碳纤维加固技术在加固改造工程中的应用探寻

【摘要】碳纤维加固是当前结构加固当中的一门新型技术，伴随着碳纤维加固技术的普及应用，其高效实用的优越性逐步地凸显出来，在加固改造工程中得到了越来越广泛的应用。本次论文主要介绍了碳纤维加固技术在加固改造工程中的应用，结合具体的工程案例阐述了碳纤维加固技术的各项元素及应用现象，对于大力推广碳纤维加固技术在既有工程中的应用具有指导意义。

【关键词】碳纤维；工程结构；加固改造；施工应用

碳纤维加固技术是一种兴起于上世纪八十年代的韩国、日本及欧美等国家的新型技术，在九十年代逐步在我国得到迅速的发展，国内外很多的高校和研究单位都对碳纤维加固技术做出了大量的研究，伴随着试验的深入，碳纤维加固技术也得到了更大的适用范围，应用的技术也不断地改进，本次论文就结合了实际的案例，对碳纤维加固技术做出了简要概述以及使用效果的分析。

1.碳纤维加固技术的特点

在建筑物的加固补强工程中，最常见的传统加固方法有预应力加固法、粘贴加固法、加大截面法、增设支点法、外包钢加固法等等，在传统加固方法的基础上推行碳纤维粘贴加固修补法就是一种新型的补强加固技术，主要是采用一些高性能的粘结剂把碳纤维预先施压或者是直接粘贴到结构物的构件表面上，也可以让这两种同时工作，全面提升结构物的构件抗弯、抗剪的承压能力，实现对建筑物的全面加固和补强。

碳纤维增强聚合物主要是由高抗拉强度碳纤维束聚合而成的，具有很多优点，它的强度相当于普通钢材的10倍左右，效果很好，在加固之后，还能够在很大程度上提高建筑物结构的耐久性和耐腐蚀性，另外，碳纤维加固技术的材料十分轻便，自重仅仅为200g/，基本上是不会增加建筑物的结构自重以及横截面积尺寸的，这种材料柔性好，利于剪裁而且适用的范围也比较广泛，在施工过程中操作十分方便，经济性也比较好，因此，碳纤维加固技术在建筑物结构构件加固过程中的应用在提升建筑物承压能力的同时，延长了建筑物的寿命，同时还节省了不必要的开支，在建筑业中具有十分广阔的应用前景。

2.碳纤维加固技术的主要工程构件形式

在应用过程中，最常见的加固形式主要有以下几种：一种就是在梁板构件受拉面上利用粘贴纤维布的形式实现抗弯加固。一方面是利用U型粘贴、封闭式粘贴或者是侧面粘贴等形式对墙体和梁柱进行抗弯加固。再就是利用封闭式的粘贴对混凝土结构形成一定程度的约束，进而对柱子进行抗弯的加固。在一些工程中，还可以在需要进行加固区域的表面上利用剪刀撑来进行一层或者是多层纤维布的粘贴，最终实现对于砌体结构的加固。

3.碳纤维加固技术的应用原理

在加固改造工程中，最常应用的材料主要就是碳纤维以及与其配套的树脂。这其中的碳纤维在抗压强度极高的情况下又实现了与钢材相当的弹性模量，甚至更优越于普通的钢材，在施工过程中具备了极好的耐久性和经济性，在加上配套树脂，两者相互作用，全面提高了碳纤维粘结的质量，共同形成了一个复合型的整体，保证了碳纤维同建筑结构共同工作的同时，实现了加固补强的整合作用。

碳纤维在建筑加固补强的应用过程中主要是遵循碳纤维片材的原理，这些片材都是采用一些高强度的连续性碳纤维，通过单向排列成束的形式利用环氧树脂来进行浸渍固化处理，将这些片材利用专门的配制粘贴树脂或者是浸渍树脂，树脂固化了之后可以同原构件形成一个新型的加固补强表面，起到加固的作用。

4.碳纤维加固技术实际应用的注意事项

在碳纤维加固技术的应用过程中，一方面必须要了解并掌握碳纤维加固技术的优越性，这样才能够更加贴切地、充分地利用碳纤维加固技术。首先，碳纤维加固技术具备适用范围广的特点，在实际的应用过程中可以作用于很多类型混凝土的结构构件加固当中，包括板、柱、梁、墙和一些节点等等，同时也可以对很多不同种类型的受力形式进行补强加固，以柱子这类的受压构件为例，就可以采用环包的形式来提高混凝土约束。其次，这种碳纤维加固技术中应用的材料虽然单价不低，但是工期短、用量少、用工的数量也比较少，所以整个加固过程的综合造价就会比较低。最后，这种加固技术的工程效率比较高，在日后的应用实践比较长，也就是说维护的成本比较低，施工的过程中也不需要一些大型机械器具，与此同时这种碳纤维制成的布具有十分优良的耐腐蚀性，可以长期地使用，这对于一些处在腐蚀性环境当中的结构起到了很好的保护作用，其较快的施工速度，降低了工程对于人们日常生活的干扰程度，小型的操作器械占地面积小，操作简单，对于原有建筑物的影响也很小，所以，相关的工程施工单位一定要结合碳纤维加固技术以上的优点恰当地应用。

另一方面，在采取粘贴式纤维片材结构加固过程中，施工人员应该采取一些措施来大部分卸除或者完全卸除有可能作用在结构上面的活荷载。碳纤维的加固也有不适用的地方，比如说一些素混凝土的结构构件，包括纵向受力的钢筋，这些配筋率低于国家现行的混凝土结构规范的，这类加固之后的混凝土在长期使用的过程中，环境的温度最好不要高于60℃。

5.碳纤维加固技术的实际应用案例

本次论文利用一个住宅楼的碳纤维加固来说明碳纤维加固技术的流程以及具体的操作要求。该住宅楼是一座建造于上个世纪九十年代初的底两层加上四层的住宅，原本的设计是将一层和二层作为餐厅，现在计划将厨房设在二楼，在一楼的厨房位置这只一个售餐台，这种功能的改变会加大二层的荷载，所以二层的局部需要进行加固，在本次工程中，采取了碳纤维加固技术。

利用碳纤维加固技术施工主要包括了卸荷-基层处理-底胶-找平-粘贴-保护等主要流程，考虑到本次工程的施工环境比较特殊，在加固之前必须要卸荷，所以在加固之前应该将板面及粉刷层的杂物清理干净，先开凿一个保护层一直到结构层的基础面上，在进行下一步的处理。基层的处理主要就是将混凝土结构表面出现的一些空鼓、剥落、腐蚀和蜂窝等比较恶劣的现象予以凿除，对于一些大面积破损的质层进行环氧砂浆的修复。最后在利用吹风机清理干净并保持干燥。

接下来就是涂底胶的工艺，一定要预先选取适当的质量，在电动搅拌器的工作下搅拌均匀，然后结合现场的气温来严格地控制使用的时间，通常情况下应该在搅拌过的一个小时内用完，干了之后再进行固化的工作。在找平工作中主要应该注意混凝土表面的凹陷位置填平，在模板的接头位置一定要注意高度差的修补和填充，尽量地去降低高度差。在转角处应该利用修补剂来制造出一个圆滑的弧度，保证半径不小于20mm。碳纤维加固技术中的粘贴程序是最为关键的，通常情况下一定要严格按照规定的层数和尺寸来进行碳纤维布的剪裁，长度控制在三米之内，在调配和搅拌之后均匀地涂抹在粘贴的位置，涂抹的厚度应该要高于底胶，一定要杜绝漏刷的现象出现，尤其注意碳纤维粘贴的边缘部位。

结束语

碳纤维技术在实际的应用过程中呈现出了十分明显的优势，具备十分强大的技术支持，所以，在结构工程的领域当中，碳纤维加固技术引起了十分广泛的反响，很多相关的高校以及科研院所更是在着力进行相关技术的一些基础理论研究，相信在未来的建筑业尤其是加固改造工程中，碳纤维加固技术一定能够得到越来越广泛的应用。

参考文献

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