碳纖維布加固修復混凝土裂縫
1、引言
碳纖維材料用于混凝土裂縫加固修補的研究始于80年代美、日等發(fā)達國家。目前，隨著我國經(jīng)濟建設的逐步增長，已竣工的工程和在建工程，特別是公建工程隨房屋功能的需要的不同而改變，難以滿足當前規(guī)范使用的需求，結(jié)構(gòu)需進行維修、加固，目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼法、粘鋼加固法和碳纖維加固法。前3種的加固方法施工周期長、占地大、功效小。碳纖維布加固是目前設計單位加固設計中常用的一項，它具有強度高、施工速度快、功效高的特點。碳纖維布的抗拉強度能達到3400mpa以上，受力彈性模量在240000mpa以上,延伸率能達到2%，單位面積質(zhì)量≦300g/㎡。
2、碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術特點
碳纖維布加固法是將抗拉強度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預浸成為復合增強材料；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強度、剛度、抗裂性和延伸性，達到結(jié)構(gòu)補強和改善結(jié)構(gòu)受力的目的。與加大截面法、外包鋼法、粘鋼加固法相比碳纖維布加固具有明顯的優(yōu)勢：具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外，采用該工法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。因此，悍馬碳素纖維作為新型的補強材料，而備受青睞和關注。
（1）抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍，能達到提高結(jié)構(gòu)的承載力，改善結(jié)構(gòu)的受力性，達到加固目的。
（2）自身重量輕薄，密度只有普通鋼材的1/4，經(jīng)加固后的原構(gòu)件基本不會增大自身重量和尺寸。
（3）耐腐濁、耐久性好，可阻抗化學腐濁和惡劣環(huán)境、氣候變化。經(jīng)研究實踐表明在外面的碳纖維布的壽命在30年左右。而表面涂抹水泥砂漿保護層或其他保護材料的碳纖維布壽命在50年左右。
（4）施工方便簡便、施工速度快、基本不占用場地、省時省力施工質(zhì)量易保證。
（5）適用范圍廣，混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可以加固。特別是對其他加固方法無法進行結(jié)構(gòu)加固的結(jié)構(gòu)碳纖維加固法都可以進行加固施工。像隧道、煙囪、受鹽腐的混凝土、橋梁等?？纱蠓忍岣邩?gòu)件的承載力、抗震性能和耐久性能。
3、碳纖維布加固工程實例
3.1概述
廣場6#樓位于該縣老汽車站。一至七層為購物中心，建筑面積43760㎡，集購物、休閑、娛樂為一體。在工程施工至4層結(jié)構(gòu)時由于業(yè)主招商引入某影業(yè)有限公司在a區(qū)6、7層增設電影院。由于影院功能需求影廳高度要達到9米以上，因此影廳內(nèi)7層樓面取消，經(jīng)設計院對a區(qū)重新設計驗算對4層以下及地下室柱、進行加固處理。
3.2加固方案
設計院提出2套加固方案
1、外包鋼加固法：梁部位加固在梁底粘貼6mm厚鋼板，柱加固在柱四角包8mm×l80 mm角鋼4mm×50厚綴板@250焊接灌漿。優(yōu)點：加固材料可控性好，定期保養(yǎng)、油漆是鋼板長期不銹。缺點施工難度大，周期長，增加構(gòu)件自重，鋼板與混凝土結(jié)構(gòu)不易粘結(jié)。
2、碳纖維布加固法：選用碳纖維布的抗拉強度達到3400mpa以上，受力彈性模量在240000mpa以上,延伸率能達到2%，單位面積質(zhì)量≦300g/㎡。優(yōu)點：施工容易，重量輕、體積小，速度快，碳纖維布與混凝土結(jié)構(gòu)易結(jié)合，壽命能達到30～50年。
考慮到時間就是效益，選用碳纖維布加固法進行加固處理，使工程能提前完工，商場提前開業(yè)為業(yè)主提前創(chuàng)造效益。
3.3施工工藝流程
施工準備→混凝土表面處理→找平材料配置→構(gòu)件表面殘缺修補→底膠配置→涂刷底膠→浸漬樹脂膠配置→粘貼碳纖維布→表面養(yǎng)護。
3.4施工工藝要點
3.4．1、表面處理
1）、混凝土表面如出現(xiàn)剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應予剔除，對于較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后應用聚合物水泥砂漿進行修復。
2）、裂縫部位，如有必要應先進行封閉處理。
3）、用混凝土角磨機、砂輪（砂紙）等工具，去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，構(gòu)件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀（r³ 10mm）。
4)、用吹風機將混凝土表面清理干凈并保持干燥。使用高強度聚合物砂漿修補表面凹陷底部分。
3.4.2、構(gòu)件表面殘缺系修補
1）、混凝土表面凹陷部位應用刮刀嵌刮整平膠料修補填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應用整平膠料填補，盡量減少高差。
2）、轉(zhuǎn)角的處理，應用整平膠料將其修補為光滑的圓弧，半徑不小于10mm。
3）、整平膠料須固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時），方可再進行下一道工序。
3．4.3、涂底膠
1）、按一定比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用攪拌器攪拌均勻，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量，并嚴格控制使用時間，在規(guī)定時間內(nèi)用完。
2）、用滾桶刷或毛刷將膠均勻涂抹于混凝土構(gòu)件表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時），再進行下一道工序。
3.4.4、碳纖維布粘貼
1）、粘貼碳纖維布的氣溫應在10℃以上，按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度應在3m以內(nèi)。
2）、按悍馬廠家提供的施工工藝規(guī)定配置浸漬膠，比重稱量正確裝入容器充分攪拌均勻，一次調(diào)和量應在規(guī)定時間內(nèi)用完。用滾筒刷均勻涂抹于所粘貼部位，在搭接、拐角部位適當多涂抹一些。
3）、用特制光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面，以去除氣泡，使碳纖維布充分浸潤膠料。當需要搭接粘貼時，搭接長度應大于10cm。多層粘貼應重復以上步驟，待纖維表面指觸感干燥為宜，方可進行下一層碳纖維布的粘貼。
4）、在外一層碳纖維布的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料。
3.4.5、養(yǎng)護
粘貼碳纖維布后，自然養(yǎng)護1-2小時達到初期固化，應保證固化期不受外界干擾和碰撞。碳纖維布粘貼后達到設計值自然養(yǎng)護應在14天左右。
4、加固效果
碳纖維布粘貼完成達到齡期后，請專業(yè)檢測部門對其與混凝土結(jié)合強度做了破壞性拉拔試驗，試驗結(jié)果拉拔強度超過設計要求，碳纖維布牢固的與混凝土粘結(jié)在一起，達到了設計要求。
5、結(jié)論
碳纖維布具有輕、薄、高強度、抗腐濁、耐老化等優(yōu)點。很好的與混凝土結(jié)構(gòu)形成一個共同體，使混凝土結(jié)構(gòu)補強的抗拉強度達到一定的目的。
碳纖維布加固法與粘鋼加固法比較費用差不多，但悍馬碳纖維布加固施工方法簡單、速度快捷、功效高、施工場地占用少、工期短，在工期上具有明顯的優(yōu)勢。
碳纖維布加固法效果好，強度高、適用范圍廣、施工質(zhì)量容易保證、耐腐濁及耐久性好不受環(huán)境條件的影響，采用悍馬碳纖維布加固后基本不增加結(jié)構(gòu)自身的尺寸和重量，能適應各種其它加固無法施工的結(jié)構(gòu)，碳纖維加固在越來越多的領域廣泛應用。

在結(jié)構(gòu)加固工程中，可以采用的加固方法有很多，既有傳統(tǒng)的加固方法，也有新型的加固方法，而粘鋼加固和碳纖維加固就是代表性的2種加固方法。粘鋼加固和粘貼碳纖維加固具有相似的加固原理，它們作為加固技術具有較多的優(yōu)勢，而且適用性都很強。那么碳布和粘鋼板加固可以互換嗎?
碳布與粘鋼加固的相似之處，從適用范圍上，碳布與粘鋼同樣可用于受彎構(gòu)件、大偏心受壓構(gòu)件與受拉構(gòu)件，例如在梁底粘貼碳布或者鋼板，均可提高結(jié)構(gòu)承載力，達到加固補強的目的;從原理上來看，碳布與粘鋼都是利用結(jié)構(gòu)膠將碳布或鋼板粘貼至混凝土基材上，令加固材料與基材形成整體共同受力;從施工流程看，兩種方法都受結(jié)構(gòu)膠影響較大，加固前均需要卸載，未進行卸載或卸載不徹底都會產(chǎn)生二次受力，造成加固材料受力滯后。
碳纖維布與鋼板在結(jié)構(gòu)加固中起到的作用，可以等同為增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋率。因此在一定程度上，碳纖維布加固與粘鋼加固可以相互替換。碳布與粘鋼加固既有相似之處，又有不同之處，它們都有各自的優(yōu)勢。
對于粘貼碳纖維布來說，常用的碳纖維布自重僅有200g/㎡和300g㎡兩種類型，其設計厚度也是較為輕薄，一層200g/㎡碳纖維布厚度僅為0.111mm，施工速度約為粘鋼加固的2~3倍。碳纖維加固靈活多樣，不會導致建筑物內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固，經(jīng)濟效益高。加固過程中不會改變結(jié)構(gòu)外觀，對原結(jié)構(gòu)損傷較小，結(jié)構(gòu)自重增加較小。施工現(xiàn)場濕作業(yè)工作量少，施工便捷堅固耐用。
粘鋼板加固由于鋼板的物理力學性能為各向同性，在進行受力的時候能夠均勻受力，但是其施工時需要的夾具和施工器械，施工工序膠碳纖維布加固較為繁瑣復雜。對于采用粘鋼加固來說，所粘貼鋼板的寬度不宜大于100mm，當采用手工涂膠粘貼鋼板，鋼板厚度不應大于5mm。采用壓力注膠粘貼鋼板，其厚度不應大于10mm，且需要按照外粘型鋼加固法的焊接節(jié)點構(gòu)造進行設計。對于普通小荷載結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件，經(jīng)計算其補強所需面積小，粘貼碳纖維布1~2層即可滿足要求時，要先考慮采用粘鋼板加固加固法來進行處理。
在加固工程中，可以采用的加固方法有很多，而且適用性都很強。對于加固方法的選擇，要根據(jù)加固工程的實際情況來決定，任何加固方法都有自己的局限性。所以施工單位需要掌握每種加固工法的優(yōu)勢，將每種加固工法的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，這樣可以更加高效地完成加固工程。

碳纖維布加固之大偏心受壓構(gòu)件
在鋼筋混凝土建筑及橋梁中，偏疼受壓構(gòu)件的使用較多，如梁橋中的墩身、柱根底等。這類結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的一個一起特點是正截面上效果著軸心壓力和彎矩。
偏疼受壓構(gòu)件由于使用較多，在鋼筋混凝土中也是容易被損壞的構(gòu)件，一般情況下，偏疼受壓構(gòu)件的損壞特征如下：
當相對偏疼距較大，且受拉鋼筋配筋率較小時，偏疼受壓構(gòu)件的損壞是由于受拉鋼筋首先到達屈從強度而導致受壓混凝土壓碎，這一損壞稱為大偏疼受壓損壞。其接近損壞時有顯著的征兆，橫向裂縫展開顯著，構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強度和數(shù)量。
當相對偏疼距較小，或雖然相對偏疼距較大，但構(gòu)件配置的受拉鋼筋較多時，就有可能首先使受壓區(qū)混凝土先被壓碎。在通常情況下，接近軸力效果一側(cè)的混凝土先被壓壞，受壓鋼筋的應力也能到達抗壓規(guī)劃強度；而離軸向力較遠一側(cè)的鋼筋仍可能受拉但并未到達屈從，但也可能仍處于受壓狀況。臨損壞時，受壓區(qū)高度略有添加，損壞時無顯著征兆。這種損壞屬于小偏疼受壓損壞。
在目前的鋼筋混凝土加固辦法中，用張貼碳纖維布的辦法加固大偏疼受壓構(gòu)件使用廣泛。該辦法是經(jīng)過配套碳纖維膠將碳纖維布張貼于構(gòu)件之上，到達加固補強的效果。選用碳纖維布加固大偏疼受壓構(gòu)件需要注意的是：
當選用碳纖維布加固大偏疼受壓的鋼筋混凝土柱時，應將碳纖維布張貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊際混凝土外表，且纖維方向應與柱的縱軸線方向共同。這是由于碳纖維布不能接受壓力，只能考慮其抗拉效果，因而標準規(guī)定將碳纖維布的受力辦法規(guī)劃成僅接受拉應力效果。
別的，在大偏疼受壓構(gòu)件加固核算中，對碳纖維布之所以不考慮強度利用系數(shù)，是由于在實踐工程中絕大多數(shù)偏疼受壓構(gòu)件均處于受壓狀況。因而，在承載能力極限狀況下，受拉側(cè)的拉應變是從受壓側(cè)應變轉(zhuǎn)化過來的，故不存在拉應變滯后的問題，亦即以為碳纖維布的抗拉強度能得到充分發(fā)揮。

碳纖維布加固時要遵循哪些施工規(guī)范?
碳纖維布是一種常用的加固材料，現(xiàn)在在很多的加固工程中都會使用到該種加固材料，和其他的材料相比，碳纖維布具有諸多優(yōu)勢，這也是為什么這么多的客戶會優(yōu)先選用該種加固材料的原因之一，在使用碳纖維布加固存在質(zhì)量問題的建筑物時，需要遵守較多的施工規(guī)范，具體需要遵守哪些施工規(guī)范呢?下面的時間小編就來為大家進行系統(tǒng)的介紹。
一、對建筑物現(xiàn)場進行全面的勘探
不管建筑物存在的質(zhì)量問題嚴重與否，為了能夠更好的對其進行加固施工，都要事先對建筑物的現(xiàn)場有全面的了解，對其進行系統(tǒng)的勘探，方能更為準確的知曉建筑物所存在的實際問題，也便于制定為適宜的加固方案。
二、制定適宜的加固方案
有些施工單位可能每年都會承接無數(shù)的碳纖維布加固工程，其實，雖然很多建筑物存在的問題基本一樣，但是對其進行現(xiàn)場加固時，依然要根據(jù)建筑物所具體存在的實際問題制定嚴謹?shù)募庸谭桨福凑帐┕し桨高M行施工，在施工的過程中，也可能會遇到較多的突發(fā)性問題，對于這些常見問題，也需要關注到位。
三、嚴謹按照加固規(guī)范施工
使用不同的加固材料和加固方法對建筑物進行加固施工，所需要遵循的加固規(guī)范也是不同的，不管采用哪一種加固方法加固建筑物，都需要嚴格按照加固規(guī)范的規(guī)定進行施工，方能確保終的加固質(zhì)量達標。
四、確保施工質(zhì)量達標
對于客戶和施工單位而言，確保施工質(zhì)量達標都是必須的，雖然現(xiàn)在很多施工單位在使用碳纖維布加固存在質(zhì)量問題的建筑物時，都掌握著較多的施工技巧，不過在實際施工的過程中，依舊是需要注意到位的。
五、保證施工環(huán)節(jié)的安全施工
在施工現(xiàn)場施工時，對于施工環(huán)節(jié)的安全施工是務必要注意到位的，雖然和其他的加固方法相比，碳纖維加固法施工簡單，施工難度較低，能夠取得較為優(yōu)勝的加固效果，不過，施工單位也讓要注意到施工現(xiàn)場的施工安全，包括，人工安全，材料安全，施工質(zhì)量安全三個方面。
六、確保各個階段的施工任務能夠如預期的進度一致
有些施工單位雖然在市場上的口碑和客戶評價都較高，但是有時卻會因為多種突況而無法按時完工，對于施工單位而言，務必要做好對施工任務的合理分配，確保每個階段的任務都能夠按時完工，保證整體加固工程能夠按時交接。
看了小編上述所介紹的關于碳纖維布加固時所要遵守的一些加固規(guī)范，相信大家現(xiàn)在對其也有了更多的了解了，其實在對建筑物進行加固時，不管使用哪一種加固方案，都要嚴格遵守加固規(guī)范的，不然很難保證終的加固質(zhì)量。