碳纤维加固技术在工程中的应用

周为公

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

0 概述

某工程为——工厂车间,由于建造时间较早，现结构梁板楼面出现大量裂缝。经设计人员现场复核并重新计算后，认为应对大梁粘贴碳纤维布进行加固。主要加固内容为梁粘贴300 g/m2碳纤维布。

1 施工准备

参与本改建加固工程的操作人员选择有多年现场施工经验的员工,再次经过加固专业培训，全面了解本工程工艺流程,熟练掌握碳纤维粘贴、胶粘剂调配等施工工艺。

2 施工工艺要点

2.1 施工现场准备2.1.1脚手架搭设

本加固改造工程中，因工程量较小，拟采用活动脚手架，高度以满足梁粘贴碳纤维布为准。

2.1.2物资准备

①根据现场负责工长的要求，施工人员领取所需物资；②检查各类物资状态是否正常、数量是否齐全。如发现异常，及时更换；③物资搬运至工作面,搬运过程中须轻拿轻放。

2.2 施工工艺流程

施工准备——裂缝处理——放线定位——基层处理——涂刷找平胶——涂刷底胶——碳纤维布粘贴——养护——表面处理。

2.3 混凝土表面处理

①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，对于较大面积的劣质层在凿除后应用指定材料修复；②在裂缝部位应按照设计要求首先进行灌缝封闭处理。灌浆采用环氧树脂压力灌浆；③采用金刚石角磨机,除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平,直至见到新结构面为止；④如需清理的混凝土表面灰尘较多，还需利用无油压缩空气将灰尘吹净;⑤用棉丝蘸丙酮，将打磨后的混凝土表面擦拭干净；⑥再次检查混凝土表面,如有凹陷的部位，须用指定材料填充找平；⑦报请现场负责人检查。

2.4 碳纤维布的裁剪

①粘贴碳纤维布时需将成品碳纤维布裁剪成图纸设计的尺寸;在平整面上将碳纤维布铺平，根据设计尺寸用壁纸刀（要求刀片锋利）沿纤维方向将碳纤维布裁成所需尺寸,余下的部分可以拼接使用，但需保证搭接尺寸≥100mm；②碳纤维布为单向受力材料，顺着纤维的方向为受力方向，裁剪时要特别注意方向，切忌将纤维斜切断。裁剪时尽量不出现拉丝现象；③裁剪及使用碳纤维布时应尽量远离电源，尤其是高压电源及输电线路。

2.5 涂刷找平胶

①找平胶的配制。（具体方法参见相应产品说明，或听从现场负责人要求）；②混凝土表面凹陷部位应用找平胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用找平胶填补，尽量减小高度差。

2.6 涂刷底胶

①碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射；②底胶的配制。（具体方法参见相应产品说明，或听从现场负责人要求）。

2.7 粘贴碳纤维布

①调配、搅拌粘贴材料用胶（使用方法与底胶相同），然后均匀涂抹于待粘贴部位，在搭接及混凝土拐角等部位要多涂一些；②粘贴碳纤维布。在确定所粘贴部位无误后，将碳纤维布一端粘贴在混凝土面上，一边粘一边用滚刷沿纤维布纵向向同一方向反复滚压，去除气泡和皱纹，并使粘贴用胶充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布。

2.8 施工时注意事项

①碳纤维粘贴胶的一次搅拌量应满足本次施工的使用量，不可超出，如超过使用时间则应将粘贴胶废弃，不允许再次使用。通常在室温（5～20℃）条件下粘贴胶的有效时间为1 h。因此要多次少量地配胶；②施工过程中应避免碳纤维片材沿碳纤维丝的垂直方向的弯折；③施工中注意将树脂及胶体放置在通风良好的地方，并保证不要与其它不明液体的接触，防止发生化学反应致使树脂或胶体的失效。

3 施工质量控制及保证措施

3.1 结构胶及碳纤维材料的质量控制

①选用的结构胶和碳纤维材料必须有较长的工程应用实例，并且各项性能指标必须满足国标或设计指标要求；

②必须对选用的结构胶进行现场样式试验；

③每组结构胶开盖使用时,必须检查胶的颜色、气味、粘稠程度有无异常，若有异常应停止使用；检查生产日期是否在保质期内，不在保质期内的产品立即停止使用；

④选用的碳纤维材料必须满足材质要求及结构尺寸要求,每一批次的碳纤维材料必须送样检测；

⑤碳纤维的切割必须顺着纤维的方向为受力方向，裁剪时要特别注意方向，切忌将纤维斜切断。裁剪时尽量不出现拉丝现象。

3.2 碳纤维施工操作人员的要求

①所有从事粘贴碳纤维布工程的管理人员和施工人员，必须具有实际工作经验或经过公司的专业培训，考核合格者才能上岗作业；

②每个施工作业班组的配胶人员必须由专人负责，其他人员不能代行其职；

③施工人员必须有高度的责任心和质量意识，对施工质量的考评必需落实到班组和个人，对出现质量事故的班组和个人必须处罚到位，出现重大质量事故的人员就地免职或除名。

3.3 粘贴碳纤维布施工的过程控制

①粘贴碳纤维布施工必须严格按照图纸、技术交底和施工方案的要求和工艺进行操作；

②基层打磨深度必须达到混凝土密实的部分，完全去除炭化层，如果已经打磨到钢筋面仍不能完全去除炭化层，应对锈化的钢筋除锈后，使用环氧砂浆修复后再进行粘贴碳纤维布；打磨面应尽量平整；

③出现裂缝的混凝土，打磨到基层后必需对裂缝封闭或灌浆修复后方可进行粘贴碳纤维布施工；

④粘结混凝土工作面必须使用吹风机、棉纱、丙酮等清理掉灰尘、水分和油污，检验合格后方可进行粘结施工；

⑤胶的配制必须严格区分出甲、乙组分，并且严格按照甲乙组分的比例进行计量配比，称量必须使用天平或台称进行；

⑥胶的搅拌必须充分均匀,搅拌后颜色要均匀，搅拌后如果结构胶较稀或流淌，可以加入适量（1%～5%）的工业白碳黑进行增稠处理，以免造成空鼓和不必要的浪费；

⑦胶在储存和配制过程中不能混入水分和含水物质，否则会严重影响胶的固化强度；环境湿度不超过70%,基层混凝土表面触摸无潮湿感即可,否则必须使用热风机或碘钨灯烘干处理；或采用适用于潮湿环境的粘结材料。雨天时，严禁露天配胶和进行碳纤维布粘贴施工，在室内进行施工时也必须保证无雨水渗漏,基层混凝土表面触摸无潮湿感。

3.4 粘贴碳纤维布工程的质量检测

①粘贴碳纤维布工程在基层打磨完工后进行一次隐蔽工程验收；粘贴碳纤维布工程施工完毕后进行一次分项工程验收；

②首先每个班组进行自检，自检合格后报项目部质检员复检,复检无问题后提交监理单位验收，每一次质检必须作好记录备查；

③班组自检范围为该班组的所有作业面；质检员采用抽样检测，抽样率不低于20%；监理验收参考国家和行业有关规定执行；

④基层面处理的隐检,以目测和触摸检测为主，无明显的灰尘、水渍、油渍即判定合格；

⑤粘结质量，自检时可以参考以下方法进行:检查结构胶的固化情况和粘胶饱满程度，固化后的结构胶指触硬度较高,不产生收缩，用小刀刮取如刮取混凝土一样感觉,可以判定的胶的固化效果很好；

⑥工程验收检测可以参照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》的程序进行检测。

4 环境管理措施

4.1 防止大气污染

作业面适当洒水，保持湿润，从而有效措施控制扬尘。施工垃圾设置专门地点堆放，同时适量洒水以减少扬尘，严禁随意凌空抛撒。施工垃圾及时清运出场。

4.2 防止水污染

对机械用油采用有效措施，防止跑、冒、漏，滴，以免污染水体。

4.3 环境卫生

每一施工工序完成后，要做到工完场清。施工现场和生活区设有专人负责环境卫生，经常打扫，保持整洁。教育工人讲究个人卫生。

4.4 文明施工管理措施

在作业面附近设置临时建筑垃圾存放场地，配备足够施工废弃物回收桶，控制加固作业造成的污染。

5 小结

工程在碳纤维加固各个环节均进行了有效的控制，切实的保证了加固质量。碳纤维加固后经各方联合验收达到了设计意图，收到了甲方和监理的一致好评。