混凝土构件碳纤维加固施工技术

李凯

（中交二航局建筑科技有限公司，湖北武汉 430040）

近年来，在经济不断发展、社会不断进步以及科学技术日新月异的利好背景下，碳纤维加固施工技术不断发展，由于其具有强度高、成本低、自重轻、易裁剪、工期短等特点，可实现对建筑物体加固的根本目的，深受业内人士的青睐与喜爱。基于此，本文以汕头招商局港口皮带廊道工程为例，探讨碳纤维加固施工技术实际工作中的应用。

1 案例概况

汕头招商局港口皮带廊道工程位于马山港区，马山港区位于汕头市濠江区马山，毗邻华能汕头电厂，港区陆域面积15×104m2，岸线长 1040m，拥有 3.5×104t 级煤炭专用泊位 1 个，长度235m，码头前沿水深-11m，还有1000t 级驳船泊位、重件泊位各1 个；年综合通过能力 410×104t。其中，卸船能力 320×104t，装船能力90×104t，是粤东地区最大的煤炭装卸码头。

2 加固方案与碳纤维布材料特性

（1）加固方案。结合本工程项目所在区域的实际情况，经过项目经理、项目技术负责人、项目常务副经理对本项目的论证和经济可行性分析，决定采用碳纤维加固施工技术。

（2）碳纤维布材料特性。本工程项目使用的碳纤维布主要性能指标如表1 所示。

表1 碳纤维加固施工技术主要性能指标

3 主要施工内容

（1）根据工作人员的现场勘察发现：本工程项目的廊道、转载楼混凝土构件分别出现了不同程度的破损、漏筋、裂缝等的现象，必须对其进行及时加固。

（2）对廊道及转载楼混凝土构件出现了不同程度的破损、漏筋、裂缝等的现象，预采用碳纤维布予以加固。

（3）拆除主码头及引桥上的廊道（BC1-2 和BC3-4 增大截面的部分），先采用角钢加固，后使用聚合物砂对其包裹和保护。

（4）拆除有阻碍的周边墙体，然后再修复。

（5）修复和处理廊道及转载楼墙体出现的抹灰层脱落、孔洞、凹坑等受损部位。

（6）对廊道BC1-11 所有的梁和板，使用碳纤维布进行加固处理。

（7）更换廊道内受损变形、锈蚀严重及脱落的钢栏杆，并分别对廊道混凝土表面以及BC1-2 钢栏杆整体进行防腐涂装。

4 施工特点与难点分析

4.1 特点

由于本工程项目施工过程中有大量的码头面上作业、不仅分项工程多，且还会出现交叉施工现象。因此，需在最大程度上保证码头的正常生产和运营，这既是本工程项目的特点，也是对工程项目的施工质量和进度都提出的根本要求。

4.2 难点

任何事物都具有两面性，虽然碳纤维加固施工技术具有可靠性、经济性以及可行性等诸多优势，但依然有很多需要解决的重难点问题，具体体现在以下几个方面：

（1）容易受到码头生产的影响。虽说在本工程项目施工过程中，要最大限度不影响码头的正常生产和运营，但是如果本工程项目与码头生产运营产生矛盾，还是需要暂停本工程项目的所有工作。这主要是因为码头生产运营会对工程项目的进度和质量带来不同程度的影响，强行迎难而上只会造成大量窝工现象。

（2）安全隐患较大。在本工程项目中，钢板的粘贴、防腐油漆的涂刷都属于高空作业，具有较大的安全隐患。如果安全措施工作不到位，轻则会给施工企业带来无法挽回的经济损失，重则会给高空作业人员的生命安全带来严重威胁。

5 混凝土构件碳纤维加固技术的施工要点

根据现行规范与相关要求，为提高廊道的承载能力和安全性能，需对其缺陷区域部分进行加固处理[1]。主要包括以下六个方面的内容。

5.1 表面处理

清除混凝土构件表面和经过剔凿、清除漏筋的残缺部分，漏出混凝土结构层，认真检查外漏钢筋部分是否存在锈蚀现象，如有需采取除锈措施。与此同时，为保证碳纤维施工技术的良好效果，在具体的施工过程中应保证混凝土基面的平整性，杜绝使用具有浮浆、蜂窝、麻面等的混凝土作为本项目的基面。另外，由于渗水原因而导致梁体出现污垢时，应将表面松散的浮渣使用钢丝栓清理干净，再使用压缩空气降低粉尘，最后使用酒精擦试表面即可。

5.2 涂刷底胶

①将主剂和固化剂按照一定比例搅拌均匀后倒入容器中，主剂和固化剂的调和量应在规定的时间内使用完毕，超过时间的调和量不得使用；②使用滚筒或者刷子将搅拌均匀后的主剂和固化剂均匀涂抹于混凝土构件表面上，等待自然风干，底层胶的干燥时间随气温的影响有所不同，一般在涂抹后的3～24h 会出现变化，待主剂和固化剂完全硬化后，若表面依然有凸起的部分才能使用砂纸将其磨光。

5.3 找平处理

使用结构胶粘剂将混凝土表面凹陷的部分填补平整，直至没有棱角，对于转角处同样使用找平材料将其修理成半径大于等于20mm 光滑的圆弧，指触判断结构胶粘贴剂表面干燥后粘贴碳纤维布。

5.4 粘贴碳纤维布

（1）严格按照施工设计方案中要求的尺寸来裁剪碳纤维布。

（2）按照工艺流程配置胶材。根据结构胶结剂标准的使用量，计算出所涂抹碳纤维布的需要量，结合施工现场的温度和湿度，确保所配置的胶材在规定时间内一次使用完毕。

（3）粘贴碳纤维布。在准确确定了粘贴部位的情况下，先使用特制的工具沿着纤维粘贴方向滚压，其目的是去除气泡和空鼓，使结构胶粘剂充分与碳纤维布中结合在一起，在使用刮板刮除碳纤维布表面多余的粘贴剂，使其均匀，若需要粘贴多层碳纤维布，同样严格根据上述步骤完成。但需要注意的是，待碳纤维表面结构胶粘贴剂表面指触干燥后才可进行下一层粘贴。

（4）通过使用小锤轻轻敲击准确判断碳纤维布与混凝土构件表面的粘贴质量，在具体的敲击过程中如果依然存在空鼓、气泡等现象应予以及时处理，此时可以利用刀片将碳纤维布划开一道小口，然后使用注射器针管将已经调制好的主剂和固化剂注入空鼓或者气泡内，直至填充至密实即可[2]。

5.5 涂刷浸渍胶

待碳纤维布全部粘贴完毕后，还要在其表面涂刷一层浸渍胶。

5.6 养护

碳纤维布粘贴好后需要自然养护24h，才能达到初期固化的目的，并保证其在固化期间不会受到任何因素的干扰。依然需要注意的是，在碳纤维布位形成固化之前设置交通设施禁止机动车辆驶入码头。碳纤维布施工技术流程如图1 所示。

图1 碳纤维布施工技术流程

6 碳纤维加固施工技术的指导思路和注意事项

6.1 指导思路

针对那些外观完好、钢筋锈蚀少、轻度腐蚀以及混凝土保护层无开裂的混凝土构件，碳纤维加固仅需做到预防性的加固即可，这样才能提高混凝土构件在不利环境下的耐腐蚀性，又由于该类加固属于构造型加固，无须准确计算碳纤维布所需数量。但是，对于混凝土构件保护层重度锈蚀、严重开裂等的现象（如本工程项目），在使用碳纤维布加固时，应当结合混凝土构件锈蚀的程度，严格计算碳纤维布需要使用的数量和尺寸，提高混凝土构件的抗弯性和承载能力。需要特别说明的是，碳纤维加固的根本目的是提高混凝土构件的使用性能和承载能力，而不是对钢筋损失的弥补[3]。

6.2 注意事项

（1）碳纤维布作为一种导电材料，在具体的使用过程中应当远离电器以及电器类设备。

（2）合理避免碳纤维布在运输、放置、裁剪及粘贴过程中受弯折或浸水。碳纤维布应当远离货源，要将其放置于阴凉干燥处，保持良好的通风条件，并避免阳光直射。

（3）保证碳纤维材料的使用性能，使用前应检测其性能，检测合格后方可应用到本工程项目中。另外，还要特别注意碳纤维材料的浸润性、强度以及弹性模量。

（4）具体施工工程中，施工温度要严格控制不低于5C°，湿度不超过85%，否则不宜展开施工。

7 结语

碳纤维加固施工技术与其他的加固技术相比较而言，具有很高的优越性，可以大大提升混凝土构件的强度值，且不受施工环境、加固物体形状的影响。因此，碳纤维施工技术应多多推广和采用在混凝土构件加固施工中。