)數(shù)（-0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃時(shí)為零，在小于1000℃時(shí)為1.5×10-6/K。）因此，作為建筑外墻材料使用，具備一定的節(jié)能功效。碳纖維還耐高溫，在400℃以下性能非常穩(wěn)定。對(duì)建筑節(jié)能也有一定的貢獻(xiàn)。

1.5 疲勞強(qiáng)度高

碳纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)度超過(guò)鋼材的20%，鋁材的30%，因此碳纖維建筑材料的安全系數(shù)顯著提高。

2 工程概況

本工程主要施工項(xiàng)目為天津大港第一小學(xué)、第七中學(xué)、第九中學(xué)校舍加固及功能提升工程，包括墻體加固、樓梯、梁、柱加固等加固項(xiàng)目及內(nèi)外檐墻面維修、裝飾、屋面維修以及室內(nèi)電氣、給排水、暖氣的改造、維修項(xiàng)目等相關(guān)的功能提升項(xiàng)目。

2.1 工程依據(jù)

2.1.1 大港一小、七中校舍加固工程施工圖紙。

2.1.2 混凝土的破壞及現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況。

2.1.3 《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《磚混結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)》。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 施工材料的準(zhǔn)備

打底膠、找平膠、浸潤(rùn)膠、JCT-35Ⅰ、Ⅱ型碳纖維布。

3.2 材料的準(zhǔn)備

符合質(zhì)量要求和工程要求的碳纖維布及相應(yīng)工具和輔助材料等。

3.3 按規(guī)程要求搭設(shè)施工平臺(tái)

為方便工程順利施工，按照安全規(guī)程的要求和施工高度，搭設(shè)腳手架等施工平臺(tái)。

4 施工過(guò)程

4.1 工藝流程

清理現(xiàn)場(chǎng)→放線定位→混凝土基層處理→混凝土基層表面找平→涂刷底層樹脂→粘貼碳纖維布→涂刷保護(hù)面料→固化養(yǎng)護(hù)→竣工驗(yàn)收。

4.2 施工方法

4.2.1 定位放線

按設(shè)計(jì)要求在部位放線，放線寬度應(yīng)在粘碳投影面外圍加寬20mm，這樣在用丙酮或酒精擦拭砼面時(shí)，便可減少對(duì)粘貼面的污染。

4.2.2 混凝土基層處理

墻體表面附著的腐蝕、損壞、剝落的混凝土塊應(yīng)予以機(jī)械或手工清除，使得混凝土下的結(jié)構(gòu)層完全裸露出來(lái)，同時(shí)使用修復(fù)材料將表面打磨、修復(fù)，使之變得平整干凈，為下一步工作作準(zhǔn)備。

用工具將原混凝土表面需要進(jìn)行修補(bǔ)的被破壞層進(jìn)行剔除工作，如混凝土表面有抹灰層，還應(yīng)當(dāng)先剔除掉抹灰層后進(jìn)行混凝土的表層剔除工作，在表層被剔除露出原來(lái)的混凝土的基層面后，再用工具打磨干凈混凝土的表面浮漿層，打磨寬度為每邊比片材寬度多1～2cm，直到去除混凝土的表面灰漿層，露出混凝土堅(jiān)實(shí)層，要求混凝土的堅(jiān)實(shí)層表面越粗糙越好。

將混凝土堅(jiān)實(shí)層的表面浮塵清除干凈，用丙酮將需粘貼處清洗干凈。由于預(yù)制板脫離劑等化學(xué)物質(zhì)的存在，可能影響底膠的粘結(jié)性，所以基面打磨必須全面徹底。如清除表面遇有蜂窩麻面，應(yīng)用修補(bǔ)料將表面修補(bǔ)找平；如原混凝土有裂縫，應(yīng)進(jìn)行灌膠或封閉處理。

在墻面的轉(zhuǎn)角處、梁邊、墻角直角處用工具進(jìn)行倒角處理，工藝要求是曲面半徑應(yīng)不小于20mm，目的是要保證碳纖維布在轉(zhuǎn)角處實(shí)現(xiàn)圓滑過(guò)渡，不能因?yàn)榻情T粗糙而損傷碳纖維絲，造成碳纖維布的表面破損，影響施工效果。表面處理完之后，應(yīng)當(dāng)將粉塵完全吹凈。

4.2.3 涂膠、找平

按照3:1的比重，分兩組進(jìn)行底膠的配比調(diào)和，調(diào)勻后用專用刮板均勻地涂抹在打磨平整干凈的混凝土結(jié)構(gòu)層上，要求按照0.25～0.3kg/m2的密度進(jìn)行涂膠作業(yè)。根據(jù)不同施工季節(jié)溫度條件，在底膠固化后，繼續(xù)下一道工序。按規(guī)定，底膠應(yīng)當(dāng)在調(diào)和均勻后的40分鐘內(nèi)用完。之后，對(duì)不平整的部位進(jìn)行補(bǔ)膠作業(yè)，填平空隙和空洞，修改平整。

4.2.4 粘貼碳纖維布

將調(diào)和均勻的浸潤(rùn)膠用專用刮板均勻地涂抹到需粘貼的碳纖維布的底層上，要求按照0.6～1.0kg/m2的密度進(jìn)行，之后粘貼到刮好膠的混凝土墻面上，并用專用滾子沿碳纖維布受力方向來(lái)回用均勻的力度進(jìn)行滾壓，擠出其中的汽泡、壓平、壓實(shí)。待指觸干燥后，可進(jìn)行第二粘貼工作，方法同前。兩塊碳纖維布之間的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)100mm，端部用橫向碳纖維布固定。待面膠指觸干燥后，表面用防火涂料或水泥砂漿做一層保護(hù)層。

4.2.5 固化養(yǎng)護(hù)

碳纖維布貼完后，要根據(jù)環(huán)境溫度的不同確定養(yǎng)護(hù)周期的時(shí)間。

環(huán)境溫度在20℃以上時(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間約1天可以達(dá)到初步硬化效果，進(jìn)行施工質(zhì)量檢測(cè)工作則需要時(shí)間在養(yǎng)護(hù)1周后方可進(jìn)行；而環(huán)境溫度低于20℃高于10℃時(shí)，養(yǎng)護(hù)硬化時(shí)間要延長(zhǎng)到1～2天，施工質(zhì)量檢測(cè)工作也需在養(yǎng)護(hù)時(shí)間1～2周后；環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，需要2天的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，施工質(zhì)量檢測(cè)時(shí)間也相應(yīng)地需要延長(zhǎng)到養(yǎng)護(hù)2周時(shí)間后。

在養(yǎng)護(hù)期間，禁止對(duì)作業(yè)面移動(dòng)、敲擊，更要禁止高溫處理。

5 質(zhì)量保證措施

5.1 材料

5.1.1 碳纖維布采用北京某公司生產(chǎn)的JCT-35型200g/平方米、300g/平方米碳纖維布，達(dá)到《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2006）Ⅰ級(jí)碳纖維布要求。

5.1.2 碳纖維布粘結(jié)劑采用該公司生產(chǎn)的配套碳纖維浸潤(rùn)膠碳纖維專用粘結(jié)劑，達(dá)到《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2006）A級(jí)膠要求。

5.1.3 施工用材料均有產(chǎn)品合格證及產(chǎn)品質(zhì)量保證書，以及廠家的產(chǎn)品抽樣檢測(cè)報(bào)告。

5.2 施工組織措施

5.2.1 該工程有嚴(yán)格的施工組織體系，做到各施其職、各負(fù)其責(zé)；

5.2.2 施工全過(guò)程報(bào)現(xiàn)場(chǎng)總包施工單位、監(jiān)理單位驗(yàn)收后，繼續(xù)下一步施工工序；

5.2.3 每一施工過(guò)程的相應(yīng)資料及時(shí)報(bào)總包施工單位。

5.3 施工工藝

5.3.1 施工工程嚴(yán)格按照《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求進(jìn)行；

5.3.2 碳纖維搭接長(zhǎng)度嚴(yán)格按規(guī)范要求的100mm進(jìn)行施工；

5.3.3 陰角部位粘貼完成后用角鋼擠壓成型，用專用夾具夾緊角鋼。施工中應(yīng)使用隔離層將粘結(jié)劑與角鋼有效的隔離開。

5.4 檢測(cè)

施工完成后及時(shí)協(xié)調(diào)檢測(cè)單位對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)工作，接受監(jiān)理單位的隨機(jī)抽樣。

6 施工安全注意事項(xiàng)

6.1 多數(shù)膠含有對(duì)健康有害的物質(zhì)，容易使皮膚發(fā)炎。

6.2 勿在近火源處使用。

6.3 作業(yè)場(chǎng)所請(qǐng)充分換氣。

6.4 作業(yè)中注意勿接觸皮膚，必要時(shí)戴上有機(jī)氣體用防毒面具、送氣面具、保護(hù)手套、保護(hù)眼鏡等。

6.5 取放時(shí)避免從容器中漏出，一旦從容器中漏出，撒上砂后處理。

6.6 作業(yè)完后，須洗手、漱口。

6.7 若附在皮膚上，須迅速檫去，用肥皂和水洗掉。感到疼痛或外觀有變化時(shí)，應(yīng)去看醫(yī)生。

6.8 若吸入蒸氣或毒氣等，感到惡心時(shí)，在空氣清新處休息，必要時(shí)看醫(yī)生。

6.9 若濺入眼中，用大量水洗凈，必要時(shí)看醫(yī)生。

6.10 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，請(qǐng)使用二氧化碳泡沫滅火器。

6.11 若大量混合使用多種粘合膠，會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱冒煙、有效可使用時(shí)間縮短的現(xiàn)象，應(yīng)在有效使用時(shí)間內(nèi)，混合用量依據(jù)有效時(shí)間酌量提取。

7 結(jié)論

通過(guò)工程實(shí)踐體會(huì)到，碳纖維布結(jié)構(gòu)加固工程只要按照安全規(guī)程搭設(shè)簡(jiǎn)單的腳手架，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)要求按比例調(diào)配粘合膠，可根據(jù)墻體形狀和尺寸隨意剪裁碳纖維布，因此，十分簡(jiǎn)便，快捷，安全，易掌握，說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)十分適用，優(yōu)點(diǎn)很明顯，應(yīng)用前景廣闊。