浅析碳纤维在混凝土结构加固中的应用

苏忠红

【摘要】由于碳纤维材料有着良好的强度和稳定性，因此在混凝土结构加固工程中得到了人们的广泛应用。本文通过对碳纤维加固的原理和施工技术进行分析，讨论了碳纤维材料在混凝土结构加固工程中的实际应用，以供相关人士参考。

【关键词】碳纤维布；原理；施工技术

1、引言

目前钢筋混凝土也将成为主要的建筑材料，被人们广泛的应用到建筑工程施工当中。但是，在实际应用的过程中，钢筋混凝土容易受到周围环境的影响，而出现许多质量问题，这不仅对钢筋混凝土的耐久性造成了严重的影响，还缩短了建筑工程的使用寿命，为此混凝土结构的加固工作在建筑工程施工中有着十分重要的意义。如今随着科学技术的不断发展，人们为了提高钢筋混凝土的强度和抗拉能力，就将碳纤维布应用到混凝土结构加固工程当中，从而有效的增强混凝土结构的工作性能。

2、碳纤维布加固原理

（1）碳纤维布的特点。碳纤维布在实际应用的过程中，它的特点主要体现在以下几个方面：第一，有着超强的抗拉强度和弹性模量，不容易受到外界环境因素的影响；第二，在对混凝土结构进行加固时，不需要任何模具的作用，就可以对混凝土结构的裂缝进行很好的处理，而且对混凝土结构的尺寸也不会造成太大的影响；第三，有着良好的耐腐蚀性和耐久性，从而大幅度的提高了建筑结构的使用寿命；第四，由于自身结构的重量较轻，对钢筋混凝土结构的自重没有太大的影响。（2）适用范围。碳纤维布在实际应用的过程中，适应范围比较广，可以适用于任何结构形式的混凝土加固补强工程。（3）加固机理。由于碳纤维布是利用环氧树脂制成的，有着极高的强度，因此我们就可以利用碳纤维布强度高这一特想，将其粘贴在钢筋混凝土结构上，从而和混凝土结构紧密的结合在一起。

3、施工准备

将碳纤维布应用在混凝土加固工程前，为了保障工程的施工质量，施工人员必须要做好相应的施工准备工作。

（1）对工程设计施工图纸的相关内容进行认真的阅读，从而对其施工项目的内容进行全面的掌握。（2）在施工前，施工人员要对工程施工现场的实际情况以及混凝土加固结构的状况进行了解，拟定出切实可行的施工方案。（3）在对碳纤维材料以及相关的施工器具进行选择时，一定要对其质量进行严格的要求，使其工程施工的质量符合工程设计的标准。

4、混凝土基底处理

在混凝土结构加固施工的过程中，对混凝土基地处理主要是从以下几个方面表现出来的：

（1）裂缝处理。在对混凝土基底裂缝进行处理的时候，施工人员要对混凝土裂缝开裂的实际情况分析，从而对混凝土裂缝处理的方法进行选取。在一般情况下，如果其混凝土裂缝的宽度小于0.2mm，那么技术人员一般都是采用碳纤维材料表面涂抹封闭的方法来进行处理。（2）对混凝土结构表面残缺的部位进行适当的情况，保障混凝土结构的平整性。（3）来对对外露钢筋的腐蚀程度进行检查，从而采用相应的施工技术对其进行处理。（4）而在对混凝土结构中存在的残缺部分进行处理时，施工人员可以采用环氧砂浆修补施工的方法，将其混凝土表面进行复原，使其混凝土表面结构的平整性达到工程施工的要求。

5、涂底层涂料

（1）把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，并用搅拌器搅拌约8∽10分钟左右至A、B组份混合均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡。每次配置量以小于3公斤为宜，现配现用。（2）用专用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，指触干燥后，才能进行下一道工序的施工。（3）底层涂料指触干燥或固化后，表面上的凸起部分（一般类似结露的露珠一样）要用砂布或角磨机磨平。

6、用环氧腻子进行残缺修补

（1）构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，并修复至表面平整、顺滑。（2）内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补，使之平顺。腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。

7、粘贴碳纤维布

（1）按设计要求的尺寸用锋利刀具裁剪碳纤维布，应整齐划一，避免毛刺、缺角。宜在平整木板（如三合板）、纸板上裁剪。（2）树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。（3）纤维顺长方向片材的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂树脂，脱泡、树脂操作按正常进行。在片材宽度方向不需要搭接。（4）贴布前用专用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用环氧树脂，使其均匀涂抹于混凝土粘贴部位和碳纤维布上，拐角部位适当多涂抹一些。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，拉紧对齐后粘貼，用刮板、滚筒沿同一方向反复滚压，去除气泡，直至胶料渗出，充分浸润胶料碳纤维布。（5）纤维布施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘贴用环氧树脂。如需多层粘贴则重复1～5步骤，并保证底层粘贴的碳纤维片上涂已指触干燥，才能粘贴下一层。（6）最后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐。

8、养护

（1）碳纤维布施工后，应进行养护，保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度。（2）养护期一般在1～2周内。（3）对于有风吹、雨淋或有可能人为扰动的地方应进行遮挡封闭养护。

9、表面涂装

对于有外观装饰要求的结构或构件，可在粘贴后的碳纤维表面喷沙抹灰后涂刷常规涂料。

10、施工主意事项

（1）气温在5℃以下、相对湿度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时，无有效措施不得施工，施工时应保证气温在5℃～35℃之间，相对湿度不大于85%的环境下施工。（2）由于碳纤维片为电的良导体，应使其远离电源。（3）施工用各种树脂远离明火，并避免阳光直射。

11、检验与验收

（1）在开始施工之前，应确认碳纤维布及配套树脂类粘结材料的产品合格证，产品质量出厂检验报告，进口材料要有商检证，各项性能指标应符合有关规定的要求。（2）采用碳纤维布及配套树脂类粘结材料对混凝土结构进行加固修复时，应严格按有关规定进行各工序隐蔽工程检验与验收。如施工质量不能满足有关规定的要求时，应立即采取补救措施或返工。（3）碳纤维布实际粘贴面积应不少于设计量，位置偏差应不大于l0mm。（4）碳纤维布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布表面的方法来检查，总有效粘结面积不应低于95%.当碳纤维布的空鼓面积小于10，000mm2时，可采用针管注胶的方式进行补救.空鼓面积大于10，000mm2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布，搭接长度应不小于l00m。

12、结束语

目前，由于碳纤维材料有着极强的适应性，而且强度较高、施工简便，因此已经被人们刚发的应用在钢筋混凝土构件的加固工程当中，这不仅有效的增强了混凝土结构的各方面性能，还对提高了混凝土结构的强度，使其工程施工的质量满足工程施工的要求。

参考文献

[1]张鹏飞.碳纤维加固技术的应用[J].科技信息（学术版），2006（03）

[2]朴洪立.碳纤维结构加固技术的原理及在建筑结构中的应用[J].黑龙江科技信息，2007（06）