淺析碳纖維在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用

1 碳纖維材料在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的技術(shù)特點(diǎn)

高強(qiáng)高效。由于碳纖維材料優(yōu)異的物理力學(xué)性能，在加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中可以提高混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，達(dá)到高效加固修補(bǔ)的目的。

施工便捷，工效高，無(wú)濕作業(yè)，不需大型施工機(jī)具，施工占用場(chǎng)地少。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，同為粘貼加固工法，粘貼碳纖維材料是粘貼鋼板施工工效的4-8倍。

具有極佳的耐腐蝕性能及耐久性。試驗(yàn)表明，碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)有良好的耐腐蝕性和耐久性，可以抗御建筑物經(jīng)常遇到的酸、堿、鹽對(duì)結(jié)構(gòu)物的腐蝕。

適用面廣。粘貼碳纖維材料加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)可廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如建筑物、構(gòu)筑物、橋梁、隧道等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(如梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼、墩等)的加固修補(bǔ)，且不改變結(jié)構(gòu)形狀，這是目前任何一種結(jié)構(gòu)加固方法所不可比擬的。尤其重要的是，對(duì)于一些大型橋梁橋墩、橋梁、橋板以及隧道、大型筒體及殼體結(jié)構(gòu)工程等，采用舊的加固手段幾乎無(wú)法實(shí)施，而采用該項(xiàng)加固技術(shù)都能順利解決。

施工質(zhì)量易保證。由于碳纖維材料是柔性的，即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整也基本可以達(dá)到100%的有效粘貼率，而粘貼鋼板則很難達(dá)到100％的有效粘貼面，相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)也只要求其達(dá)到70% 就可以了。

碳纖維材料質(zhì)量輕且薄，粘貼后每平方米重量不到1.0kg，粘貼一層的厚度僅1.0mm左右，加固修補(bǔ)后基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。

2 碳纖維加固技術(shù)的設(shè)計(jì)原則

碳纖維加固修補(bǔ)砼結(jié)構(gòu)作為一項(xiàng)新技術(shù)，既有其不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但也有其一定的適用范圍和適用條件，超出此范圍而盲目地采用此技術(shù)就會(huì)導(dǎo)致不安全、不經(jīng)濟(jì)、不合理的后果。首先，被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最小截面尺寸必須滿足有關(guān)規(guī)范的要求；其次，被加固構(gòu)件的受壓區(qū)高度、配筋率、面積配箍率、體積配箍率等仍要滿足現(xiàn)有規(guī)范的要求；第三，要求加固后不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的最終破壞形式；碳纖維布的應(yīng)用存在使用效率問(wèn)題，同樣的碳纖維布用量，分條加固效果好于整條粘貼，構(gòu)件受彎承載力隨碳纖維布用量的增加而提高，當(dāng)碳纖維布使用層數(shù)較少時(shí)，提高幅度相對(duì)較大，隨著碳纖維布層數(shù)的增加，提高幅度相應(yīng)減少；當(dāng)碳纖維布用量過(guò)多時(shí)，構(gòu)件破壞將由碳纖維布被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)轫疟粔核槠茐?，?gòu)件延性有所降低。

3 粘貼碳纖維加固施工工藝

3.1 工藝流程

被加固結(jié)構(gòu)物表面處理→斷面修復(fù)→底層表面的涂布→不平面修整→碳纖維貼片施工→固化→表面涂裝→施工質(zhì)量檢查

3.2 施工工序概述

混凝土表面如出現(xiàn)表面脫落、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象部位應(yīng)予剔除，對(duì)較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后用水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。將混凝土的表面用混凝土角磨機(jī)處理整平，除去表面松散物、塵埃、油脂等雜物，凸出部位要磨平，轉(zhuǎn)角部位要倒成≥20mm的圓角。用吹風(fēng)機(jī)或吸塵器將混凝土表面清理干凈并保持干燥。用脫脂棉沾丙酮擦拭混凝土表面，若有漏水現(xiàn)象要作止水、導(dǎo)水等處理，被加固結(jié)構(gòu)表面處理的好壞直接影響加固質(zhì)量。