1、碳纤维技术在建筑工程加固中的应用【摘要】建筑工程碳纤维加固施工，就是利用合适的粘贴涂料，将高韧性、高强度、耐腐蚀的碳纤维布粘贴在建筑结构表面，用于分担建筑结构传下来的荷载，从而保证建筑工程的加固效果。 【关键词】碳纤维技术， 建筑工程， 加固 【 abstract 】 construction engineering carbon fiber reinforced construction, is to use suitable paste paint, will be high toughness, high strength, corrosion resistance of carbon
2、fiber cloth paste in building structure surface, used to share the building structure passed down to load, so as to ensure the construction engineering reinforcement effect. 【 key words 】 carbon fiber technology, construction engineering, reinforcement 中图分类号： TU197 文献标识码： A 文章编号： 碳纤维增强材料是一种高强的纤维材料，是
3、近十年来发现的一种新材料，广泛用于混凝土结构的加固，碳纤维材料的强度非常高，本身质量较轻，加固后不会增加建筑结构的自重负担，适用于各种造型的建筑物，施工方便周期短，由于其具有良好的力学性能和使用优点，在建筑加固工程中得到青睐，被施工技术人员称为“结构加固的新星” 。通过有关统计，采用碳纤维加固的建筑工程是普通钢材加固强度的 10 倍以上，并且可以提高承载力，延长使用寿命，取得了较好的加固效果。 一、碳纤维加固技术的优点及加固原理 1、碳纤维加固技术的优点 碳纤维加固使用材料较少，施工方便、快捷；在加固过程中不需要使用大型施工机械，无周转材料的使用，方便施工人员的操作；施工周期非常短，经济效果较
4、好；碳纤维可以抵抗酸盐碱的腐蚀，在结构工程加固后能够大大提高结构的耐腐蚀性能及耐久性，适用于各种环境下的结构加固，应用面广；碳纤维本身强度较高，碳纤维抗拉强度一般都在3500MPa 以上，比钢材抗拉强度都要高；碳纤维的抗拉弹性模量为 0.23-0.43GPa，也比钢材高；与钢材相比，碳纤维布的比强度（即为材料的强度与密度比）可以达到 2000MPa/g/cm3 以上，而 Q235 钢材的比强度仅为59MPa/g/cm3 左右，在加固过程中可以有效保持原有形状，不会增加结构自重和截面尺寸，有效控制混凝土结构的裂缝，提高建筑结构的使用寿命。 2、碳纤维的加固原理 粘贴碳纤维加固技术就是利用高强度的
5、粘结材料将碳纤维布粘贴在建筑结表面，与建筑结构形成一个整体，共同承担上部传下来的荷载（包括轴力、弯矩、剪力）等，碳纤维材料具有良好的力学性能，但是利用碳纤维成碳纤维布后，内部的碳纤维丝很难完全共同受力，当承受的荷载较小时，一部分应力水平较高的碳纤维丝会首先达到抗拉强度而失效，当各个碳纤维丝都出现断裂时，整个碳纤维布破坏。在加固过程中使用粘结剂，可以提高碳纤维与建筑结构的协同性，大大提高碳纤维布的抗拉强度。因此在碳纤维加固过程中，首先应该控制碳纤维与建筑结构的连接效果，保证各碳纤维丝能够与建筑结构连接牢固，还能够保证碳纤维布能够协同受力，达到补强、加固的目的。 二、工艺试验及材料性能要求 1、工
6、艺试验 在正式粘贴碳纤维片树前选取一与拱面混凝土强度和倾斜度相近的区域进行有关工艺试验和材料性能检验；对碳纤维片材粘贴质量进行检测，并根据破坏形式和设计正拉粘结强度要求进行相关物料指标的调整。从而确定施工技术要求、控制要点及质量检验、评定办法。 2、主要施工工艺 碳纤维加固处理的主要施工工艺：混凝土基面处理涂刷底层树脂基面找平处理粘贴碳纤维片材碳纤维片材表面防护。 3、主要材料性能 要求碳纤维布的主要力学指标：抗拉强度标准值3000MPa，弹性模量2.10.5MPa，伸长率1.5%。单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于 l50g/m2 也不宜高于 450g/m2。配套树脂粘结材料的主要性能
7、指标可参照机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法 （GB/Tl4522-93）规定的环境条件下进行耐久性检验，经 2000h 加速老化后，按碳纤维片材加固混凝土结构技术程测定的正拉粘结强度不应明显的降低。表面防护材料可采用喷撒石英砂的方法，应保证与浸渍树脂或粘结树脂可靠粘结。 三、施工工艺和质量控制点 碳纤维加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类粘结剂粘结于混凝土构件的表面，利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。 1、施工顺序 卸荷混凝土基底处理涂底层底胶找平胶找平贴碳纤维片养护。 2、进场材料 鉴于所用材料均为化工产品，检验工艺复杂，现场试验室难以具备
8、相应的条件均送专业检验部门检测。原材料除应具备出厂合格证书外，每批材料进场均按照有关测试方法进行材料基本性能的检测。 3、施工环境 施工宜在环境温度为 5以上的条件下进行，并应符合配套树脂要求的施工使用温度。若环境温度达不到上述要求时，应采用适合于低温环境的配套树脂或采取升温措施。 4、混凝土基面处理 首先自上而下清除混凝土表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整；按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理；被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表面浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面；转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于 20mm
9、；用高压水枪冲洗混凝土表面并用鼓风机通风使之干燥。清理后的基面应无有机物污染、清洁、干燥、无浮尘。 5、涂刷底层树脂 在涂刷底层树脂前，应该对混凝土基面进行复核，保证基面清洁、干燥。涂刷底层树脂顺序为由上而下，首先根据设计要求调配底层树脂，然后采用滚筒涂刷底层树脂，保证底层树脂涂刷均匀；当底层树脂接触表面干燥到完全固化时，进行下一道工序的施工；配制底层树脂、选择底层找平材料等都应按照设计要求进行配比和称量，并利用电动搅拌机进行搅拌，提高各种材料混合的均匀性，底层树脂配制一次用量不宜过多，每次配料保证在 12h 内使用完；在搅拌前，应该对搅拌锅、附具等进行检查，不得出现油污和杂质等；所有的工具和
10、材料都应该避开水源，涂料在使用时才能揭开盖，固化前不得受到雨淋。 6、找平处理 根据设计大内提供的标准进行配制找平材料，对混凝土表面凹陷部位进行填补，保证平整度；在转角处不得有棱角，可以利用找平材料修理为光滑的弧形，圆弧的半径应20mm；当找平材料表面达到干燥后，方可进行下道工序施工。 7、粘贴碳纤维布 根据设计要求，进行碳纤维布的裁剪工作，并进行浸渍树脂的配制，然后均匀涂刷在结构加固部位，用手轻轻压住碳纤维布，采用专用的施工滚筒顺着纤维方向从左向右的滚压，在滚压过程中除去纤维布内部气泡，让碳纤维布充满浸渍树脂，但是在滚压过程中不得来回反复滚压，防止损伤纤维。 8、表面防护 采用喷撒石英砂，并
11、保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。四、施工安全注意事项及质量检验 1、施工安全注意事项 碳纤维片是一种导电材料，施工过程中应该尽量远离电气设备，当环境条件受到限制时，应该做好导电防护工作；施工过程中尽可能的避免碳纤维材料受到弯折，碳纤维材料配套的树脂材料应该做好密封处理，远离阳光直射和火源；在现场配制树脂时，应该做好通风工作，施工人员也应该做好防护措施。 2、质量检验 对碳纤维布进行抗拉强度检验，对粘结材料进行粘结强度检验时，必须符合设计及规范要求；在施工过程中，应该对实际粘贴面积和可能出现的位置偏差进行检验，要求粘贴面积不得小于设计面积，位置偏差不应大于 10mm；碳纤维布粘贴完成后
12、，应该对其与结构之间的粘结效果进行检验，如利用小锤轻敲或用手按压碳纤维表面的方法进行检验，保证粘结面积95%，当空鼓面积1000mm2 时，可以采用针管注胶的方法修补，否则应该将空鼓部位进行切割，重新粘贴等量的纤维片材，纤维布的搭接长度应100mm；综上所述，在建筑工程加固过程中，应该对施工环境、施工工艺、材料性能指标等进行有效控制，保证碳纤维加固的牢固性，可以很好的消除建筑物裂缝危害，提高建筑物的使用性能和寿命。 【参考文献】 戴锋华 碳纤维加固在混凝土结构装修改造工程中的应用 现代企业文化 2009 曹介琦 碳纤维结构加固及质量控制的注意要点 科技资讯 2010 刘忠 浅谈碳纤维加固技术在土建工程中的应用 科技资讯 2006
