碳纤维材料加固技术对工业建筑的影响

碳纤维材料因其它的抗拉强度是普通钢的10倍，而弹性模量是普通钢的1~2倍，再加上能够长时间维持良好的施工性能，成为了加固修复材料的优选替代品。所以在工业建筑实际应用中，它一般和配套树脂在混凝土加固技术中是两种最常用的材料，在对建筑物进行修补加固时候具有施工简单、质量容易保证、施工周期短、超强防水等特点，除此之外还有耐久性，耐酸、耐碱等抗侵蚀的能力。由于树脂是能流动的，所以其产品不受形状的限制，是比较柔软的，可以随意着色达到建筑美学要求，效果比较好。另外，碳纤维材料的基本特性要实现碳纤维增强复合材料补强加固可以选取碳纤维片材，这样的材料主要是使用强度比较好、弹性比较高的连续碳纤维材料，这种碳纤维材料呈单向排列成束，再使用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板进行补强。

1碳纤维材料加固设计原则

一般地，在工业建筑中碳纤维材料的加固设计我们通常采取沿与构件主轴垂直方向粘贴碳纤维，主要目的是实现碳纤维与箍筋共同分担剪力以提高构件的抗剪承载力，另外是要实现沿与构件主轴垂直方向粘贴碳纤维布以改善加固部位的延性，提高其抗震性能以及提高构件的抗弯能力。表1是碳纤维材料与其他传统的加固方法技术的比较。所以来看，利用碳纤维材料优异的力学性能，通过约束混凝土的形式，改变原结构在地震反复荷载作用下的变形能力，达到补强加固的目的。

2碳纤维材料加固设计应用

随着经济一体化的发展和进步，我国对碳纤维材料的加固技术在工业建筑实际工程项目中的应用还是比较多的，主要用于钢筋混凝土梁的抗弯、抗剪加固、柱的抗震加固，以及楼面板的加固。它不但可以加固钢筋混凝土结构还对砌体结构、钢结构等也是可以的。

2.1注意事项。在加固中对涂刷找平时候需要注意的是，找平材料应该选取与底胶相同的调制，涂刷时要用滚筒将底胶涂刷的均匀，并且要无遗漏的仔细的涂刷在所需要补强的构件的混凝土表面，涂刷的边界应大于所粘贴的碳纤维复合材料的边界。等到底胶干燥后，再检查表面，如发现有缺损、凹凸等，用找平胶刮、填修补。在底胶凝结构以后，应检查其表面有无凹凸不平，如果有就用砂纸打磨光滑。在养护环节，养护应该在24h之后进行。施工完毕后应确保不要受到为例外界干扰和冲击。

2.2施工加固措施。首先要遵循表面处理涂刷底胶修补找平胶料配制粘贴碳纤维表面防护检验的施工工艺。其次是在干净的碳纤维板上涂刷厚度不小于2mm的粘结树脂，再把这个碳纤维板用手平稳压实，确保树脂从两边溢出。如果是平行粘贴多条碳纤维板时，它们两板间空隙应不小于5mm。第二，清除被加固的构件混凝土表面的缺陷混凝土及对混凝土构件表面存在较大的凸起用混凝土磨片打磨处理。第三，施工时要保证温度要求大于5℃、小于35℃，而且构件混凝土外表面的含水率小于等于4％、相对湿度要小于85％。

2.3混凝土处理。在施工之前要把混凝土基面打磨，露出完整的混凝土结构层；对屋架杆件的转角处施工时候必须打磨成R≥150mm的圆弧，同时用整平材料处理平滑；在冬季气温较低时施工，要先对混凝土表面进行预热再粘贴碳纤维，施工过程中要确保粘贴部位的温度在5℃以上。

2.4屋架端腹杆施工。先用加固量ρcfs代入本构关系，求出峰值应力σp，最后经复核在这种加固方式下R/γoS满足要求。考虑在端部下弦节点处沿水平和竖直两个方向各缠绕两层碳纤维，这样可以弥补配箍量的不足，

2.5屋架下弦杆件施工。在下弦底面通长粘贴一层碳纤维即可满足承载力要求，由于在两端节点处四面缠绕了碳纤维，使得碳纤维能发挥其抗拉强度高的特点，增加下弦杆的抗拉承载能力，提高了下弦杆件的耐久性，达到了双重补强加固的目的。

2.6案例分析。我们以某化工企业厂房设计来说。为不增加楼板的荷载，我们在设计的底部加了一个钢梁底座，目的是把荷载传递到四周的混凝土梁上，经过分析需要对梁体进行加固。具体图示如图2所示。这样达到了用加固混凝土梁来提高抗弯能力和抗剪的能力，效果很明显。

作者：孙继川 单位：唐山三友远达纤维有限公司