混凝土结构梁碳纤维加固的施工工艺

赵越 苏志松

关键词：混凝土结构;梁结构;碳纤维;加固;施工工艺

随着社会发展，建筑物的使用功能也在随着人们的使用要求而发生变化，因为建筑物的使用功能改变，导致原有结构设计承载力不足，需要对于结构进行加固。而部分建筑物的梁体承载力因为混凝土碳化、碱骨料反应、介质侵蚀等原因，在长时间使用之后，梁体承载力和耐受力下降，也同样需要进行加固。而碳纤维作为一种新型材料，在混凝土结构梁的加固中具有众多优势，如重量轻、空间占用量小、承载力好等[1]。因此，碳纤维成为了一种主要的加固材料。本文主要对于碳纤维加固应用在混凝土结构梁中的施工工艺。

1碳纤维加固施工工艺流程

加固过程是一个非常复杂的流程，需要施工人员经过层层施工，采可以达到良好的加固效果。下图一所示为碳纤维加固施工工艺流程。

在开始加固之前，施工人员需要充分熟悉施工图纸，并详细检查进场材料的产品合格证和质检报告等材料，不合格材料禁止进入施工现场。准备好相关的机具、工具，现场测量混凝土结构梁的几何尺寸、初步定位放线、剪裁碳纤维布（严禁折叠，如果碳纤维布原件已经出现折痕，需要将折痕部分去除）。根据施工现场的实际情况，制定具体详细的施工方案，根据程序报批处理。

1.2处理加固部位

基面加固部位混凝土表面如果存在劣化混凝土的话，首先需要清楚劣化层，经过打磨之后使用原混凝土强度较大或等同的环氧树脂砂浆材料来修复表面。例如，当加固部位存在局部裂缝的情况下，需要将裂缝采取灌缝处理或是封闭处理。在加固部分凝土表面使用钢丝刷进行打毛，去除粉尘，冲洗干净，等到混凝土基面完全干燥之后，使用脱脂棉擦二甲基酮。

1.3涂刷底胶

在配制底胶时，在施工现场根据厂家说明书进行配制。在配置过程中，充分搅拌，避免混合不均。使用滚筒刷将底胶均匀涂抹在混凝土梁表面，禁止擅自更改底胶工序。底胶完全干燥之后，如果表面有突起，应再次用细砂纸磨光，并应重刷一遍。涂抹底胶后，保持干燥，直到完全干燥采能够继续下一步。如果碳纤维布无法及时粘贴，请等待12小时后再粘贴。粘贴前，细软羊毛刷或洁净棉砂团沾工业 丙酮擦拭一遍，以清除污垢和灰尘。如果使用不带底胶的碳纤维胶，应检查产品名称、型号和操作手册。碳纤维胶经监理人确认后可免涂底胶[2]。

1.4找平修复处理

基础修补找平胶需要在施工现场配制，并且配置过程中需要严格根据生产商提供的使用说明书进行。配置基础修补找平胶的材料通常分为 A、B 两种，其成分为改性环氧树脂，一半需要经过毒性检验。

1.5制备结构胶粘剂

在完成上述工序后，可在施工现场配制混凝土结构梁胶粘剂。环氧树脂制剂的主要成分为a和B两种主要成分为改性环氧树脂，产品通过毒性试验。混合料的比例应严格按照制造商提供的说明制备。

1.6粘贴碳纤维布

吗将制备好的碳纤维浸渍、粘贴专用胶均匀均匀地涂在粘接部位，将裁剪好的碳纤维布按照放线位置敷在涂好碳纤维胶的表面，碳纤维布应完全平整，无褶皱。用专用滚筒沿纤维方向多次滚动，使胶液完全浸入纤维布中，使碳纤维布层致密均匀，无气泡。粘贴多层碳纤维时，当胶水溶液达到完全干燥状态时，立即粘贴下一层。如果延迟时间超过1小时，则应在12小时后粘贴下一层纤维材料，但粘贴前应再次清除碳纤维布粘合表面的灰尘。粘贴最后一层碳纤维布后，在其表面均匀涂抹一层碳纤维浸渍、粘贴专用胶。

1.7涂刷防腐漆

将碳纤维材料粘合后，会发现粘合过程中出现一定缝隙，所以需要对表层涂刷一层防腐材料，以此来保护碳纤维材料，避免产生缝隙和其余材料对其进行腐蚀[3]。

2碳纤维加固施工要点

2.1原材料控制

碳纤维布及其配套的碳纤维粘合剂、底胶和结构修补粘合剂应根据项目的实际情况一次进场，任何材料都需要选择具有良好资质和信誉的品牌。进入现场时，检查产品合格证、产品交付质量控制报告、中文标志和包装完整性。提供、取样并重新测试碳纤维织物、胶水、底胶和修补胶，只能在检测合格之后使用。应觀察、取样和重新测试碳纤维布的对抗拉强度标准值、单位面积质量、极限伸长率、K 数指标、弹性模量。 碳纤维胶必须对于众多指标进行见证取样和复试，包括与混凝土正拉粘结强度、钢拉伸抗剪强度、抗冲击剥离能力、初黏度或触变指数、耐湿热老化性能等。拆除并清洁碳纤维胶和碳纤维模板，完成吊洞后，可将水排至结构面以上5cm处，最终收集可在48小时后进行。确认无泄漏痕迹后，三方验收移交工作面开展下一步施工。一般来说，在没有泄漏痕迹的情况下测试结构水可以在很大程度上确保建筑物的防水性，但在后续工程中仍可能发生泄漏。主要原因是设计水试验没有严格按照要求进行，一些微裂缝随着时间的推移而增加，施工过程中产品过载或保护不足，导致结构损坏。因此，施工用水试验完成后，在下一道施工工序中要注意对成品的保护。建筑表面（如铺路砖）施工后，应再次进行闭水试验，以确保将潜在泄漏降至最低[4]。

2.2温度控制

施工人员在对于混凝土结构梁进行碳纤维加固的过程中，必须要保证整个施工环境具有适宜的温度，施工温度需要控制在5—40℃之间。如果超出或是低于这一温度的范围之外，需要根据实际情况采取相应的升温或降温措施。另外，在实际施工过程中，注意建立和完善施工现场的施工安全体系，保障施工现场人员的安全，提高混凝土结构梁工程的质量。

2.3材料保管

碳纤维材料及其配套粘合工具应存放在干燥、无阳光的地方，并保持良好的通风。在保存过程中，因为碳纤维的导电性，所以还需要做好防火防潮工作，避免出现腐蚀等不良情况。

总结

综上所述，在混凝土结构梁中，碳纤维加固技术可以广泛应用于各种结构，进一步提高梁的稳定性和强度，防止混凝土结构梁变形。在其施工过程中会有很多因素影响碳纤维加固技术的实施。因此，应合理控制施工过程，确保施工过程的科学性。碳纤维是一种新型的加固材料，它可以相应地改善当地生态环境，对未来混凝土结构梁加固技术的可持续发展起到一定的作用。

参考文献：

[1] 吴浚源. 碳纤维布加固技术在国外水电站厂房混凝土结构吊车梁的应用[J]. 散装水泥，2021（5）：75-77，83.

[2] 徐肖华. 碳纤维加固桥梁混凝土结构技术研究[J]. 建筑工程技术与设计，2016（17）：1375-1376.

[3] 周朝阳，祁璞，赵军，等. 碳纤维布兜贴钢板抗弯加固钢筋混凝土梁探索性试验[J]. 四川建筑科学研究，2021，47（5）：40-45.

[4] 何芳，武博，许小海，等. 碳纤维网格加固混凝土梁制备及其抗折性能研究[J]. 天津大学学报，2020，53（11）：1197-1203.