孫繼川

（唐山三友遠達纖維有限公司，河北 唐山 063305）

碳纖維材料加固技術(shù)在工業(yè)建筑中應用

孫繼川

（唐山三友遠達纖維有限公司，河北 唐山 063305）

本文結(jié)合工程實例 ，介紹了碳纖維材料加固技術(shù)特點、加固施工措施及其應用效果，具有明顯的科學性 ，也更能保證質(zhì)量。

碳纖維材料；加固技術(shù)；建筑結(jié)構(gòu)；工程應用

碳纖維材料因其它的抗拉強度是普通鋼的10倍，而彈性模量是普通鋼的1～2倍，再加上能夠長時間維持良好的施工性能，成為了加固修復材料的優(yōu)選替代品。所以在工業(yè)建筑實際應用中，它一般和配套樹脂在混凝土加固技術(shù)中是兩種最常用的材料，在對建筑物進行修補加固時候具有施工簡單、質(zhì)量容易保證、施工周期短、超強防水等特點，除此之外還有耐久性，耐酸、耐堿等抗侵蝕的能力。由于樹脂是能流動的，所以其產(chǎn)品不受形狀的限制，是比較柔軟的，可以隨意著色達到建筑美學要求，效果比較好。另外，碳纖維材料的基本特性要實現(xiàn)碳纖維增強復合材料補強加固可以選取碳纖維片材，這樣的材料主要是使用強度比較好、彈性比較高的連續(xù)碳纖維材料，這種碳纖維材料呈單向排列成束，再使用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板進行補強。

1 碳纖維材料加固設計原則

一般地，在工業(yè)建筑中碳纖維材料的加固設計我們通常采取沿與構(gòu)件主軸垂直方向粘貼碳纖維，主要目的是實現(xiàn)碳纖維與箍筋共同分擔剪力以提高構(gòu)件的抗剪承載力，另外是要實現(xiàn)沿與構(gòu)件主軸垂直方向粘貼碳纖維布以改善加固部位的延性，提高其抗震性能以及提高構(gòu)件的抗彎能力。表1是碳纖維材料與其他傳統(tǒng)的加固方法技術(shù)的比較。所以來看，利用碳纖維材料優(yōu)異的力學性能，通過約束混凝土的形式，改變原結(jié)構(gòu)在地震反復荷載作用下的變形能力，達到補強加固的目的。

2 碳纖維材料加固設計應用

隨著經(jīng)濟一體化的發(fā)展和進步，我國對碳纖維材料的加固技術(shù)在工業(yè)建筑實際工程項目中的應用還是比較多的，主要用于鋼筋混凝土梁的抗彎、抗剪加固、柱的抗震加固，以及樓面板的加固。它不但可以加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)還對砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等也是可以的。

2.1 注意事項。在加固中對涂刷找平時候需要注意的是，找平材料應該選取與底膠相同的調(diào)制，涂刷時要用滾筒將底膠涂刷的均勻，并且要無遺漏的仔細的涂刷在所需要補強的構(gòu)件的混凝土表面，涂刷的邊界應大于所粘貼的碳纖維復合材料的邊界。等到底膠干燥后，再檢查表面，如發(fā)現(xiàn)有缺損、凹凸等，用找平膠刮、填修補。在底膠凝結(jié)構(gòu)以后，應檢查其表面有無凹凸不平，如果有就用砂紙打磨光滑。在養(yǎng)護環(huán)節(jié)，養(yǎng)護應該在24h之后進行。施工完畢后應確保不要受到為例外界干擾和沖擊。

表1

2.2 施工加固措施。首先要遵循表面處理→涂刷底膠→修補找平→膠料配制→粘貼碳纖維→表面防護→檢驗的施工工藝。其次是在干凈的碳纖維板上涂刷厚度不小于2mm的粘結(jié)樹脂，再把這個碳纖維板用手平穩(wěn)壓實，確保樹脂從兩邊溢出。如果是平行粘貼多條碳纖維板時，它們兩板間空隙應不小于5mm。第二，清除被加固的構(gòu)件混凝土表面的缺陷混凝土及對混凝土構(gòu)件表面存在較大的凸起用混凝土磨片打磨處理。第三，施工時要保證溫度要求大于5℃、小于35℃，而且構(gòu)件混凝土外表面的含水率小于等于4%、相對濕度要小于85%。

2.3 混凝土處理。在施工之前要把混凝土基面打磨，露出完整的混凝土結(jié)構(gòu)層；對屋架桿件的轉(zhuǎn)角處施工時候必須打磨成R≥150 mm的圓弧，同時用整平材料處理平滑；在冬季氣溫較低時施工，要先對混凝土表面進行預熱再粘貼碳纖維，施工過程中要確保粘貼部位的溫度在5℃以上。

2.4 屋架端腹桿施工。先用加固量ρcfs代入本構(gòu)關(guān)系，求出峰值應力σp，最后經(jīng)復核在這種加固方式下R/γoS滿足要求。考慮在端部下弦節(jié)點處沿水平和豎直兩個方向各纏繞兩層碳纖維，這樣可以彌補配箍量的不足，

2.5 屋架下弦桿件施工。在下弦底面通長粘貼一層碳纖維即可滿足承載力要求，由于在兩端節(jié)點處四面纏繞了碳纖維，使得碳纖維能發(fā)揮其抗拉強度高的特點，增加下弦桿的抗拉承載能力，提高了下弦桿件的耐久性，達到了雙重補強加固的目的。

2.6 案例分析。我們以某化工企業(yè)廠房設計來說。為不增加樓板的荷載，我們在設計的底部加了一個鋼梁底座，目的是把荷載傳遞到四周的混凝土梁上，經(jīng)過分析需要對梁體進行加固。具體圖示如圖2所示。

這樣達到了用加固混凝土梁來提高抗彎能力和抗剪的能力，效果很明顯。

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[2]賈軍波，呂令毅，賈志斌.碳纖維材料加固技術(shù)的應用研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2001（04）.

[3]吳方志.FRP復合材料在土建結(jié)構(gòu)工程中的應用與推廣[J].福建建筑，2001（S1）.

TU746.3

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10.13612/j.cnki.cntp.2015.18.259