建筑结构加固改造工程中碳纤维的应用

姚延鸿

中铝瑞闽股份有限公司

1 引言

建筑业在国民经济的发展中起着重要作用，除了新建工程外，现有的建筑物维护和翻新工程也在不断增加，难以加强，改造。碳纤维增强技术与常规技术相比，碳纤维可用于在常温下将环氧树脂与建筑结构紧密粘合。加固效果理想，可广泛用于建筑加固和翻新项目。碳纤维在建筑结构加固中的应用越来越广泛。

2 在建筑物结构的加固和改造中使用碳纤维的好处

与以前的加固方法相比，碳纤维加固效果更好：碳纤维材料尤其用于老建筑中，以加固老房子中的预应力空心板。碳纤维增强不需要使用大型机械和设备，并且具有高增益效率和低噪声。碳纤维增强的技术优势可主要分析如下：（1）具有广泛的应用范围：碳纤维可以代替剪切和弯曲的钢筋，也可以用于预防在联排别墅或工业建筑中发生地震和裂缝，还可以加强防腐结构。碳纤维具有防水结构作用。环氧树脂粘合剂用于用碳纤维增强的混凝土表面。环氧粘合剂本身具有良好的密封性能。因此，碳纤维增强方法也具有很强的密封能力。（2）碳纤维增强是可行的，碳纤维材料也是可行的。质地轻薄，不需要复杂的施工机械，施工人员可以手工完成，采用碳纤维加固方法也可以有效缩短工程周期。（3）碳纤维加固方法容易随意切割，根据建筑结构的实际加固要求，碳纤维切割后，增强的碳纤维材料不影响外观建筑结构。（4）碳纤维增强法具有很高的耐腐蚀性。由于碳纤维材料性能稳定，因此不受所用室外环境的影响，可以有效地扩展建筑物的结构[1]。

3 碳纤维增强材料在各种混凝土受力构件中的使用

碳纤维本身具有许多优势，例如强度高，耐腐蚀，轻便，厚度大和易于使用。通过选择适当和有效的连接材料，可以更大程度地确保碳纤维和混凝土的结合。

通过施加力，碳纤维增强材料可以在建筑结构加固时满足各种承重混凝土构件的加固和加固要求。（1）普通截面碳纤维的钢筋混凝土折弯件通过对普通截面碳纤维的钢筋混凝土折弯件进行试验，我们可以确定使用该纤维材料获得的构件的混凝土部分在强度，稳定性和负载能力方面用于增强的碳。通过一些改进，增强构件整体上的强度也得到了显着提高，并且由于构件的破裂而引起的裂缝的宽度也得到了显着减小。当增强部件达到承载能力的极限时，由该部件产生的裂纹的数量和宽度将大大减少，并且裂纹的分布更加规则。（2）碳纤维增强混凝土压力元件碳纤维在方形混凝土柱上的规则缠绕可以显着提高方形混凝土柱的承载能力和稳定性。通过使用碳纤维增强方法来增强混凝土柱的承载力也可以提高。用碳纤维加固后，受压混凝土在荷载作用下被压缩。然而，由于碳纤维的强固位作用，它确保了增强元件的被动固位并产生了相应的横向固位力。当形成有限的混凝土时，混凝土压缩元件的承载能力大大提高。（3）斜截面碳纤维增强的混凝土剪力元件在建筑结构的加固和改造中使用碳纤维也可以有效地提高混凝土元件的抗剪强度。通过选择适当的加固方法，加固量和锚固方法，可以有效地提高混凝土构件的抗剪性能。过去，使用碳纤维进行增强和转化通常使用包装和粘合方法来充分利用碳纤维并获得更好的增强强度。然而，缠绕和粘合过程具有某些缺点，即，强化过程很复杂，这就是为什么使用U形碳纤维糊代替碳纤维糊的原因。

（4）约束混凝土是复合材料增强的一种重要形式，通过使用覆盖有碳纤维的方形混凝土支架，可以大大提高其承载能力。通过使用覆盖有碳纤维的混凝土支撑，可以进一步提高承载能力。碳纤维混凝土是一种被动的约束：随着混凝土轴向压力的增加，横向膨胀会促进外部复合材料的周向膨胀，从而产生横向固位力。应力机制取决于两个因素：混凝土的横向膨胀系数和外部碳纤维材料的轮胎刚度。混凝土柱的初始横向变形较低，因此碳纤维的负荷较低。在混凝土柱的最后加载期间，碳纤维载荷随着柱载荷的增加而迅速增加，直到被破坏为止[2]。

4 增强碳纤维的步骤和程序

碳纤维增强材料的分析主要包括以下步骤：在生产碳纤维增强材料之前，必须在基础上对建筑结构的表面进行处理。然后，必须根据实际要求施加粘合剂，并且必须在增强部件的表面涂上底漆以确保表面的柔软度符合要求，然后再涂一层胶水。使用粘合剂将纤维布和保护层放置在表面上。为了确保碳纤维材料加固的质量，施工人员必须在加固之前进行彻底清洁，并清除所有附着在结构表面的杂质，仅留下结构的实心部分。在结构的混凝土中，如果及时纠正缺陷。确保结构表面平坦。如果钢筋建筑构件的表面有裂缝，建议施工人员指出裂缝的实际大小并封闭现场。将混凝土结构的表面弄平后，除去表面上的浮灰，同时抛光边角膏，以确保混凝土结构的角是圆的。必须根据实际的建筑条件并结合环境温度和湿度进行粘合剂的涂覆，以确保粘合剂的充分储存，并且粘合剂不得暴露在直射的阳光下在存储期间。在施工过程中，粘合剂的施加不得对其他结构产生任何影响。优选使用一次用于增强碳纤维的粘合剂和第二次使用的粘合剂。

混合物改变其性能，不能达到混凝土结构的预期粘合效果。选择材料时，无论是碳纤维还是结构胶，都必须在选择过程中严格检查质量。材料到达施工现场之前应进行随机检查。如果样品测试不令人满意，则必须立即停止使用该材料并将责任转移给该人员。样品测试必须确认机械性能和增强材料的粘合效果。您可以选择悍马或Kaben品牌的增强材料。

碳纤维加固完成后，施工人员必须及时核实加固效果。如果在检查过程中发现小的空心鼓或变形的边缘，建议及时进行维修；如果空心鼓的表面较大，建议在切割后进行修复，以确保碳纤维≥的有效粘合表面为95%。施工完成后，将在现场进行拉伸测试以确定实际的粘结效果。建议在样品准备7天后检查起飞测试的开始时间。结构胶粘剂可能无法过早完全固化，这可能会导致测试失败，并且满足要求也为时过晚。碳纤维织物材料除了可以增强建筑物的混凝土构件外，还可以增强钢结构和木结构，从而提高旧建筑物的承载力和抗震能力，建筑物的使用寿命，并利用碳纤维织物来确保项目的加固和改造[3]。

5 应用和社会经济效益

碳纤维结构增强技术是一种新型的增强技术，其广泛应用并带来巨大的经济优势：碳纤维织物主要承担钢筋上的应力，说碳纤维织物的主要任务是改善结构组件。抗张强度，因此该技术被广泛用于混凝土结构的加固。混凝土构件普通型材的承载能力的改善小于碳纤维织物，但是在不增加构件重量和不使用自由空间的情况下进行了增强。然而，当重建现有建筑物时，与不开孔的情况相比，楼板的刚度和强度被削弱到不同的程度，特别是刚度被进一步削弱。应力的集中和偏差集中在开口的侧面和短角上。因此，在选择加固方法时，应根据土的跨度和开口的大小进行具体分析，以确定最佳的加固措施。

碳纤维混凝土施工是一项系统技术，包括材料，设计和应用，并具有许多技术和建设性优势。作为一种高科技应用技术，已被业主和工程部门所接受。碳纤维对建筑结构的加固效果非常好：由于经过严格的计算和构造，因此在弯曲和剪切能力，挠曲和裂缝宽度控制方面，这些组件的指标可以大大改善。同时，钢筋组件横截面的大小和形状不会改变，这不会影响建筑物的使用。碳纤维材料具有出色的耐腐蚀性，在使用过程中几乎不需要日常维护。预计碳纤维钢筋混凝土建筑技术作为一种新兴的加固技术将在未来的加固项目中发挥越来越重要的作用。碳纤维增强塑料（CFRP）在钢筋混凝土梁的加固以及钢筋混凝土桥墩和方墩的加固中表现出了卓越的性能。

6 结语

碳纤维材料重量轻，在施工过程中不需要笨重的设备，并且很薄且占用的空间很小，特别是在空间有限的情况下，对于可能具有这种优势的技术补强产品而言。钢筋混凝土结构。连接高弹性模量的高强度碳纤维的方法可以获得与钢板相同的增强效果，但结构重量并未增加，并且其外观也轻巧美观。得益于这项技术，这种增强结构具有出色的抵抗力：由于仅使用碳纤维和载体树脂进行增强，因此不会生锈，并且对酸，碱，盐和大气腐蚀。可以有效缩短施工时间。CFRP材料的价格高于其他常用材料，但已证实其优异的性能。碳纤维用于加强房屋建设。通过对CFRP 材料的研究，开发和不断了解，碳纤维将在未来的技术增强中具有广泛的应用范围，并将带来巨大的经济效益。