简析碳纤维加固技术在建筑工程中的运用

郑爱军

摘 要：由于环境因素、自然因素，建筑工程在各个阶段均有着不同程度的影响，因此要采取不同的措施对结构物进行加固填充与修补。在我国加固技术的各项实践活动中，证明碳纤维加固技术因其优势与特点被广泛应用。文章通过对碳纤维材料的特点、施工工序及适用范围简单分析，简要讨论了碳纤维加固技术在建筑工程中的运用，以供实际应用中的参考。

关键词：碳纤维加固技术；建筑工程

中图分类号：TU746.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0058-02

碳纤维加固技术在我国虽然起步比较晚，但发展迅速，它被广泛应用在各个领域，尤其是建筑工程中。在建筑物原有混凝土结构经过较长的年限以后，钢筋的锈蚀、混凝土的风化等都会使得建筑物的材料强度降低，需要进行加固与改造，碳纤维补强加固混凝土结构技术作为一种技术含量高的建筑补强加固方法，有着很强的实用性和推广性，为社会经济效益的增长发挥了其应有的作用与功能。

1 碳纤维加固技术概述

1.1 碳纤维加固的原理和适用范围

碳纤维加固技术是一种新型的加固修补的技术方法，主要原理是利用树脂类粘结材料于混凝土表面和构件受力部位粘贴碳纤维布和碳纤维板，达到对结构加固的作用。

由于碳纤维加固技术所用的碳纤维材料是无机高分子纤维，拥有很高的耐水性，不易受到化学腐蚀，即便长时间浸泡在10%的硫酸和氢氧化钙溶液里，耐强度也不会降低，因此，适合用于建筑工程中大多数结构物的加固修补，如梁柱构件的抗剪加固、砌体的抗震加固、承载力不足加固、楼宇增层加固、楼面荷载增大加固、楼板开裂加固等等。

1.2 碳纤维加固技术的优越性

1.2.1 强效性

由于碳纤维的材料特点，使得碳纤维布比普通钢板强10倍，抗拉强度与弹性模量都远远优于普通钢板。

1.2.2 性能优越

碳纤维材料加固混凝土结构经过实验证明有着良好的耐久性及耐腐蚀性，可以使建筑工程的结构物在加固修补后能够抵御来自于盐、酸、碱方面的侵蚀。

1.2.3 施工便捷、高效性

碳纤维加固技术原理相素，操作便捷，不需要使用大型的施工机构和周转材料，对施工场地要求不高，不需要湿作业，使用碳纤维加固技术的工效是钢板加固技术的4～8倍。

1.2.4 质量高，工期短，适用面

碳纤维材料的柔性，决定了被加固的结构能够100%的有效粘贴率，即便表面不平整，也能够有完美的粘贴，大大强于钢板的粘贴率，有时候还可以在生产和设施正常运营的条件下施工，避免停产、停运等情况的发生，在保证质量的前提下，缩短工期，因此，碳纤维加固技术由其操作的简易性、原理的科学性被适用于各个领域。

2 碳纤维加固技术在建筑工程中施工的应用

2.1 施工准备

在施工前，首先应该按严格按照施工设计准备好施工材料，比如底胶的主要配制材料、粘着胶的配制材料、专用滚筒、刮板、角向磨光机、剪刀等各辅助工具；其次要按照安全规程以及施工要求搭设脚手架，高度以适合施工为前提，保证施工过程的安全高效。

2.2 施工工艺

2.2.1 卸 荷

为了保证加固构件不受影响，要在一般工艺之前卸掉与加固无关的构件，因此，卸荷是所有工艺的第一步。

2.2.2 基底处理

基底处理主要包括以下4个方面：①对混凝土表层出现的剥落、空鼓、蜂窝以及腐蚀劣化现象的部位，應当予以凿除，如果面积较大，还应该用环氧砂进浆进行修复。②全封闭处理裂缝部位。③要用混凝土角磨机、砂纸除去混凝土表面的污物，构件的基本面要平整，如果有凸凹，则必须要打磨，转角处要打磨成圆弧状（R≥20 mm）。④对混凝土表面应用风吹机吹扫，使其干净干燥。

2.2.3 涂底胶

涂底胶的步骤为：①底胶运用PF胶。主剂与固化剂的比例为3？誜1置于容器中，必须精确测量，根据现场实际气温决定用量，并且严格控制使用时间，用电动搅拌器均匀搅拌，一般在1 h内用完。②在混凝土表现用滚筒刷均匀涂刷好底胶，在6～24 h固化后进行一下道工序。

2.2.4 找 平

在混凝土表面和模板接头等不平整的部位，用PE胶填平，注意转角处的圆弧，按要求用PE胶修补平滑。

2.2.5 粘 贴

粘贴是比较重要的一道工序，首先要按要求裁剪碳纤维布，调配搅拌粘贴材料粘贴剂，方法与底胶的调配与搅拌一样，把粘贴剂均匀涂抹于待粘贴部位，可以用特制的滚子反复滚压，注意要沿着纤维的方向。粘贴碳纤维布，不应该有气泡，涂刷厚度要比底胶稍厚，使粘结胶充分浸透碳纤维布，并且用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。一般粘贴采用多层粘贴，待碳纤维布表面指触干燥后，再进行下一层的粘贴，重复上述步骤。在最后一层碳纤维布的表面要均匀地涂抹FR胶，碳纤维布沿纤维方向的搭接长度要大于100 mm，横向碳纤维或粘钢固定碳纤维端部。

2.2.6 保 护

保护是碳纤维加固技术的最后一道工艺，加固后，碳纤维布表面应采用抹灰或者喷防火涂料进行保护。

3 碳纤维加固技术在建筑工程中的要点

①在碳纤维加固技术在建筑工程应用中，应该首先对工程有一个整体认识，在对实际建筑结构物加固的位置及材料进行周到细致的规划，设计好图纸，所有的程序及材料都要符合国家标准。

②在施工前，应当严格控制好碳纤维加固材料的质量，对隐蔽工程的检验与验收要按规定进行，对不符合质量要求的各项指标或者工程必须要采取补救措施，甚至强令返工。

③严格控制碳纤维加固技术在建筑工程中的各项数据要求。碳纤维片材的实际粘贴面积不应小于设计面积，位置偏差不应大于10 mm，碳纤维片材与混凝土之间的粘贴质量要严格检查，用小锤轻轻敲击或者手压碳纤维片材表面。在碳纤维加固粘贴中，总体效粘贴面积不应当低于95%，如果碳纤维布的空鼓面积不足于100 cm2，可以用针管注胶的方式进行修补，如果空鼓面积大于100 cm2，可以将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等厚的碳纤维片材，搭接的宽度不应小于100 m。粘贴表面要按要求处理，胶配比严格按照比配的规定，搅拌均匀。

④碳纤维布的构造必须要按照国家标准对混凝土结构加固的有关规定，对施工现场的温度进行有效的控制，用胶前应把温度预热至30 ？觷～50 ？觷之间，施工现场温度不能低于0 ？觷。冬季温度较低，在搅拌底胶及粘着胶时，应当有意识地延长搅拌的时间，可采用碘钨灯、电炉或者水浴等措施使温度升高。

⑤虽然碳纤维加固技术中结构胶无毒，但是未固化前，有些材料对人体的皮肤及眼睛有刺激性，因此，作业人员在施工中应当做好防护，着工作服、戴安全帽及手套等，以避免不必要的生产安全的负面影响，施工场所应适当通风。

4 结 语

近年来，人们对建筑物的结构安全、使用性能和耐久性能等的要求不断提高，对现有建筑的加固就越来越受到业界的重视，很多因素，例如环境、气候、污染等方面的影响，使建筑物的结构物发生了腐蚀陈旧老化等现象，因此，必须要采取有效的科学的方式对这些建筑进行必要的修补和加固，由于碳纤维材料自身的优势和特点，使其成了建筑专业研究的热点，随着碳纤维加固技术在越来越多的领域的应用，业界专业人士看到了更广阔的前景。

参考文献：

[1] 薛晓刚.碳纤维加固技术在建筑工程中的应用研究[J].工程技术，2012，（6）.

[2] 吴平.碳纤维加固技术及在工程中的应用[J].江西建材，2014，（5）.

[3] 林怀珠.浅谈碳纤维加固技术在土建工程中的应用[J].科技论坛，2012，（17）.