碳纖維布加固修復(fù)混凝土裂縫
1、引言
碳纖維材料用于混凝土裂縫加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的逐步增長(zhǎng)，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(dāng)前規(guī)范使用的需求，結(jié)構(gòu)需進(jìn)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(zhǎng)、占地大、功效小。碳纖維布加固是目前設(shè)計(jì)單位加固設(shè)計(jì)中常用的一項(xiàng)，它具有強(qiáng)度高、施工速度快、功效高的特點(diǎn)。碳纖維布的抗拉強(qiáng)度能達(dá)到3400mpa以上，受力彈性模量在240000mpa以上,延伸率能達(dá)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(shù)特點(diǎn)
碳纖維布加固法是將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料；用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)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(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性，達(dá)到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)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(shì)：具有節(jié)省空間，施工簡(jiǎn)便，不需要現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)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(diǎn)。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(bǔ)強(qiáng)材料，而備受青睞和關(guān)注。
（1）抗拉強(qiáng)度高，是同等截面鋼材的7-10倍，能達(dá)到提高結(jié)構(gòu)的承載力，改善結(jié)構(gòu)的受力性，達(dá)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(huì)增大自身重量和尺寸。
（3）耐腐濁、耐久性好，可阻抗化學(xué)腐濁和惡劣環(huán)境、氣候變化。經(jīng)研究實(shí)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(hù)層或其他保護(hù)材料的碳纖維布?jí)勖?0年左右。
（4）施工方便簡(jiǎn)便、施工速度快、基本不占用場(chǎng)地、省時(shí)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(duì)其他加固方法無(wú)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的結(jié)構(gòu)碳纖維加固法都可以進(jìn)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(shí)例
3.1概述
廣場(chǎng)6#樓位于該縣老汽車(chē)站。一至七層為購(gòu)物中心，建筑面積43760㎡，集購(gòu)物、休閑、娛樂(lè)為一體。在工程施工至4層結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)電影院。由于影院功能需求影廳高度要達(dá)到9米以上，因此影廳內(nèi)7層樓面取消，經(jīng)設(shè)計(jì)院對(duì)a區(qū)重新設(shè)計(jì)驗(yàn)算對(duì)4層以下及地下室柱、進(jìn)行加固處理。
3.2加固方案
設(shè)計(jì)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(diǎn)：加固材料可控性好，定期保養(yǎng)、油漆是鋼板長(zhǎng)期不銹。缺點(diǎn)施工難度大，周期長(zhǎng)，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(qiáng)度達(dá)到3400mpa以上，受力彈性模量在240000mpa以上,延伸率能達(dá)到2%，單位面積質(zhì)量≦300g/㎡。優(yōu)點(diǎn)：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(dá)到30～50年。
考慮到時(shí)間就是效益，選用碳纖維布加固法進(jìn)行加固處理，使工程能提前完工，商場(chǎng)提前開(kāi)業(yè)為業(yè)主提前創(chuàng)造效益。
3.3施工工藝流程
施工準(zhǔn)備→混凝土表面處理→找平材料配置→構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)→底膠配置→涂刷底膠→浸漬樹(shù)脂膠配置→粘貼碳纖維布→表面養(yǎng)護(hù)。
3.4施工工藝要點(diǎn)
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(yīng)予剔除，對(duì)于較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后應(yīng)用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。
2）、裂縫部位，如有必要應(yīng)先進(jìn)行封閉處理。
3）、用混凝土角磨機(jī)、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(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀（r3 10mm）。
4)、用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈并保持干燥。使用高強(qiáng)度聚合物砂漿修補(bǔ)表面凹陷底部分。
3.4.2、構(gòu)件表面殘缺系修補(bǔ)
1）、混凝土表面凹陷部位應(yīng)用刮刀嵌刮整平膠料修補(bǔ)填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用整平膠料填補(bǔ)，盡量減少高差。
2）、轉(zhuǎn)角的處理，應(yīng)用整平膠料將其修補(bǔ)為光滑的圓弧，半徑不小于10mm。
3）、整平膠料須固化后（固化時(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時(shí)），方可再進(jìn)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(chǎng)實(shí)際氣溫決定用量，并嚴(yán)格控制使用時(shí)間，在規(guī)定時(shí)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(guò)0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后（固化時(shí)間視現(xiàn)場(chǎng)氣溫而定，以手指觸感干燥為宜，一般不小于2小時(shí)），再進(jìn)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(yīng)在10℃以上，按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長(zhǎng)度應(yīng)在3m以?xún)?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(chēng)量正確裝入容器充分?jǐn)嚢杈鶆?，一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時(shí)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(dāng)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(fù)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(rùn)膠料。當(dāng)需要搭接粘貼時(shí)，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于10cm。多層粘貼應(yīng)重復(fù)以上步驟，待纖維表面指觸感干燥為宜，方可進(jìn)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(hù)
粘貼碳纖維布后，自然養(yǎng)護(hù)1-2小時(shí)達(dá)到初期固化，應(yīng)保證固化期不受外界干擾和碰撞。碳纖維布粘貼后達(dá)到設(shè)計(jì)值自然養(yǎng)護(hù)應(yīng)在14天左右。
4、加固效果
碳纖維布粘貼完成達(dá)到齡期后，請(qǐng)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)部門(mén)對(duì)其與混凝土結(jié)合強(qiáng)度做了破壞性拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果拉拔強(qiáng)度超過(guò)設(shè)計(jì)要求，碳纖維布牢固的與混凝土粘結(jié)在一起，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
5、結(jié)論
碳纖維布具有輕、薄、高強(qiáng)度、抗腐濁、耐老化等優(yōu)點(diǎn)。很好的與混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)共同體，使混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度達(dá)到一定的目的。
碳纖維布加固法與粘鋼加固法比較費(fèi)用差不多，但悍馬碳纖維布加固施工方法簡(jiǎn)單、速度快捷、功效高、施工場(chǎng)地占用少、工期短，在工期上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
碳纖維布加固法效果好，強(qiáng)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(yīng)各種其它加固無(wú)法施工的結(jié)構(gòu)，碳纖維加固在越來(lái)越多的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

碳纖維布加固在抗震領(lǐng)域的使用
近期，世界各地不同層次的發(fā)生了地震災(zāi)害，頻繁的地震災(zāi)害給人們帶來(lái)了巨大的傷害和嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失，建筑結(jié)構(gòu)抗震加固刻不容緩。為此，為大家推薦適合的抗震加固方法——碳纖維布加固法。
碳纖維布抗震加固技術(shù)是通過(guò)粘結(jié)劑將碳纖維布同被加固的構(gòu)件粘結(jié)而進(jìn)行的新型加固方法。
碳纖維布采用進(jìn)口碳絲織成，具有優(yōu)異的抗震性能高強(qiáng)抗拉耐腐蝕，重量輕，不改變結(jié)構(gòu)形狀、不增加結(jié)構(gòu)自重?？蓮V泛適用于各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型、各種結(jié)構(gòu)形狀、各種結(jié)構(gòu)部位。用于結(jié)構(gòu)抗震加固尤為合適。
碳纖維布抗震加固具以下不容忽視的優(yōu)越性：
（1）優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效地應(yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展、增加結(jié)構(gòu)的延性。
（2）優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使經(jīng)過(guò)補(bǔ)強(qiáng)和維修的結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的抗酸、堿、鹽、紫外線侵蝕和防水能力；具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力。
（3）材料的輕質(zhì)高強(qiáng)，可以不增加結(jié)構(gòu)體積，所增加的結(jié)構(gòu)自重幾乎可以不計(jì)。這是傳統(tǒng)方法做不到的。
（4）施工工序簡(jiǎn)單，可用小型電動(dòng)工具操作，所需施工空間小。而且進(jìn)度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動(dòng)的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運(yùn)營(yíng)或斷路施工的時(shí)間，極大地降低經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。
（5）由于材料柔軟，易于隨結(jié)構(gòu)外形粘貼，補(bǔ)強(qiáng)后不改變結(jié)構(gòu)外形，同時(shí)便于用所需色彩涂裝，而不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡。

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(lèi)結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的一個(gè)一起特點(diǎn)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(dāng)相對(duì)偏疼距較大，且受拉鋼筋配筋率較小時(shí)，偏疼受壓構(gòu)件的損壞是由于受拉鋼筋首先到達(dá)屈從強(qiáng)度而導(dǎo)致受壓混凝土壓碎，這一損壞稱(chēng)為大偏疼受壓損壞。其接近損壞時(shí)有顯著的征兆，橫向裂縫展開(kāi)顯著，構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。
當(dāng)相對(duì)偏疼距較小，或雖然相對(duì)偏疼距較大，但構(gòu)件配置的受拉鋼筋較多時(shí)，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(yīng)力也能到達(dá)抗壓規(guī)劃強(qiáng)度；而離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋仍可能受拉但并未到達(dá)屈從，但也可能仍處于受壓狀況。臨損壞時(shí)，受壓區(qū)高度略有添加，損壞時(shí)無(wú)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(guò)配套碳纖維膠將碳纖維布張貼于構(gòu)件之上，到達(dá)加固補(bǔ)強(qiáng)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(dāng)選用碳纖維布加固大偏疼受壓的鋼筋混凝土柱時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將碳纖維布的受力辦法規(guī)劃成僅接受拉應(yīng)力效果。
別的，在大偏疼受壓構(gòu)件加固核算中，對(duì)碳纖維布之所以不考慮強(qiáng)度利用系數(shù)，是由于在實(shí)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(yīng)變是從受壓側(cè)應(yīng)變轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的，故不存在拉應(yīng)變滯后的問(wèn)題，亦即以為碳纖維布的抗拉強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮。

碳纖維材料是目前常用的一種加固材料，和其他的加固材料相比，碳纖維材料有多種優(yōu)勢(shì)，而且性?xún)r(jià)比較高，目前被廣泛的應(yīng)用于建筑工程以及其他領(lǐng)域中，今天就帶大家對(duì)碳纖維布的特點(diǎn)簡(jiǎn)單的了解一下。
碳纖維布加固技術(shù)是利用碳素纖維布和的結(jié)構(gòu)膠對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行加固處理，在技術(shù)上采用的碳纖維布強(qiáng)度也是普通二級(jí)鋼的好多倍，因?yàn)樘祭w維布強(qiáng)度非常高，很多加固工程都在使用，所產(chǎn)生的結(jié)果也是可想而知的，讓結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變得更高。
在作用上碳纖維材料具有諸多優(yōu)良的施工性能，現(xiàn)在被很多施工單位廣泛的應(yīng)用于建筑工程中，因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量輕，密度比較低，在重量上所占不打比重，特別是在施工上有效的減輕了條件，讓施工變得便利;在使用的過(guò)程當(dāng)中基本上不會(huì)讓原來(lái)的固件尺寸發(fā)生明顯的改變，同時(shí)又不會(huì)影響到原來(lái)產(chǎn)品尺寸大小的材料。
碳纖維布的使用的范圍也是非常廣泛：它適用于處理建筑物使用荷載增加、工程使用功能改變、材料老化、混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于設(shè)計(jì)值、結(jié)構(gòu)裂縫處理、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護(hù)的加固工程。在各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)范圍。
恒固碳纖維布同品質(zhì)的相融性，打造完粘接性能，根據(jù)碳絲的延展性，巧力研發(fā)出配套的碳纖維浸漬膠，完粘接匹配性能，大幅提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度。
碳纖維布施工過(guò)程中需要注意：
嚴(yán)格按照GB50550-2010的施工工藝進(jìn)行粘貼，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、碳纖維布一定要粘貼到結(jié)構(gòu)面上，如果要加固的構(gòu)件有白灰需將白灰鏟除，有抹灰層要將抹灰層剔除，有混凝土墊層也必須將混凝土墊層進(jìn)行剔除，剔除完畢露出新鮮的混凝土，再用結(jié)構(gòu)修補(bǔ)膠對(duì)加固的基面進(jìn)行修補(bǔ)、找平。
2、對(duì)于有棱角的截面，需要磨成圓弧半徑不小于25mm的曲面。
3、需要加固的混凝土基面需要保持干燥，基面表層含水率不宜大于4%，不應(yīng)大于6%?；婧食^(guò)6%應(yīng)進(jìn)行干燥處理或者采用的潮濕浸漬膠進(jìn)行粘貼。
4、碳纖維布在粘貼時(shí)，用刮板進(jìn)行刮壓，刮壓時(shí)要沿一個(gè)方向進(jìn)行刮壓。
5、碳布在搭接時(shí)受力方向搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于20cm。
6、應(yīng)特別注意在冬季施工時(shí)浸漬膠會(huì)有些粘稠，屬于正?，F(xiàn)象，如果過(guò)于黏稠影響正常施工，應(yīng)對(duì)膠體進(jìn)行加熱處理。嚴(yán)禁在膠體中加入酒精等有機(jī)溶劑。
7、碳纖維布和浸漬膠應(yīng)采用同一品牌，否則需要做適配性試驗(yàn)。
8、盡量不要在粘貼好的碳布上鉆孔，這樣會(huì)減少碳纖維布的受力面積，影響加固效果。