摘要：本文以笔者近年来做过的一些碳纤维布加固工程为例，归纳了碳纤维布的特征、碳纤维布的优点、碳纤维布的应用范围、碳纤维布的加固效果等，并对碳纤维布加固施工的技术要求、施工步骤做了一定小结。

关键词：碳纤维布、施工技术、结构加固。

The Application on Structure Reinforcement of Construction Technology of Carbon Fiber Sheet

（Cai Zhonghua  Fujian Academy Of Building Research  350025）

Abstract: Based on the structure reinforcement engineering examples using the carbon fiber sheet, and the characteristics, advantages, application range and reinforcement effects of of it are concluded. Besides, the technical requirements and procedures of the construction of carbon fiber sheet using in structure reinforcement are summarized.

Key words: carbon fiber sheet, construction technology, structure reinforcement

 

1         引言

近年来我国地震发生频繁，地震导致许多建筑，道路，桥梁，隧道等出现了一些不同程度的裂缝，需要对结构及构件进行加固修复及补强，考虑到时间、能源、经济等因素，碳纤维布粘贴到结构及构件表面的加固技术得到了迅速的发展。

2         碳纤维布的特征、优点、应用范围

碳纤维布加固混凝土结构技术是一项应用外粘高性能复合材料加固结构的技术，该技术是将碳纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用浸渍胶把碳纤维粘贴于结构或构件表面，通过其与结构或构件的共同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。通过笔者近年来做过的一些加固项目，分别对碳纤维布的特征、优点及应用范围做了归纳。

2.1  碳纤维的特征：

2.1.1 不生锈、不腐蚀；

2.1.2 耐化学药品性，耐热性，极低温性，X线可透过；

2.1.3 与铁的比重比为1:5；

2.1.4 与铁的强度比为10:1。

2.2  碳纤维布的优点：

2.2.1 自重轻，施工方便快捷，不增加结构荷载；

2.2.2 强度高，能灵活地用于抗弯、封闭箍和抗剪加固；

2.2.3 柔韧性好，不受结构（梁、柱、通风筒、管道、墙体等）外形限制；

2.2.4 耐久性佳，抗化学腐蚀和恶劣环境气候变化的能力强；

2.2.5 抗高温、抗蠕变、抗磨蚀、抗震性能好；

2.2.6 符合环境要求，适用范围广。

2.3  碳纤维布的主要应用范围：

2.3.1 建筑物梁、柱、楼板结构补强；

2.3.2 桥梁、桥墩、桥面结构补强；

2.3.3 隧道、烟囱结构补强；

2.3.4 海滩建筑物防腐补强。

3  碳纤维布、钢筋应力——应变曲线图

结构加固中使用碳纤维布的目的就是提高既有结构的承载能力，增加既有结构的延

性（对于抗震结构，在加固设计中即增加延性）。

由碳纤维布、钢筋应力——应变曲线图，可知使用碳纤维布加固能充分减少既有结

构变形、降低既有结构应力、减少裂缝（改善结构状态），满足墙、柱变位、楼板开洞等建筑功能变化引起结构变化的可行性（改变结构体系）。

4  碳纤维加固施工工艺及步骤说明：

4.1  施工工艺：

卸荷载→基层处理→涂刷基层找平胶→找平施工面→粘贴碳纤维布→验收→表面保护、装饰。

4.2  步骤说明：

4.2.1卸荷载

加固前应对所加固的结构或构件的尽可能卸荷载。

4.2.2底层处理

应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣质混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。采用打磨机配适当的打磨片对被粘贴的混凝土表面进行打磨，，除去表面浮浆、油污等残留物，直至完全露出混凝土结构新面（未碳化层）。转角粘贴处理应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。混凝土表面应清理干净并保持干燥。

4.2.3涂底层树脂

应按产品生产厂家提供的配方配制一定量的底层结构胶。应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土结构新面（未碳化层）。宜在底层结构胶表面指触干燥后，尽快进行下一道工序的施工。

4.2.4找平施工面

应按产品生产厂家提供的配方配制找平材料。应对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，不应有棱角。转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧的导角，半径不应小于20mm。宜在找平材料表面指触干燥后，尽快进行下一道工序的施工。

4.2.5粘贴碳纤维片材

应按设计要求的尺寸剪裁碳纤维布；应按产品生产厂家提供的配方配制一定量的浸渍胶，并及时均匀涂抹于粘贴部位；将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍胶充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布；多层粘贴时应重复上述步骤，并宜在纤维表面的浸渍胶指触干燥后尽快进行下一层粘贴；应在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍胶。

4.2.6验收

碳纤维布与混凝土之间的粘结质量，可用橡皮锤轻轻敲击或手指压碳纤维片材表面的方法，检查总有效粘结面积不应低于95%，当碳纤维布粘贴的空鼓面积不大于100cm ²，可采用针管注胶的方法进行修补，当空鼓面积大于 100cm²时，须将空鼓部位的碳纤维布切除，重新搭接等量的碳纤维布，搭接长度不应小于100mm。

4.2.7表面保护、装饰

做表面防护时，应按有关标准的规定处理，并保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘结。

5  碳纤维加固的技术要点

5.1受弯加固时，纤维方向应与加固的受力方向一致；

5.2受剪加固、抗震加固时，纤维方向宜于构件轴线垂直；

5.3 受弯加固和受剪加固时，混凝土强度等级应不低于C15；

5.4采用封闭粘结碳纤维加固混凝土柱时，混凝土强度等级应不低于C10；

5.5碳纤维加固的效果主要取决于纤维的粘贴工艺，应由专业的施工队伍负责施工。

6  结束语

碳纤维布具有极好的比强度、比刚度，对自然环境的温度及湿度的改变或酸雨侵蚀的适应性极强，且不受建筑形状的限制，不会因时间久远而降低强度，抗疲劳性好，易于施工等优点，在民用建筑、工业厂房和道路、桥梁的混凝土结构的加固修复上的使用越来越广。这种加固方法必将对我国的社会主义现代化建设事业产生积极的作用。

 

参考文献 :

1、《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146 ：2003）。

2、《混凝土结构加固设计规范》：GB50367-2006。