浅谈碳纤维加固施工

刘玉宽高学亮吕春青刘浩姜亦斌

中国建筑第八工程局有限公司山东省济南市250000

摘要：碳纤维加固是一种新型的结构加固技术，与传统的结构补强方式（加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法）相比，具有节省空间、施工简便、施工质量易保证、基本不增加结构尺寸及自重、耐腐蚀性能好、耐久性能好等特点。采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本，缩短施工工期，减少施工中安全施工的发生。

关键词：碳纤维；加固；原理；优势；工序；要点；质量

1.碳纤维加固原理

碳纤维加固是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维)，用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。

2．碳纤维加固优势

2.1抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍。

2.2重量轻，密度只有普通钢材的1/4。

2.3耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。

2.4施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。

2.5适用范围广，混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。

2.5.1可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。

2.5.2混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。

2.5.3隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。

2.5.4受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。

2.6可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。

3.加固施工注意事项

3.1施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套胶的施工使用温度，环境温度底于5℃时，应使用于低温环境的配套胶或采用升温处理措施。

3.2施工时应考虑环境湿度对胶固化的不利影响。

3.3在表面处理和粘贴碳纤维布前，应按加固设计部位放线定位。

3.4胶配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器上不得有油及杂质。应根据现场实际环境温度决定胶的每次拌合量，并按使用要求严格控制使用时间。

4.施工工序

施工准备→混凝土表面处理→碳纤维片材裁剪→配制并涂刷胶粘贴碳纤维布→养护→保护层施工

5.各工序施工要点

5.1表面处理

5.1.1清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复平整。

5.1.2按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。

5.1.3被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮灰、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面.转角粘贴处要进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧状半径不应小于20mm。

5.1.4混凝土表面应清理干净并保持干燥。

5.2涂刷低层胶

5.2.1按产品供应商提供的工艺规定配制底层胶。

5.2.2用专用工具将底层胶均匀涂抹于混凝土表面。在胶表面干燥后立即进行下一步工序施工。

5.3找平处理

5.3.1按产品供应商提供的工艺规定配制找平材料。

5.3.2对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有楞角。

5.3.3转角处应找平材料修复为光滑的圆弧，半径应不小于20mm。

5.3.4应在找平材料表面干燥后立即进行下一步工序施工。

5.4粘贴碳纤维布应复合下列要求

5.4.1按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。

5.4.2按产品供应商提供的工艺规定配制胶，并均匀涂抹于所要粘贴的部位。

5.4.3用专用工具顺碳纤维布方向多次滚压，挤除气泡，使胶充分浸透碳纤维布.滚压时不得损伤碳纤维布。

5.4.4多层粘贴重复上述步骤，应在碳纤维布表面胶指触干燥后立即进行下一层的粘贴。

5.4.5在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹胶。

5.5粘贴碳纤维步骤

5.5.1产品供应商提供的工艺规定配制按设计要求的尺寸裁剪碳纤维，按产品供应商提供的工艺规定配制胶。

5.5.2将碳纤维表面檫拭干净至无粉尘，如需粘贴两层时，对底层碳纤维两面均应檫拭干净。5.5.3檫拭干净的碳纤维应立即涂刷粘结胶，胶层应呈突起状，平均厚度不小于2mm。

5.5.4将涂有粘结胶的碳纤维用手轻压于需粘贴的位置，用专用工具顺碳纤维方向均匀平稳压实，使胶从两边溢出，保证密实无空洞。

5.5.5需粘贴两层碳纤维时，应连续粘贴，如不能立即粘贴，再开始粘贴前应对底层碳纤维重新做好清洁工作。

5.6表面防护

保证防护抹灰层与碳纤维之间有可靠的粘结，在最后一层面胶滚刷完成后立即撒沙，利于抹灰层的有效结合。

5.7施工安全及注意事项

5.7.1施工过程中应避免碳纤维的弯折。

5.7.2配套胶的原料应密封储存，远离火原，避免阳光直接照射。

5.7.3胶的配制和使用场所，应保持通风良好。

5.7.4现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。

6.质量要求

6.1所有进场材料，必须符合质量标准，并具有出厂产品合格证，符合工程加固补强设计要求。

6.2碳纤维材料在运输、储存中不得受挤压，以免碳纤维受损，也不得直接日晒和雨淋，胶结材料应阴凉密闭储存。

6.3各工序的施工质量，由技术人员负责指导、监督，每一道工序完成后提请技术员检查、认可后，才能进行下道工序。

6.4涂底层涂料

涂料应涂刷均匀、不得漏涂，严禁在不适合气温条件下施工，添加溶剂稀释后的涂料应在规定时间内用完。

温度低于7℃，相对湿度RH<85%，混凝土表面含水率在8%以下，无结露现象时，必须使用改性环氧树脂。

6.5构件表面残缺修补

构造物表面小孔、内角必须用环氧腻子修补平整，腻子涂刮后，表面仍存在的不平糙纹，应再用砂纸磨平。

6.6粘贴碳纤维

①贴碳纤维材料时须符合下述条件:

a、材料应按规定裁切。

b、气温、空气湿度、构件表面含水率等符合要求。

c、底层涂料及腻子达到指触干燥(树脂表面达到固化硬结)。

d、粘结树脂的类型与施工时的气温适合，主剂和固化剂、固化促进剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀，一次调和量应在规定时间内用完。

②碳纤维粘贴的质量检验标准。

a、下涂和上涂渗浸入碳纤维束良好。

b、碳纤维粘结严实。

c、对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10个可认为合格;若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行补修。对于直径在30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需进行补修。

d、顺纤维方向搭接长度不小于20cm,各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，层间必须错开至少50cm。

e、碳纤维材料规格，粘贴位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合规定。

参考文献

[1]《混凝土结构加固设计规范》，GB50367-2013.

[2]《结构加固修复用碳纤维片材》，GB/T21490-2008

[3]《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》