摘 要：碳纖維具有輕質(zhì)高強、耐久性好、施工簡便且不影響結(jié)構(gòu)等特點。 碳纖維片材加固修補鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是近些年發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)修補新技術(shù)，本文通過一個碳纖維片材加固工程為例，介紹碳纖維片材的材料特點、主要性能、施工工藝及質(zhì)量檢驗情況。

關(guān)鍵詞：碳纖維 加固修補 施工質(zhì)量

中圖分類號：TU746.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-02

由于設(shè)計、施工或一些其他原因會造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞或出現(xiàn)承載力不足等現(xiàn)象，需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行修補加固等。以往的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修補大多采用粘鋼法或外包混凝土及鋼筋法。但由于這些方法施工復(fù)雜，體量龐大，施工周期較長等容易產(chǎn)生一些質(zhì)量問題。碳纖維片材加固修補鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)修補新技術(shù)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在3500 MPa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為230～430 Gpa亦高于鋼。碳纖維片材加固技術(shù)與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補強相比，具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。該項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于市政、工民建等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)的加固修補，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的又一種新型加固技術(shù)。

1 碳纖維片加固修補混凝土技術(shù)的原理及特點

碳纖維片是用抗拉強度極高的碳纖維絲在高溫下“拉拔”成型，單向排列，并經(jīng)環(huán)氧樹脂膠預(yù)浸而成的碳纖維增強復(fù)合片材。將抗拉強度極高的碳纖維片材用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強材料（單向連續(xù)纖維）；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強度、剛度、抗裂性和延伸性。

碳纖維片材加固修補混凝土工藝的關(guān)鍵在于碳纖維片粘貼的緊密性與牢固性，以保證與原有結(jié)構(gòu)形成整體，共同工作。碳纖維片加固修補混凝土技術(shù)具有以下特點。

（1）高強高效，碳纖維片的抗拉強度高；

（2）具有良好的耐久性和耐酸堿鹽各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕；

（3）抗紫外線及抗輻射能力強；

（4）施工簡便，施工質(zhì)量易保證；

（5）具有良好的耐水性；

（6）能符合環(huán)保要求。

2 施工情況

合肥市某高校圖書閱覽綜合樓工程為地上十層地下一層的框架結(jié)構(gòu)，因設(shè)備后期安裝及圖書等荷載較大，故設(shè)計采用了碳纖維對該工程部分結(jié)構(gòu)進行了加固處理。

2.1 原材料的性能

所用碳纖維的性能見表1，粘結(jié)樹脂性能見表2。

2.2 施工工藝

碳纖維片加固技術(shù)施工工藝應(yīng)為卸荷→基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護。

（1）卸荷

加固前應(yīng)對所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。

（2）基底處理

①混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以鑿除，對于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進行

修復(fù)。

②裂縫部位應(yīng)首先進行封閉處理。

③用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀（R≥10 mm）。

④用吹風(fēng)機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

（3）涂底膠（FP膠）

①按主劑∶固化劑=2∶1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，電動攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時間。一般情況下1h內(nèi)用完。

②用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn)）再進行下一工序施工。一般固化時間為2～3 d。

（4）找平

①混凝土表面凹陷部位應(yīng)用FE膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用FE膠填補，盡量減小高度差。

②轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用FE膠修補成光滑的圓弧，半徑不小于10 mm。

（5）粘貼

①按設(shè)計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維片。

②調(diào)配、攪拌粘貼材料FR膠（使用方法與底膠FP相同），然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。

③粘貼碳纖維片，在確定所粘貼部位無誤后，用特制滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使FR膠充分浸透碳纖維片。多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟，待碳纖維片表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。

④在最后一層碳纖維片的表面均勻涂抹FR膠。

⑤碳纖維片沿纖維方向的搭接長度不得小于100 mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。

（6）保護

加固后的碳纖維片表面應(yīng)采取抹灰或噴防火涂料進行保護。

2.3 質(zhì)量檢驗

從以上試驗結(jié)果可以看出，加固結(jié)構(gòu)的破壞形式均為混凝土破壞，由此可見采用上述工藝進行碳纖維片材施工，其施工質(zhì)量是能夠得到充分保證的。

3 結(jié)語

該工程采用碳纖維片材進行加固處理，所使用的材料質(zhì)量均符合有關(guān)規(guī)范要求，采取的施工工藝能夠保證碳纖維片加固的施工質(zhì)量。因此，采用碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)是一種科學(xué)可靠的加固措施。

參考文獻

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