浅谈碳纤维结构加固技术

时间：2024-04-25

陈洋

大连热电工程设计有限公司辽宁大连 116000

目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固技术是利用改性环氧树脂类胶结材料将碳纤维片材粘贴于混凝土表面，从而达到结构补强及改善受力性能的目的。较之传统的结构加固方法，碳纤维加固技术是一种新型高效的加固修复技术，它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。

采用碳纤维材料进行加固补强的研究始於二十世纪八十年代美、日等发达国家。从二十世纪九十年代后期开始，我国对碳纤维材料在建筑业中的应用与开发的研究逐步深入，目前处于十分活跃的态势。

粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构表面，与原建筑结构共同作用，以提高混凝土结构的承载能力，达到对建筑物结构的加固、补强目的。

1 工程概况

《中国石油辽阳石化生活区供暖系统分离移交项目南线供暖系统》项目，本次加固工程为对KL7a（梁顶标高8.600-40.500米）两侧粘贴碳纤维布，粘贴碳纤维布前因楼面泡沫混凝土及水泥砂浆找平层已经施工结束，粘贴碳纤维布前需切除泡沫混凝土及水泥砂浆找平层。混凝土承重结构加固使用的碳纤维复合材料，本工程建议采用：单向织布高强Ⅰ型，采用300g/m，厚度0.167mm。

粘贴碳纤维织物加固网架结构时，应使用与基材及碳纤维有良好适配性的粘结剂，本工程建议采用：新加坡进口美瑞品牌(或同等性能的进口品牌，使用前经设计单位认可），粘结剂（胶）的基本性能符合下表的要求。

2 施工工艺流程

框梁表面处理→涂刷底层树脂→修补整平→粘贴碳纤维布→涂防火涂料→验收

3 施工方法

（1）构件基底处理。用切割机将梁顶两侧加固范围（须加固的梁应弹墨斗线明确加固长度）内的水泥砂浆找平层分块（约20mm*20mm大小）均匀切割，凿除水泥砂浆找平层及泡沫混泥土层，混凝土表面用角磨机、砂轮（砂纸）等工具，轻轻打磨即可，用吹风机将混凝土表面吹干净后，用脱脂棉沾丙酮摖拭表面，将其清洗一遍。

（2）涂刷底层树脂。碳纤维配套树脂、找平树脂，粘接胶料等应按照产品说明书分别配制，根据配合比确定各种材料用量，配制好之后应充分混合后方可使用，配合比为主剂和固化剂2：1的质量比在容器内混合至颜色均匀。

表1 粘贴碳纤维底胶的主要性能指标

（3）涂刷底胶。粘结剂配制好后，用滚筒刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土表面，在底层树脂表面指触干燥（树脂刚达到凝胶的状态，即在施工现场通过手指触摸树脂表面有凝胶的感觉，但不会粘附树脂的状态。）到完全固化期间进行下一道工序的施工。涂抹底胶厚度不超过0.4mm。

（4）修补找平。混凝土表面需找平部位应用刮刀采用填平胶料树脂整平。转角应用填平胶料树脂将其修补为光滑的圆弧，半径不小于20mm，整平胶料必须固化后，方可进行下一道工序的施工。

（5）粘贴碳纤维布。按图纸设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。配制、搅拌粘贴胶料，然后用滚筒刷均匀涂抹于粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。用特别光滑磙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，但不允许来回反复滚动，以免损伤鳞纤维，影响粘接质量。滚压的目的是为了除气泡，使碳纤维布充分浸透胶料，在碳纤维布的外表面涂抹一层粘结胶料。

（6）涂防火涂料。碳纤维粘接料固化3天后，于加固表面涂刷防火涂料，耐火时间1.5小时。

（7）验收。采用碳纤维片材及配套树脂类粘结材料对混凝土结构进行加固修复时，应严格按规程有关条款进行各工序隐蔽工程检验与验收。如施工质量不能满足规程有关条款要求时，立即采取补救措施或返工。加固用材料进场复试、加固工序的验收均应严格按照《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010进行验收[1]。①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。②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，须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。