碳纤维在火灾后混凝土构件加固中的应用

周 鹏, 李一帆

1洛阳市雅琦装饰设计工程有限公司（471003）2河南科技大学建筑工程学院工程力学系（471003）

1 火灾对混凝土构件的影响

建筑火灾造成的经济损失日益严重,其危害越来越受到人们重视。钢筋混凝土构件在火灾下的安全性对保证结构的整体性至关重要。建筑物遭受火灾高温后,混凝土构件抗压强度明显降低。研究表明，混凝土在300℃时，其抗压强度与常温下相比波动不大，超过300℃时，混凝土的抗压强度有降低的趋势，在900℃时，混凝土几乎不到常温下抗压强度的10%，对工程的安全性影响是巨大的。

2 碳纤维加固技术简介

近年来，碳纤维开始大量用于房屋建筑、桥梁、市政、地铁等方面的补强加固。碳纤维加固技术是利用树脂类材料把碳纤维粘贴于混凝土结构或构件表面,达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。碳纤维具有轻质高强、耐腐蚀性能好、易于施工等优点。尤其是高弹模型碳纤维，其抗拉强度比钢材大68倍,弹性模量比钢材大1.8～2.6倍，在600℃高温下其性能保持不变，在-180℃低温下仍很柔韧，在恶劣环境下不被酸、碱、盐腐蚀。因此碳纤维加固技术对于工程补强加固来说是一种施工简单,效果良好的加固技术。

3 火灾后混凝土构件加固施工方法

加固施工工序为：混凝土基底处理—涂底层涂料—粘结面修补—贴碳纤维片—养护。

3.1 火灾后混凝土构件基底处理

1)由于火灾高温作用混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，构件表面残缺、破损部分应清除干净，达到结构密实，表面平整，对较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。

2)用机具除去构件表面的浮浆、油污等杂质，火烧灰尘，凸出部分打磨平整,修复后的段差要尽量平顺；棱角的部位，用磨光机磨成圆角，圆角半径≥30 mm。

3)构件表面打磨后，用钢丝刷刷去混凝土构件表面的松散浮渣，用吹风机将表面灰尘和杂物吹掉，用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可用清水冲洗，但必须待其充分干燥后再进行下一道工序。

3.2 涂底层涂料

1)先称量主剂，再加入固化剂，用低速旋转的方法搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。

2)底层涂料可使用滚筒或刷子均匀涂抹，硬化后，若表面有凸起部分，用磨光机或砂纸打磨平整。

3)底层涂料指触干燥或固化后，进入下道工序。

3.3 粘结面修补

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。

3.4 粘贴碳纤维片

1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。

2)用和底胶相同的使用方法调配、搅拌粘贴材料粘结剂，均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象，特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。

3)粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后，用特制工具反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使粘结胶充分浸透碳纤维布；并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。多层粘贴应重复上述步骤,待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。

4)在碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。用工具反复沿纤维方向滚压,并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶,使之均匀。

5)在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。用工具反复沿纤维方向滚压，并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。

6)碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于200 mm。

3.5 养护

碳纤维片施工后，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。养护期为1～2周。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。

4 工程应用

某建筑工程，框架八层，柱间距8 000 mm×8 000 mm，一层地下室。由于工程管理上的原因,主体工程施工完成后，二层堆积的施工木模板发生火灾,导致部分混凝土柱构件发生表面开裂、漏筋、麻面等工程缺陷。经多方协商，同意对该层混凝土柱进行加固，方案要求尽量不增加柱体结构的质量，经充分研究采用碳纤维布加固补强。加固后的建筑物经工程质量检测部门的性能测试，达到了预期的效果。目前加固工程已经顺利的交付使用，运营情况良好。

5 结语

从工程的实际使用情况看，碳纤维加固具有强度高、施工方便、加固技术可靠、加固效果好等特点。碳纤维加固技术还具有技术及经济上的优势，同时适用的范围相当广泛。在混凝土结构使用最多的中国,碳纤维的使用一定会在建筑加固领域中占据重要地位，具有良好的发展空间及应用前景。

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