碳纤维加固工程常见问题及防治

2011-04-13李智颖

四川建筑 2011年1期

李智颖

(中煤招标有限责任公司，北京100011)

近年来，随着我国经济的发展，为适应新情况下的需要，越来越多的建筑(构筑)物需要进行主体结构的加固。碳纤维加固技术与其他加固技术相比较具有施工周期短、施工方便、经济效益明显等优点，因此碳纤维加固技术也较多地应用在钢筋混凝土主体结构的加固中。在加固施工过程中，因种种原因，存在较多的问题，这些问题直接影响到碳纤维加固的质量。为保证整个加固工程的质量，就必须对这些问题进行分析并采取防治措施。

1 碳纤维加固工程概述

粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂(建筑结构胶)将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。

碳纤维增强聚合物(Carbon Fibre Reinforced Poly－mer简称CFRP，也称为碳纤维增强塑料)是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等混凝土结构，要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可。碳纤维布加固混凝土结构施工工艺流程:混凝土结构表面处理→配制并涂刷底层粘结剂→面层找平处理→粘贴树脂的配制并侵润碳纤维布→粘贴碳纤维布→表面防护。

2 碳纤维加固工程常见问题

在碳纤维加固施工的过程中，加固质量达不到设计及施工规范要求的情况比较常见，具体分析起来主要有以下方面原因。

(1)碳纤维布或建筑结构胶质量达不到设计要求;

(2)混凝土结构表面打磨处理不符合规范要求;

(3)建筑结构胶配比、搅拌等使用方法不符合建筑结构胶使用要求，或粘贴碳纤维布时施工方法不符合施工规范要求;

(4)碳纤维布在被保护前受到破坏，或保护层受到破坏(或保护层裂缝)。

3 碳纤维加固工程常见问题防治方法

3.1 碳纤维布或建筑结构胶质量达不到设计要求的防治方法

(1)施工过程中为确保碳纤维布及建筑结构胶质量达到设计和规范的要求，在施工前应安排专业技术人员熟悉设计图纸及相关加固施工规范，并根据图纸设计要求提出碳纤维布及建筑结构胶的材料计划，材料计划经技术负责人审核后交材料人员采购，采购时材料人员必须严格按照图纸设计的规格、型号，并选择技术成熟、信誉好且随产品提供质量保证资料的厂家进行采购。碳纤维布及建筑结构胶在使用前应选择有资质的实验室取样复试，当其质量满足设计及规范要求时方可使用。

(2)在施工过程中应采取保护措施，严格按照碳纤维布及建筑结构胶的使用说明保护其不受污染或破坏，如遇到不合格或遭到破坏的碳纤维布和结构胶，应及时选择合格的材料进行更换。

3.2 混凝土结构表面打磨处理不符合规范要求的防治方法

(1)结构混凝土面处理时首先把疏松混凝土凿掉，并把锈蚀的钢筋用钢丝刷刷掉被锈蚀层，然后用压缩空气将表面浮尘清除干净。对于较大面积的劣质层，在凿除后应用环氧砂浆进行修复，并养护3 d。在该工序施工中一定要注意两点，一是必须将疏松的混凝土剔凿掉，否则会影响加固效果;二是必须待修补砂浆干燥后，再进行下道工序的施工，否则也会影响加固质量。

(2)针对未凿部位但需加固处用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。在该工序的施工中必须将老混凝土表面浮浆、油污等杂质清理干净，且打磨平整，否则易使碳纤维布与结构面间形成隔离层，或有凸起和凹坑，造成碳纤维布粘结成空鼓或气泡。

(3)待混凝土面剔凿、修补、打磨完成后，用丙酮将需粘贴处清洗干净。该工序施工时，也必须将混凝土表面的浮尘清洗干净，否则也易造成碳纤维布粘结空鼓。

(4)针对因混凝土基层处理不好而引起的质量问题，必须采取正确的处理方法，以保证处理后的加固质量满足设计及施工规范要求。

3.3 建筑结构胶使用方法不正确或粘贴方法不符合规范要求的防治方法

3.3.1 技术交底

在施工前现场技术人员应根据设计图纸要求、施工规范要求及上述材料产品使用说明针对建筑结构胶的使用方法及碳纤维布的粘贴方法编制技术交底，对施工人员进行现场技术交底，使每个参与施工的人员熟悉掌握建筑结构胶的使用方法及碳纤维布粘贴施工方法。

3.3.2 样板先行

在大面积粘贴施工前，由技术人员指导，全体施工人员参加，选择一个粘贴面积较小的构件进行现场粘贴试验，待试验结果合格且全体施工人员掌握施工方法后，再进行大面积的粘贴施工。

3.3.3 建筑结构胶配比、搅拌注意事项

(1)建筑结构胶的甲乙两组成份要严格按使用说明中要求的数量比例进行配比，并按投放次序进行投放搅拌。生产厂家的推荐配比，是以大量试验数据为基础的，施工中应遵循此比例，误差应控制在3%以内。超过规定的误差，将对胶固化后的性能产生不利影响。

(2)结构胶由几十种原料组成，一般都加入防沉淀的材料，基本上解决了储存一段时间后，结构胶各组分沉淀不匀的现象。但每次配合前，应用细棒将包装桶内的胶适当搅拌，这对保证结构胶拌和后粘贴效果是有益的。且应注意A、B胶不能混用同一细棒。

(3)结构胶搅拌时，应搅拌均匀。双组分结构胶混合搅拌均匀非常的重要，结构胶的黏度越大，搅拌时间应越长，均不宜少于10 min。一些结构胶A、B组分颜色反差大，容易大致判断搅拌均匀与否，但不应成为减少搅拌时间的理由。少量的配胶搅拌器可用光滑的细钢筋，手工搅拌。大量的配胶搅拌器可由电锤和搅拌齿组成，搅拌齿可用电锤钻头端部焊接十字形φ14钢筋制成。

(4)结构胶搅拌时应避免掺入其他杂物，否则会影响结构胶的质量。

3.3.4 粘贴注意事项

(1)碳纤维布一定要用粘贴结构胶浸润透，尽可能让结构胶充分渗入碳纤维单丝之间的空隙中，提高各单丝之间共同工作的性能。

(2)浸润后的碳纤维布用手轻压贴于需要的位置，用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使结构胶从两边溢出，保证碳纤维布与结构之间密实无空洞，或者有效粘贴面积不小于95%。待指触干燥后，即可以进行第二道碳纤维布的粘贴，方法同第一道。注意:碳纤维布的搭接长度一般为100 mm，端部用横向碳纤维布固定。

(3)碳纤维片材沿其纤维方向折直角会导致应力集中，影响其强度发挥。施工时将角部磨成圆角，可减缓应力集中，碳纤维布的强度基本不受影响。

(4)粘贴施工时所用结构胶自搅拌完成时应在说明书规定的时间内使用完，否则也会影响加固质量。