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摘要：文章介紹了碳纖維布加固材料，詳述了施工工序及施工過程中的注意事項(xiàng)和常見的一些質(zhì)量問題，并且介紹了如何對(duì)碳纖維布加固工程進(jìn)行檢查驗(yàn)收。并對(duì)現(xiàn)階段碳纖維布加固的巨大市場(chǎng)潛藏的隱患，提出了一些的建議。...

淺談?wù)迟N碳纖維布法現(xiàn)場(chǎng)加固

浦琛琛　張慧

江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司　江蘇南京  210008

    工程改造加固技術(shù)的歷史不長，但是隨著這些年來建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種加固技術(shù)和材料層出不窮，粘貼碳纖維布加固法就是其中的一種。

    碳纖維增強(qiáng)材料(CFRP)，簡稱碳纖維，是l0多年來發(fā)達(dá)國家普遍使用的一種加固混凝土結(jié)構(gòu)的新材料，它優(yōu)點(diǎn)多．效果明顯。但在我國，CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)起步較晚，近兩年來，科研院校在研究和應(yīng)用方面做了大量工作，生產(chǎn)出一系列的碳纖維復(fù)合材料，降低了工程費(fèi)用，同時(shí)．設(shè)計(jì)方法和施工經(jīng)驗(yàn)也日趨成熟，為廣泛推廣該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造了有利條件，圖l。

    采用碳纖維加固法對(duì)結(jié)構(gòu)加固的具體流程與注意點(diǎn)。

1、結(jié)構(gòu)鑒定與檢查

    因?yàn)椤短祭w維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程))CECS146：2003和《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范)GB50367—2006中對(duì)具有不同功能的構(gòu)件都有對(duì)應(yīng)的混凝土最小強(qiáng)度要求，并且有不同的粘貼方法，所以在加固之前，必須對(duì)已有結(jié)構(gòu)從混凝土強(qiáng)度．鋼筋銹蝕等方面進(jìn)行檢查和可靠性鑒定分析，全面了解已有結(jié)構(gòu)的材料性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)缺陷和損傷等信息．分析結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀和持力水平，為選擇加固材料、確定加固方案奠定基礎(chǔ)，避免在加固工程中留下隱患甚至發(fā)生工程事故。

 

2、現(xiàn)場(chǎng)施工

    碳纖維法加固現(xiàn)場(chǎng)施工階段一般分為下列幾步：

    2.1基底處理

    需要加固改造的建筑，很多一部分已使用時(shí)間較長，一般情況下，需要進(jìn)行加固的構(gòu)件混凝土表面質(zhì)量會(huì)比較差，很難滿足加固要求。如果不進(jìn)行處理，碳纖維片材與混凝土基體之問粘結(jié)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)牡停�很容易帶著混凝土表層從基體脫離，有些構(gòu)件在加固養(yǎng)護(hù)過程中有被水淋到的現(xiàn)象，表面根本不是按標(biāo)準(zhǔn)要求的干燥狀態(tài)，這將嚴(yán)重影響了加固效果。這樣的情況比較常見，某20世紀(jì)80年代6層建筑，因使用功能變更。采用粘貼碳纖維布法對(duì)大樓進(jìn)行整體加固，粘貼面積達(dá)5000m2，受該工程甲方的委托，我們對(duì)該工程的碳纖維加固的施工工藝進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)觀察，碳纖維布與混凝土構(gòu)件之間粘貼基本無氣孔，膠層飽滿，粘貼方法也完全滿足標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，但是在粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)中，碳纖維布與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度比較低，有些測(cè)點(diǎn)甚至出現(xiàn)零數(shù)值現(xiàn)象，對(duì)混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)粘貼碳纖維的部分混凝土構(gòu)件表層出現(xiàn)剝落、腐蝕等劣化現(xiàn)象，還有部分構(gòu)件．加固單位錯(cuò)誤的采用了普通混合砂漿對(duì)混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行了找平，這些構(gòu)件與碳纖維布的粘結(jié)力幾乎為零，嚴(yán)重影響了加固的效果。

    所以如果要加固的混凝土構(gòu)件表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象，那些部位應(yīng)予以鑿除，對(duì)于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修復(fù)。并且裂縫部位應(yīng)首先進(jìn)行封閉處理。然后用混凝土角磨機(jī)、砂紙等機(jī)具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，并且要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀fR≥10mm)。最后用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈．并保持干燥。然后按所使用的底膠要求的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計(jì)量，電動(dòng)攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。一般情況下lh內(nèi)用完。用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，在涂刷底膠的時(shí)候，要注意做好防塵措施。底膠的用量隨混凝土結(jié)構(gòu)的疏松程度而變化。疏松的基面，有時(shí)可能需涂刷2遍以上。直至封閉基面。反之，致密的混凝土基面用量較小，高強(qiáng)度、高密度的混凝土基面，甚至可以不用。待底膠固化后(固化時(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn)，常溫下，一般固化時(shí)間為2d～3d。再進(jìn)行下一工序施工。然后，配置找平膠對(duì)混凝土表面凹陷部位、模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位做修復(fù)處理，使表面平整。轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用找平膠膠修補(bǔ)成光滑的圓弧，半徑不小于l0mm。

    2.2刷膠粘貼

    我們?cè)谔祭w維加固過程中會(huì)用到3種膠：底膠、找平膠、浸漬膠。底膠：用于混凝土表面，具有一定的滲透作用，可使混凝土表面形成一個(gè)硬化層并有利于找平膠和浸潤膠的粘結(jié)。找平膠：當(dāng)混凝土表面不夠平整時(shí)，要用找平膠修復(fù)．以便使碳纖維能夠平直的粘在混凝土表面。浸漬膠：將碳纖維粘結(jié)在混凝土表面。起到傳力作用，使碳?xì)灳S共同作用。都由膠和配套的固化劑組成，需要按照要求的比例來進(jìn)行充分?jǐn)嚢枞诤喜拍馨l(fā)揮膠的最大作用，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)工人操作的時(shí)候一定要嚴(yán)格控制各種膠的配比，并且保證攪拌到位。在進(jìn)行刷膠的時(shí)候必須注意到氣溫情況，因?yàn)槟z的固化需要一定的溫度。碳纖維加固規(guī)范上標(biāo)明建議施工溫度大于5℃。所以如果是在冬季施工，在現(xiàn)場(chǎng)允許的條件下對(duì)施工的環(huán)境溫度進(jìn)行提高。或者采用一些專門針對(duì)冬季施工的配套用膠。在底膠未完全固化的情況下進(jìn)行混凝土的找平工序會(huì)影響到后面整個(gè)系統(tǒng)的粘貼質(zhì)量。在浸資膠的涂刷工序上。不但要保證膠的固化時(shí)間，更要注意膠水的用量。

    按設(shè)計(jì)要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，(宜在3m之內(nèi))將已經(jīng)調(diào)配好的浸漬膠均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。在確定所粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，用特制滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡．并使膠水充分浸透碳纖維。多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進(jìn)行下一層的粘貼。在最后一層碳纖維的表面均勻涂抹面膠。碳纖維沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。碳纖維加固質(zhì)量很大程度上取決于膠浸潤布的程度，因?yàn)榧庸逃锰疾茧m然薄，但每束絲由12000根極細(xì)的單絲組成，像混凝土配置的鋼筋一樣，單絲之間使用配套膠粘劑并保證一定持續(xù)浸潤、滲透的時(shí)間才能保證應(yīng)力的分布均勻并有效傳遞，最終讓碳纖維高強(qiáng)特性得以發(fā)揮，所以有效浸潤充盈比膠強(qiáng)度高幾兆帕更為重要。為了達(dá)到以上目的，用膠量必須充盈：200咖2碳布單層粘貼m2膠用量不宜小于0.9kg，300m2碳布單層粘貼m2膠用量不宜小于l.3kg，多層粘貼時(shí)從第2層起膠用量可適當(dāng)減小(m2膠用量可酌減0.1kg～0.2kg)。此外，有時(shí)由于工程需要，設(shè)計(jì)選擇了兩種或者兩種以上的單位面積不同的碳纖維布，在施工過程中。應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)督并杜絕出現(xiàn)為了偷工減料隨意更換碳纖維布的種類，因?yàn)橐坏┨疾颊迟N完畢，浸漬膠固化以后就很難去辨別。還有一些采用碳纖維加固的工程，由于看中450g/m2厚型布的總造價(jià)低，且在使用上尚不違反現(xiàn)行規(guī)程CECSl46：2003的規(guī)定，因而用來替代薄型布以取得更佳經(jīng)濟(jì)效益。但在這一過程中，普遍忽視了厚型布的特性及其對(duì)膠粘工藝的要求．而仍按常規(guī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，還大膽地在不少重型結(jié)構(gòu)上使用，使一些工程存在不同程度的安全隱患。

    2.3表面防護(hù)

    對(duì)已加固修復(fù)完的結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理，表面防護(hù)材料應(yīng)與浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂可靠粘結(jié)。選用的防火材料及其處理方法應(yīng)使加固后建筑物達(dá)到要求的防火等級(jí)。當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)處于其它特殊環(huán)境時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇有效的防護(hù)材料。

3、檢查與驗(yàn)收

    3.1在開始施工之前．應(yīng)確認(rèn)碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格證，產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗(yàn)報(bào)告。

    3.2每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進(jìn)行檢查，并做好有關(guān)的驗(yàn)收記錄．如出現(xiàn)質(zhì)量問題應(yīng)立即返工。

    3.3碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕  敲擊或手壓碳纖維片材表面方法來檢查，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95％。當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于l0000m㎡時(shí)可采用針管注膠的方式進(jìn)行補(bǔ)救．空鼓面積大于10000m㎡時(shí)．宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳  纖維片材．搭接長度應(yīng)不小于100m。

    在《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程}CECS l46：2003第6.O.5條與第6.0.6條中是這樣寫的：“必要時(shí)應(yīng)按附錄B的方法對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)”，“必要時(shí)可對(duì)碳纖維片材和配套樹脂類粘結(jié)材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣檢驗(yàn)”，但對(duì)我國現(xiàn)在的施工環(huán)境和條件。并本著對(duì)工程認(rèn)真負(fù)責(zé)的原則．加固原材料進(jìn)場(chǎng)后監(jiān)理方就應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料進(jìn)行取樣檢測(cè)。包括對(duì)碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)在施工完畢后都需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的取樣規(guī)則進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件，編制可行的檢測(cè)方案來抽檢構(gòu)件加固的效果。對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)的檢驗(yàn)。

4、結(jié)束語

    這些年來國家每年要投入大量資金用于建筑的加固修復(fù)。促進(jìn)了建筑加固修復(fù)業(yè)的發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)空問。同時(shí)。一些現(xiàn)有建筑中，舊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在功能上不能滿足當(dāng)前使用的需求，這也刺激了建筑加固修復(fù)專業(yè)的迅速發(fā)展。特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高．近年來舊城改造幾乎成了各大、中城市的共同課題。這為建筑加固修復(fù)業(yè)帶來了空前的發(fā)展機(jī)遇。碳纖維加固法由于它的施工便捷。工效高等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被國內(nèi)大多數(shù)從事加固的施工單位所采用。在巨大的商機(jī)前，我們更應(yīng)該嚴(yán)格選材．規(guī)范施工，避免安全隱患。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)

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