浅谈房屋结构加固中碳纤维布的应用

摘要：本文就针对房屋结构加固工程中碳纤维布的应用展开讨论，首先介绍碳纤维布的特性，分析其补强加固原理，并在最后提出利用碳纤维布进行结构加固的过程，以供参考！

关键词：碳纤维布；结构加固；应用

中途分类号：O434.19 文献标识码：A 文章编号：

一、碳纤维布的特性

碳纤维布的特性表下在以下几个方面：首先具备较好的力学性能，与普通的钢材相比，碳纤维布的抗拉强度至少是前者的十倍以上，其弹性模量接近钢，自重轻，所以在结构加固工程中利用碳纤维布可以大幅改善构件的延性、承载力以及受力性能等

二、碳纤维布的补强加固原理

利用碳纤维布加固构件的基本原理如下：将碳纤维布粘贴于构件的受拉区，对钢筋的受拉性能起到一定的补充甚至代替作用，改善构件的抗弯承载力。在构件受拉区粘贴碳纤维布后，碳纤维布在受拉区开裂前的应变相对较小，基本上不会发挥抗拉作用；一旦构件发生变形或开裂，则碳纤维布会逐渐与构件共同受力，此时应变会快速增长；直至构件屈服后，碳纤维布的作用就会充分发挥出来，体现出其高强、高效的性能。尽管碳纤维材料具备优良的力学性能，但是一旦其被织成碳纤维布，并不能保证布上的每根碳纤维丝均可以均匀受力、同时工作，一旦其中部分碳纤维丝受到较大的荷载，会很快达到最大工作强度，最终被破坏掉。为了解决该问题，碳纤维布中使用了黏贴剂，以保证每根碳纤维丝可以同时受力，则时承担荷载，提升碳纤维布整体的工作强度。在具体粘贴施工过程中，要充分考虑各层的共同工作系数、抗疲劳能力、防止出现脆性破坏等因素，通常层数要少于5层；此外，基于受力性能角度来看，多层不如单层、宽幅不如窄幅，如有必要可以纵向搭接，不过搭接长度至少大于20cm，并且头部的锚固要可靠。

三、碳纤维布的施工工艺

具体而言碳纤维布用于结构加固的工艺流程如下：首先进行施工放线，然后对构件表面进行处理，如果粘贴面不够平整，则必须进行修补找平；接下来进行底胶的配置以及涂刷，然后进行面胶的配置，并将碳纤维布裁剪成合适的大小；接下来进行碳纤维布的粘贴，最后进行固化、检验与维护。具体而言，每个步骤的施工操作要点如下：

1、基层面的处理

先用电锤剔除原构件表面的杂层，露出构件基层，再用角磨机将基层表的浮浆层打磨掉，直至露出构件的坚实层，此时要保证构件表面的粗糙度，越大越好。如果清除过程中构件表面存在蜂窝麻面等问题，则要先用修补料修补、找平好。对于较大面积的劣质层在剔除后用聚合物水泥砂浆进行修复。构件的边缘部位要用角磨机做倒角处理，保证转角的曲面半径不得超出20mm，这样转角处的碳纤维布就可以实现圆滑过渡，保证碳纤维丝不受损伤。表面处理完成后再将粉尘吹拭干净，保持构件表面的干燥性。

2、配置底胶

进行底胶配置时，底层树脂要根据供应商所提供的工艺规定进行配置，通常粘纤维底胶为两组份，采用机械搅拌配胶，搅拌器包括电锤与搅拌齿两部分，拌和时为了保证底胶的均匀性，尽量不要只使用腻刀。然后根据配合比将两组份粘纤维底胶混合在一起，利用搅拌器搅拌五到十分钟，直至混合均匀为止，注意盛装底胶的容器要保持清洁，不得沾有油污、水或者其它杂质；搅拌时保持同一方向，以免胶中混入空气形成气泡。此外，配置好的底胶要及时用完，所以每次的配胶量最好控制在2kg以内。

3、涂刷底层树脂、配置面胶

利用滚桶刷在构件表面均匀涂刷底层树脂，注意涂刷过程要细密，不得存在漏刷或气泡等问题，在进行下道施工工序前要保证底胶充分固化，即手指触模感到干燥为止。粘维面胶分为两组分，采用与底胶相同的方法进行搅拌均匀，每次配胶量控制在3kg以内，同样要求现配现用。

4、粘贴碳纤维布

首先要根据具体的设计尺寸将碳纤维布用剪刀裁剪开，除非特殊要求，布长度应在3m以内。裁剪过程中要注意碳纤维布的整齐规矩，不得存在毛刺等问题，通常为了保证纤维布的清洁度，可以在平整的木板或者纸上进行裁剪。在裁剪过程中要沿着碳纤维布的纤维丝方向来进行，碳纤维布的受力方式决定了纤维丝的方向，裁剪好的碳纤维布不得折叠，否则会对纤维丝造成损伤，小心卷起即可。把配制好的浸渍树脂均匀涂布于粘贴部位。粘贴过程中要根据放线位置按照纤维的方向进行片材的粘贴。纤维布的搭接长度至少在20cm，并沿着纤维方向利用滚筒进行滚压，不仅可以将其中的气泡赶出来，而且可以帮助浸渍树脂更加充分的浸透到碳纤维布中。注意滚压时要保护片材不受损伤。现将粘贴过程中常见问题与处理方法总结如下：如果粘贴转角部位时出现粘结不牢或者碳纤维布浮起等问题，则要增加浸渍树脂的用量；如果构件表面附着雨水或者沙尘，则要采取遮盖保护措施，并在粘贴前将碳纤维布表面擦拭干净。

5、固化养护与验收

为进一步保证施工质量，减少雨水、砂尘等因素的不良影响，要完成碳纤维布的粘贴后要对成品采取适当的固化养护措施。至少养护7d才能对施工质量进行检测；粘贴后处于初期硬化期，该阶段不得进行锤击或者移动，更不能进行高温处理；粘碳纤维布的表面也不能再进行热作业，例如焊接。验收时要求碳纤维布与配套胶粘剂根据工程量一次进场到位，原料进场时要与监理单位协作检查材料的产品合格证、出厂质量检验报告、中文标志与包装等等，如有必要还要对产品的安全性能做见证抽样复验。此外，施工过程中施工单位要及时自检，根据隐蔽工程的相关规范要求及时检验、验收每道工序。工程完成后质检员先进行初验，然后再由监理单位、工程单位根据相关技术规程进行验收。

四、工程实例

（一）施工过程

首先搭设脚手架，把梁柱上疏松的混凝土凿除干净，再用钢丝刷将锈蚀的钢筋层刷掉，凿除的混凝土梁要用sj-601防腐砂浆进行补粉处理，劣质层面积相对较大，则要在凿除后采用环氧砂浆修复，养护三天；表面的浮尘用压缩空气吹除干净，需加固但未凿除的部位要用混凝土角磨机、砂纸将混凝土表面的浮浆、油污等杂质除去，磨平构件基面的混凝土，再用丙酮清洗需粘贴处。

第二步涂底胶，把jgn-p胶根据需求按3:1重量称好，调匀后用刮板将其均匀的涂刷在屋架底面，两侧刮150mm，指触干燥后表示胶固化，然后进行下一道工序的施工；底胶要在四十分钟内用完。

第三步找平，用掺入两倍粉料的修补胶填平混凝土表面的洼陷部位，还要将模板接头等出现高度差的部位填平，减少高度差。

第四步，粘贴碳纤维布，把胶根据需要按3:1的重量称好，分别放入干净的容器均匀调和，再用刮板在需粘贴碳纤维布的位置均匀的涂刮一层胶，再把裁剪好的碳纤维布粘贴在设计要求的部位，采用专用滚子沿碳纤维布的受力方向来回滚压，将汽泡挤出。指触干燥后再粘贴第二道纤维布。需要注意的是，碳纤维布的搭接长度至少在100mm左右，用横向碳纤维布固定端部。待两道碳纤维布粘贴完后指压干燥，再把一层jgn-c面胶均匀刮涂于表面，来回滚压，促使胶充分的渗入碳纤维布中。最后胶指触干燥再用水泥砂浆做一层保护层。

（二）施工问题及解决方法

施工过程中在粘贴碳纤维布时要做好标记，搭接长度要保证，先择适用的粘结剂，保证碳纤维丝可以共同受力，还要确保碳纤维布与结构共同工作；对于细部空鼓处，可以采用针筒注射胶的方法，保证胶充分的渗入到碳纤维丝之间。如果粘贴转角部位时出现粘结不牢或者碳纤维布浮起等问题，则要增加浸渍树脂的用量；如果构件表面附着雨水或者沙尘，则要采取遮盖保护措施，并在粘贴前将碳纤维布表面擦拭干净。

总之，碳纤维布材料是非常有前途的新型材料，是目前性能最好，用途最多的增强纤维。随着碳纤维布在混凝土应用不断的发展，目前完全可以与粘钢技术的性能相媲美，而且很快可以替代粘钢技术，能够最大发挥它的经济与技术的效益。

参考文献：

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