碳纤维布的特点及其在钢筋混凝土结构中的运用

摘 要：当前，碳纤维布已经广泛应用于钢筋混凝土结构加固中，有效地增强了结构的稳定性，保障了建筑安全。文章从碳纤维布的特点入手，重点探讨了碳纤维布在钢筋混凝土结构中的运用策略，以期能促进碳纤维布的合理运用，最大限度地发挥碳纤维布在加固工程中的作用。

关键词：碳纤维布；钢筋混凝土；建筑加固

碳纤维布最先应用在航空领域，大约在1985年，土木工程领域也开始应用碳纤维布进行加固。直到最近几年，碳纤维布才广被泛应用到钢筋混凝土结构中。碳纤维加固技术具有耐久性、耐腐蚀性、高强高效、施工便利以及适用面广等特点，有着良好的发展前景。

1 碳纤维布的特点

1.1 耐久性和耐腐蚀性

碳纤维布加固指的是用含有树脂脂系的粘结剂把碳纤维布应用到钢筋混凝土结构的受损处，让基体和碳纤维布合为一体，以此提高钢筋混凝土结构的承载力，进而有效预防混凝土出现结构变形、裂缝扩大等问题。碳纤维材料的化学性质非常稳定，在自然条件下，碳纤维材料不会与碱、盐、酸以及大气环境里的化学物质产生反应，因而解决了化学腐蚀问题，在一些易腐蚀环境中，碳纤维材料加固的优势更加明显。

1.2 高强、高效

物理学研究表明，碳纤维材料的力学性能十分优异。碳纤维布能够有效提高构件的延性和承载力，进而提高构件的受力性能。将其应用到钢筋混凝土结构的加固补强中，可以充分发挥碳纤维布高弹性、高强度的特点，达到加固目的，如图1所示。此外，碳纤维材料还具有其它的用途，如提高梁、柱的抗剪能力，增强柱、墙等的承压能力和抗震能力，增加梁和板的抗弯能力等。

图1 钢筋混凝土结构中的碳纤维布

1.3 不增加构件的体积和自重

使用碳纤维布进行加固不会增加构件的体积和自重。碳纤维布的自重比较轻，在200g/m2左右，其密度也仅占普通钢材的四分之一至五分之一，而一般片材的增强厚度约为0.1mm-0.2mm。因此，碳纤维布不但不会改变混凝土结构的截面尺寸和自重，而且也不会减少建筑物的可利用空间。

2 碳纤维布在钢筋混凝土结构中的运用

2.1 施工准备

施工准备阶段主要包括三个步骤：首先，应当认真阅读设计施工图纸。然后，从施工现场以及被加固的混凝土结构的实际状况出发，制定出施工计划和施工方案。最后，做好使用机具、配套数值以及碳纤维材料施工前的所有准备工作。

2.2 施工工艺流程

碳纤维布在钢筋混凝土结构中的施工工艺流程：先是混凝土的基底处理，然后是涂底层涂料，再是用环氧腻子对残缺进行修补，再贴碳纤维布，最后是养护、涂装以及完工验收工作。

2.3 混凝土的基底处理

混凝土的基底处理非常的重要，具体来说主要从以下六个方面进行处理：

第一，对于裂缝的处理。对于宽度小于0.2mm的裂缝，应当使用环氧树脂对表面进行涂抹封闭；对于宽度大于0.2mm的裂缝，应当使用环氧树脂进行灌缝。第二，对于混凝土构件的表面破损和残缺的部分，应当清除干净，使其表面完整、平坦。第三，检查外露的钢筋是否存在锈蚀的问题。如果有，应当及时进行锈蚀处理。第四，对于经过露筋、清除和剔凿的混凝土构件的残缺部分，应当使用环氧砂浆对其进行复原或修补，使其表面平整。第五，对于混凝土构件表面有凸出的地方，应当进行打磨，使其平整。值得注意的是，修复后的接差应当保持平顺。对于有棱角的部位，应当用磨光机将其磨成半径大于20mm的圆角。第六，混凝土结构或构件经打磨掉1-2mm后，应将其表面的杂物或灰尘清理干净，然后再用酒精进行清洗，确保其表面干燥。

2.4 涂底层涂料

涂底层料的步骤主要分为三步：第一，将底层涂料的固化剂和主剂按照一定的比例倒入容器内，使用搅拌器进行搅拌。这一过程最重要的便是注意搅拌方向应当保持一致，以避免进入空气产生气泡。此外在配置量方面也应当注意要小于3公斤，遵循“随用随配”的配置原则。第二，用专门的滚筒进行底层涂料的涂刷，该过程应当注意的是涂刷厚度要小于0.4mm，要均匀涂刷且不能有漏刷或有气泡的现象。过段时间用手指碰触，待干燥后再继续后面的施工工序。第三，当底层涂料固化或干燥后，对于表面上的凸起部分，应当用角磨机或砂布进行打磨，使其平整。

2.5 加固施工与工艺

加固施工与工艺是碳纤维布使用的重要环节，具体来说，应当从以下几个步骤进行施工：第一，清理粉刷层。这一步的关键是将混凝土表面饰面层和粉刷层松动的混凝土碎块清理干净。第二，混凝土结构表面处理。表面处理主要是对构件的表面进行处理，其目的是去除表面的污染物和疏松层，提高胶结力。在进行表面处理时，应当依据构件表面的干湿程度、新旧程度和坚实程度，采取不同的处理措施。第三，划线定位和碳纤维布的截取制作。划线定位指的是在构件上弹线画出碳纤维布具体粘贴的位置，然后再截取和制作碳纤维布。第四，抹底胶。这一步是为了确保构件与碳纤维布间的黏贴。抹底胶的关键是要使用质量好的刷子或辊子，以免掉毛而影响到整个结构的加固效果。第五，抹修补胶。修补时，应对模板错位产生的高差部位、混凝土在浇注时产生的气泡和空洞，以及转角部位等进行重点修补。第六，抹粘结胶，然后粘贴碳纤维布。这一步的关键点是碳纤维布在搭接时，长度一般是100mm，而端部一般采用横向的碳纤维布进行固定。

3 结束语

综上所述，文章首先从碳纤维布的特点入手，对碳纤维布的特点进行了分析，然后重点探讨了碳纤维布在钢筋混凝土结构中的运用办法。希望通过文章研究，可以给钢筋混凝土加固技术的推广使用带来一定帮助。

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作者简介：还文超（1990-），男，江苏盐城人，硕士研究生。