碳纤维加固施工工法

【摘要】：近年来 ,国内在建筑工程的改造加固中 ,越来越多地应用碳纤维加固技术进行结构构件的加固和补强。为此 ,对该技术的加固设计原则做一阐述 ,给出了不同构件 (梁、板、柱等 )及其各种加固部位的补强加固设计方法。最后 ,介绍了该项技术在实际加固工程中的应用。

【关键词】：碳纤维；加固；施工工法；

中图分类号：TQ639.2 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

碳纤维加固作为一种新兴的加固技术，随着碳纤维布及其配套树脂生产成本的降低，现在已经在桥梁、厂房、建筑等构件的加固中的到了广泛的应用，我们通过对工人体育场20000平方米梁板结构的加固，形成本工法。

由于受施工质量及交通运输量的大幅度增长和各种自然环境 因素的综合影响，已建成的混凝土桥梁结构可能会出现承载力不 足、混凝土表面裂缝等问题，但是这些桥梁绝大部分是可能通过 加固改造而继续使用的。碳纤维加固修补结构技术是一种新型的 结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝 土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料 (CFRP)用于混凝土结构加固修补的研究始于20世纪80年代美、日 等发达国家，我国起步较晚，应大力研究推广应用

2 特点

2.0.1碳纤维片材轻质高强：其抗拉强度比普通钢材高8～10倍，将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体，能可靠地与钢筋混凝同工作，有优异的补强效果，而结构自重的增加几乎可以忽略。

2.0.2抗腐蚀：碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。并能抗酸碱盐类介质的腐蚀。

2.0.3耐老化：碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射；长期在-54～80℃下使用，强度不会降低；经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变；且在表面涂装后，耐用性更加突出。

2.0.4保持结构原状，外形美观：碳纤维片材便于随构件原形贴附，基本不改变构件断面尺寸，贴片后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。

2.0.5不需大型施工机械及周转材料，施工简便，易于操作，经济性好，施工工期短。

2.0.6可以有效的封闭混凝土结构的裂缝，延长结构的使用寿命。

3 适用范围

3.0.1适用于基层混凝土的强度等级不低于c15的各种混凝土结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构；

3.0.2特别适用于空间狭小,其它方法不易施工的场所和曲面结构及异型结构；，

钢筋混凝土构件抗弯加固。 钢筋混凝土梁柱构件的抗剪加固。 混凝土柱的抗震加固。 砌体的抗震加固。

4 工艺流程及操作要点

4.1工艺流程：卸荷基底处理涂底胶找平粘贴保护。

4.1.1卸荷：加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。

4.1.2基底处理

1、凿除混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位，并进行修复。

2、对裂缝部位应首先进行压力灌浆后封闭处理。

3、将构件表面的浮浆、油污等杂质其去除，将构件基面打磨平整，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥20mm)。 4、将构件表面清理干净，并用丙酮擦拭干净，并保持干燥。4.1.3涂底胶 1、将主剂，固化剂剂量准确按2∶1的比例先后置于容器中，机械搅拌均匀， 1h内用完。 2、用滚筒刷将底胶均匀涂刷于构件表面，待胶固化后，再进行下一工序施工。4.1.4找平 3、混凝土表面凹陷部位应用修补胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用修补胶胶填补，尽量减小高度差。 4、转角处也应用修补胶胶修补成光滑的圆弧，半径不小于20mm。4.1.5粘贴1、按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布。2、调配、搅拌浸渍胶，然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。3、在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，粘贴碳纤维布，用特制滚子沿纤维方向滚压，去除气泡，使浸渍胶充分浸透碳纤维布，多层粘贴应重复上述步骤，待上层碳纤维布表面指触干燥后，进行下一层的粘贴。

4、在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍胶。

5、碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维压条固定。

4.1.6保护

加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。

5 质量控制

5.0.1验收标准：《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146︰2003)。5.0.2大面积粘贴前需做样板，待有关各方验收合格后，再行大面积施工。5.0.3材料进场时，应有碳纤维布及其配套胶生产厂家所提供的材料检验证明，并抽样复试合格后方可使用。5.0.4基底处理并经验收合格后，方可进行下道工序。 5.0.5每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，并做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。5.0.6碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积小于10000mm2 时，可采用针管注胶的方式进行补救.空鼓面积大于10000mm2 时，宜将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等量的碳纤维片材，搭接长度应不小于l00m。

5.0.7碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量，位置偏差应不大于l0mm。

5.0.8严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在5～35℃范围内，相对湿度不大于70％。

5.0.9施工过程中应避免碳纤维片材的弯折。

5.0.10碳纤维片材配套的树脂类粘结材料单层或复合涂层与混凝土间的正拉粘结强度进行检测。

6 安全措施

6.0.1碳纤维片材为导电材料，裁剪及施工碳纤维布时应远离电气设备及电源，或采取

可靠的防护措施，尤其是高压电线及输电线路。

6.0.2碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。

6.0.3现场施工人员应穿工作服，同时还须佩戴口罩和手套，

6.0.4施工人员严禁在现场吸烟。

6.0.5配制及使用胶的场所必须保持良好的通风。与施工配套的脚手架要有足够的安全性。

6.0.6高空作业须佩戴安全带。

7 效益分析

对某些由于设计原因及其使用环境等原因导致承载力不足的构件，采用碳纤维进行加固，不仅可以提高构件的承载力，而且能延缓混凝土结构裂缝的发展，基本不改变构件断面尺寸、不改变原建筑的空间布局，施工快捷，简便，将得到更加广泛的应用。

8 应用实例

北京工人体育场建于上世纪50年代，未考虑抗震设计。本次加固改建为抗震加固，其中采用碳纤维对梁、板进行加固，单一构件最多采用达四层碳纤维布，主要是板底、梁底、梁侧的U型箍等，总量达20000平米，经过本次加固，这座具有50年历史的老建筑重新焕发的青春。