浅谈表面粘贴碳纤维布在现有建构筑物加固中的应用

【摘 要】本文通过对碳纤维材料性能及粘贴碳纤维布加固的优点的概述，说明在众多加固方法中，选择粘贴碳纤维布加固是比较理想的一种加固方法，最后讲述了粘贴碳纤维布加固施工工艺及验收方法和要点，以供需对现有建构物加固的单位参考。

【关键词】碳纤维、底涂胶料、整平胶料、粘结胶料

一、 表面粘贴碳纤维布加固的优点：

众所周知，对现有建筑物及构件有加固方法很多，常见的加大方法有：加大构件截面加固法，裂缝压力灌浆加固法，构件表面条、带状喷射混凝土加固法，构件双面或单面配筋喷射混凝土加固法，构件表面粘贴钢板加固法，以及构件表面粘贴碳纤维布加固法等许多加固方法，为什么本文只谈表面粘贴碳纤维布加固法呢，主要是它具备如下优点：

1. 材料柔软、易粘贴、质量易于保证

碳纤维材料柔软，易贴附，施工时有效粘结面积基本达100%，局部出现气泡可用针管注胶修复，易于发现加固缺陷且方便补救。

2. 易于施工，不受条件限制

碳纤维施工过程中可按实际需要尺寸现场裁剪，可用于曲面等不规则形状的加固。施工时不需要大型机具，手工作业可方便处理曲面、拐角，不需要机械固定。

3. 适用范围广，不受现有建、构筑物构件限制

碳纤维加固可广泛用于各种类型结构，各种结构形状的加固修复，可用于建筑梁、板、柱、墙等的加固，也可用于以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。

4. 材料轻质、对原有构件影响小

碳纤维加固施工时，每一层粘贴厚度0.3-0.6mm，每一层质量400-600g/m2，基本不增加结构自重和结构尺寸，不会损伤原结构。

5. 加固与混凝同工作性能好

碳纤维加固通过3种粘结材料粘接，与混凝土形成一个复合整体，共同工作性能好。

6. 加固后耐久性好，耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀性强

碳纤维加固后的构件耐久性优异，可耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀。碳纤维布加固后的构件可提高柱延性（抗震能力）2至4倍，可增加梁、板的抗弯能力30%至100%；可增强梁、柱抗剪能力30%至80%；可提高柱、墙承压能力20%至50%。

7. 碳纤维抗拉强度高

碳纤维自身的抗拉强度高，是Ⅱ级钢筋的10倍以上。

二、 碳纤维材料的性能

表面粘贴碳纤维布加固法具有众多的优点，主要是由碳纤维材料自身性能决定的。高性能碳纤维的强度可比钢材高很多，普通碳纤维的弹性模量与钢材相当，而拉伸强度为普通钢材的十几倍，在达到相同加固效果的情况下，碳纤维的用量比钢材少得多，这是碳纤维片材在加固工程中应用较多的一个重要原因。

三、 表面粘贴碳纤维布加固施工工艺

1. 配置粘贴剂

1） 将原材料按不同配合比称量准确，分别配置底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。先将稀释剂加入聚合物主料内搅拌均匀，再将填料加入继续搅拌至均匀，最后加入固化剂，充分搅拌后即可使用。

2） 配置胶料时应注意以下事项：底涂胶料每次配置量以1-2公斤为宜；整平胶料每次配置量以0.5-1公斤为宜；粘结胶料每次配置量以1-2公斤为宜。

3） 所有配置好后的胶料要求于1小时内施工完毕。

2. 处理基底

1） 需加固构件的混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对于较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。

2） 当有裂缝部位时，应先进行封闭处理。

3） 底涂胶料施工前，应先将构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。

4） 用吹风机将构件表面清理干净并保持干燥，使用中国建科院研制生产EC高强度聚合物砂浆修补表面凹陷底部分。

3. 底胶涂抹

1） 按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。

2） 用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），再进行下一道工序。

4. 用整平胶料找平

1） 构件表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补，尽量减少高差。

2） 构件转角的处理，应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于20mm。

3） 整平胶料须固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），方可再进行下一道工序。

5. 粘贴碳纤维布（用粘结胶料）

1） 按需求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在3m以内。

2） 配置、搅拌粘贴胶料，然后用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。

3） 用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使碳纤维布充分浸润胶料。

4） 多层粘贴应重复以上步骤，待纤维表面指触感干燥为宜，方可进行下一层碳纤维布的粘贴。

5） 在最外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。

6. 表面防护

用人工搅拌1：2水泥砂浆（掺5%107胶，为保持新旧混凝土接缝处结合好，掺用UEA膨胀剂）即可，砂浆面层用铁抹压光恢复。

四、 表面粘贴碳纤维布加固施工工程验收

1. 工程验收时必须有碳纤维及其配套胶料厂家所提供的材料检验证明。

2. 每一道工序结束后均应按工艺要求进行检验，作好相关的验收记、施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘结效果，如出现质量问题，应立即返工。

3. 出现空鼓等粘贴不密实现象，应采取针管注胶的方法进行补救。若粘结面积小于90%，则判定为粘结无效，需重新施工。