粘贴碳纤维布加固混凝土梁技术

粘贴碳纤维布加固混凝土梁技术

朱军帅

身份证号码： 13063119921204 ****

摘要：钢筋混凝土结构诞生于19世纪，发展应用的历史约100年左右，而混凝土结构加固的历史更短，仅30~40年左右，但以设计基准期来推算，我国已有的混凝土结构，目前大多数正处于维修、加固、改造的高峰期。碳纤维（CFRP）加固技术是一种新兴的、技术含量高的结构补强加固方法。可广泛用于各种类型和形状的混凝土结构，且不改变结构形状以及不影响结构外观。利用树脂类材料把碳纤维粘贴于结构或者构件表面，形成复合材料体CFRP，通过其与结构或构件协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。

关键词：房屋建筑 ； 施工质量 ； 控制

引言

碳纤维聚合物CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer以下简称CFRP)加固混凝土结构是近十年发展起来的新兴加固技术，由于CFRP优异的物理力学性能，碳纤维加固技术已成为国内工程界的研究热点。碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维，碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。按力学性能碳纤维可分为通用型和高性能型，按原材料可以分为聚丙烯腈基（PAN）碳纤维和沥青基碳纤维。

1、碳纤维布加固技术优点

工程加固中多采用聚丙烯腈基碳纤维。碳纤维加固钢筋混凝土结构具有以下优点：

（1）高强高效

碳纤维的抗拉强度是钢筋的7~12倍，弹性模量一般比钢筋略高，能有效的提高原结构的承载力和延性，改善结构的受力性能。常用碳纤维的力学性能见表1.1。

表1.1常用碳纤维的力学性能

（2）施工方便、施工质量容易保证

碳纤维加固施工现场不需要湿作业，不需要大型施工机械，占用空间小，在结构胶硬化后3~7天即可发挥作用。碳纤维布使用碳纤维丝纺织而成的，一般宽度为10cm、20cm不等，可以用剪刀或刀片根据需要进行切割。有关资料显示，粘贴碳纤维比粘贴其他加固材料快3~7倍。碳纤维进行加固后的有效粘结面积基本上可以达到90%以上，部分有空隙的地方可以用针管注胶的方法进行补救。

（3）.耐腐蚀、耐久性好

碳纤维不会产生电化学腐蚀，本身和酸碱等物质不起反应，有试验表明，在弱酸环境、高温、冻融、低温等条件下碳纤维都不会出现和混凝土粘结性能下降的现象。因此碳纤维加固可以应用于滨海盐雾腐蚀等恶劣环境中，后期维修成本低。

（4）适用面广，不影响结构外观。

由于碳纤维是可以用剪刀或刀片进行切割，碳纤维加固技术广泛应用于各种结构类型、各种形状的加固。由于碳纤维的厚度不足1mm，即使粘贴3层也不会增加结构高度，不影响结构外观。

2、碳纤维加固混凝土梁施工工艺

施工工艺施工准备→结构表面处理→底胶配制并涂刷→找平胶配制并修复、平整→粘贴胶配制并涂刷→粘贴纤维布→表面喷砂防护

2.1混凝土表层出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大的面积的劣质层在凿除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。

2.2对表面有裂缝的部分如有必要应首先进行封闭灌浆处理。

2.3用混凝土角磨机、砂纸等工具去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构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，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥25mm）。

2.4用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。

2.5涂底胶。在加固的流程中主要使用底胶进行处理，那么，在刷胶粘贴的流程，就应该结合实际情况开展施工工作。在混凝土的表面区域中使用底胶，其具备较高的渗透性能，会使得相关的表面出现硬化层，有助于之后找平胶还有浸渍类型胶的合理使用；在找平类型胶方面，主要是混凝土表面区域平整度不足的情况下，合理的进行修复，保证碳纤维可以平整的粘贴在结构表面区域，提升加固工作效果；浸渍类型胶材料的应用，主要起到一定的传力作用，能够促使碳纤维相互之间形成良好的作用。胶材料和相关的固化剂材料相互整合之后，必须要充分的进行搅拌，以此将胶的积极作用充分发挥出来。在现场工作中，相关部门应该安排专业的人员进行监督检查，了解胶材料的应用情况，明确配比是否存在问题，并合理进行搅拌处理。在刷胶环节中应根据气候特点处理，主要因为胶固化很容易受到温度的影响，所以，在加固环节中应保证施工的温度超过零上5摄氏度，尤其在冬季施工的过程中，应该做好温度的管理工作，或是使用冬季的专用胶。在底胶还没有完全固化的状态之下，开展找平工作会导致后续的粘贴质量受到影响，所以，不仅要对固化的时间进行控制，还需正确进行固化强度的检查。

2.6粘贴碳纤维布(1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。(2)调配、搅拌粘贴树脂，然后均匀涂抹于所要粘贴的部位，在混凝土搭接、拐角等部位要多涂抹一些。(3)粘贴碳纤维布，在确定所贴部位无误后剥去离型纸，用特制的滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使粘贴树脂充分浸透碳纤维布。(4)多层粘贴应重复上述步骤，待纤维表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴。(5)在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹一层粘贴树脂。2、房屋建筑施工质量控制的依据

3.结语

粘贴碳纤维布加固技术具有简便、工期短、经济等特点。更重要的是粘贴碳纤维布补强施工与包钢法、加大截面等补强加固施工相比，在一定程度上又能极大的避免如包钢、加大截面等方法对后期装饰装修施工带来的弊端。同为粘贴加固，粘贴碳纤维布的工效是粘贴钢板工效的4～8倍。与其他的加固方法相比，粘贴碳纤维布加固法施工质量易于保证，可节省大量的机械台班费、人工费和检测费。另外，从受力上来讲，经过碳纤维布加固过的砼结构，各种力学性能均能满足设计要求。。

参考文献

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[2]谢海舰，吕恒林，吴元周.某煤矿钢筋混凝土煤仓可靠性鉴定及加固设计[J].建筑结构，2018，48（1）：66-70.

[3]李学勋，陈奕柏，李东海.粘贴碳纤维布或增大截面加固梁现场荷载试验分析[J].建筑技术，2017，48（4）：430-433.