浅谈碳纤维片材加固修补混凝土结构施工

陈 维，史 捷，李 阳，胡申林

(成都市第一建筑工程公司，四川成都610017)

1 施工特点

(1)在使用上，碳纤维片材具有优异的抗拉强度和弹性模量。

(2)在施工工期上，施工便捷，施工工艺简单，施工效率高，不需大型机具，仅用少量人工即可完成。

(3)在施工质量上，碳纤维质量轻(小于300 g/m2)，基本上不增加原结构重量和影响结构外观，施工质量易保证。

(4)在施工安全、环保上，没有湿作业，施工占用场地少，不带电作业。

2 工艺原理

(1)采用粘贴碳纤维片材加固混凝土时，应通过配套的改性环氧树脂胶粘剂(底胶、修补胶、结构胶粘剂)将碳纤维片材粘贴于结构表面，使碳纤维片材承受拉力，并与原混凝土变形协调、共同受力。

(2)采用粘贴碳纤维片材加固混凝土前，应由专业的设计人员进行设计，取得原设计单位认可，并由专业施工队伍施工完成。

(3)碳纤维片材可采用下列方式对混凝土结构构件进行加固。

①在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固，纤维方向应与加固部位的受拉方向一致。

②采用环形箍或U形箍对梁、柱构件进行受剪加固，纤维方向宜与构件轴向垂直。

③采用环向围束粘贴对柱进行抗震加固，纤维方向应与柱轴向垂直。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 加固设计

(1)加固设计应由专业的结构工程师设计，并加盖注册结构工程师章，同时加固设计还需取得原设计单位认可。

(2)加固设计还必须有完整的加固设计施工图纸。

3.2.2 施工准备

(1)依据加固设计图纸对操作人员进行技术交底；

(2)施工进度计划、劳动力计划、所需材料计划已落实；

(3)操作部位操作架已搭设；

(4)按设计要求卸载(活荷载)；

(5)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布(片)。

3.2.3 进入施工流程阶段

(1)混凝土表面清洁打磨，用电动工具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，使混凝土表面达到平整，同时将构件棱角打磨成弧形(图2)，并用压缩空气除去粉尘。

图2 构件截面棱角的圆化打磨

(2)按产品说明配制底胶，按主剂与固化剂比例配置于容器中，用手提式电动搅拌机搅拌均匀，然后用滚筒刷将底胶均匀涂抹于混凝土表面，必须是用多少配多少，并按该产品使用要求的时间内用完。在底胶表面指触干燥时，立即进入下道工序。

(3)对混凝土表面出现的麻面、孔洞等凹陷部位用修补胶填补平整，待固化干燥后立即进入下道工序。

(4)应按下列步骤和要求粘贴碳纤维布(片)。

①采用滚筒刷将配制的结构胶粘剂均匀涂抹于粘贴部位；

②将碳纤维布(片)用手轻压贴于需粘贴的部位，用滚筒顺纤维方向多次滚压，挤出气泡；并要求沿纤维方向的搭接长度不小于200 mm，上下层之间的搭接宽度不小于50 mm。

③碳纤维片材的加固还应满足(图3、图4、图5)构造要求；

图3 结构板受弯加固粘贴锚固构造

图4 结构梁受弯加固构造

图5 结构梁受剪加固构造

④应在最后一层碳纤维布(片)的表面均匀涂抹结构胶粘剂保护层；

(5)表面防护：对已加固完毕的结构表面应进行防护处理，防护材料的粘结性能应与碳纤维片材表面涂刷的胶粘剂相容，并能可靠粘结。

3.3 施工质量的检验

(1)原材料进场时，应有产品合格证，产品质量出厂检验报告，并对原材料的安全性能进行见证取样复验；

(2)碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量主要是检查空鼓情况和现场检验方法及合格评定标准。

①空鼓检查主要采用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于95%；

②现场检验方法采用碳纤维粘结强度测定仪现场取样测定；

③合格评定标准为检验批检验全部合格。

4 质量控制

4.1 施工质量控制标准

施工质量控制满足《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006，《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》CECS 146：2003(2007版)标准的相关要求。

4.2 关键部位、关键工序的质量要求

(1)认真理解设计意图，施工前作好详细的技术交底；

(2)混凝土表面打磨必须直至完全露出混凝土新面，涂刷底胶均匀，且不得漏刷；

(3)粘贴碳纤维片材时滚筒滚压不得损伤纤维片材；

(4)做表面防护时也应注意对碳纤维片材的保护；

(5)取得现场检验及合格评定的报告。

5 安全措施

(1)碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源。

(2)碳纤维片材配套胶粘剂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。

(3)施工搭设的操作架应牢固可靠，高空作业人员应拴好安全带。

6 应用实例

6.1 工程概况

工程名称：某综合楼碳纤维加固工程

建设地点：成都市

该分项施工工期：30个日历天，即施工期为2008年11月～12月

完成粘贴工程量：约200 m2

受四川汶川特大地震的影响，该综合楼部分梁、板出现结构开裂，经科研机构鉴定和加固设计，确定采取碳纤维结构加固的方案。

6.2 施工情况

依据结构设计加固图纸编制专项施工方案并进行详细的技术交底，在施工中严格按照本施工方法确定的施工工艺流程及操作要点逐一实施，特别是旧混凝土打磨工序、结构胶粘接剂调配等，严格把关，使碳纤维布与混凝土基层粘贴牢固(经试验粘贴层未破坏)共同受力，最后用水泥砂浆封闭保护并涂刷乳胶漆罩面，达到不影响外观的效果。

6.3 应用效果

通过碳纤维粘贴加固处理，使建筑原外观及功能基本不受到影响且结构受力加强，在较短时间内使综合楼恢复正常工作，取得了良好的社会效益和经济效益。