摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,在大規(guī)模的城市建設(shè)的同時,舊城改造項目也在不斷的增加,既有建筑的改造加固被提升到了我國城市建設(shè)的顯著位置,為了滿足新的使用功能要求部分老建筑在改造過程中需要采取必要的加固措施。本文通過某工程碳纖維加固的成功實踐，對碳纖維加固施工技術(shù)及有關(guān)材質(zhì)和施工質(zhì)量控制的有效方法進行了小議。
　　關(guān)鍵詞：碳纖維；加固；技術(shù)；應用；質(zhì)量；控制
　　一、工程概況
　　廣西某大廈工程原為22層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，有地下室1層、裙樓5層。當施工至3層樓面時，因建設(shè)單位的變換，新的建設(shè)單位改變建筑物原使用功能而使主樓標準層層高增加300mm、總層數(shù)增加2個標準層、主樓電梯與樓梯平面位置改動等，從而使部分已施工的承臺滿足不了抗沖切與剪切要求、已施工的部分柱軸壓比超限值、部分已建梁板布置無法滿足建筑物新的功能。設(shè)計采取對相關(guān)的承臺上柱根加大截面、柱身加大截面及外包鋼、梁外包鋼及梁板貼碳纖維等加固方法。本文著重介紹碳纖維加固施工技術(shù)及其質(zhì)量控制措施。
　　二、施工工藝流程
　　碳纖維加固施工工藝流程如圖1所示。
　　三、施工技術(shù)要點
　　1施工準備
　　1.1對需加固混凝土構(gòu)件的外觀、強度及碳化程度進行檢查，針對較嚴重的質(zhì)量缺陷，由設(shè)計人員提出處理方案。
　　
　　圖1施工工藝流程
　　1.2熟悉施工圖紙，進行圖紙會審與設(shè)計交底。
　　1.3了解、分析加固施工期間的溫度、濕度等狀況與施工環(huán)境(灰塵、光線、通風等)，編制加固施工專項方案，對加固構(gòu)造措施和加固節(jié)點進行深化設(shè)計，報相關(guān)單位審核、批準后方可施工。
　　1.4原材料的購置。
　　1.5對被加固結(jié)構(gòu)盡量卸除活荷載。
　　2被加固構(gòu)件的整修
　　2.1施工前應按設(shè)計圖紙在需加固部位定位、放線;對外觀檢查中發(fā)現(xiàn)的裂縫進行處理:寬＜1.0mm的裂縫，宜注射環(huán)氧樹脂漿液封閉;對≥1.0mm的裂縫，可壓注微膨脹水泥漿液修補。
　　2.2用混凝土角磨機、砂紙等機具除去表面疏松、蜂窩、浮漿、油污等雜質(zhì)至結(jié)構(gòu)密實處，用無油壓縮空氣清除構(gòu)件表面浮塵，若發(fā)現(xiàn)外露鋼筋有銹蝕，需進行除銹處理。
　　2.3對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分，用高于原構(gòu)件混凝土強度的環(huán)氧砂漿進行修補、復原、達到表面平整;棱角部位，用磨光機磨成圓角，圓角半徑不得小于20mm。
　　3界面處理
　　用脫脂棉沾丙酮擦試構(gòu)件表面，至沒有明顯的浮塵為止。
　　4配制底涂膠或結(jié)構(gòu)膠粘劑
　　將主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準確后放入容器內(nèi)，用攪拌器拌合均勻，使膠無色差。一次調(diào)和量應以在可使用時間內(nèi)(一般情況下為40min)用完為準，超過可使用時間不得再用。在底涂樹脂或結(jié)構(gòu)膠粘劑中嚴禁添加溶劑，含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾筒不得使用。
　　5修補找平
　　用滾筒刷均勻地涂抹底涂樹脂，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或流淌、氣泡，等膠固化后，若構(gòu)件表面有凝結(jié)凸起時，用砂紙磨光，磨光后若露出混凝土基面，應再補涂樹脂。構(gòu)件表面麻面、小孔等應用找平樹脂填平，修復至表面平整。內(nèi)角、段差、起拱等要用找平樹脂填補，使之平順。在修補找平時，要在氣溫5℃以上，相對濕度＜85%的條件下施工。
　　6粘貼碳纖維片材
　　6.1碳纖維片材粘貼環(huán)境構(gòu)件表面干燥，氣溫在5℃以下，相對濕度＞85%時，應采用噴燈烘烤混凝土面至干燥，否則，不得施工;作業(yè)場所應無風沙、粉塵，且不受日曬、雨淋和化學介質(zhì)污染。
　　6.2碳纖維片裁剪、粘貼時防彎折與脫絲措施用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸裁切碳纖維片，每段長度宜≤6m，碳纖維片的裁切數(shù)量應以當天的用量為準。碳纖維片裁切時應預先在裁切位置粘貼寬膠帶，在寬膠帶正中位置進行裁切，以使裁切后碳纖維片的斷頭齊整不脫絲。
　　6.3貼片位置按設(shè)計要求定位、劃線。
　　6.4粘貼過程貼片前用滾筒刷將膠均勻涂抹于粘貼部位，涂量依施工部位及施工面的粗糙程度而變化。在搭接、拱起、拐角等部位以及殘缺修補處要多涂一些，但是必須涂抹均勻，不得漏刷、流淌或出現(xiàn)氣泡，粘膠層厚度為(1.5±0.5)mm。在粘膠上平整鋪上碳纖維片材后，用特制光滑輥子沿纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，對角隅處應向著角隅滾壓，對拱起的部位要向相反的方向滾壓，以去除氣泡，使粘結(jié)樹脂均勻充分滲浸入碳纖維束中。若只粘貼一層碳纖維片，則待碳纖維表面指觸干燥后，用滾筒刷在碳纖維片材面上均勻涂抹粘結(jié)樹脂，涂膠厚度為(1.2±0.5)mm。滾筒應刷沿碳纖維方向用力滾壓多次，使碳纖維片內(nèi)部補充、滲浸黏結(jié)樹脂。如圖2所示。
　　
　　圖2貼完第1層
　　6.5需粘貼2層碳纖維片時，必須在首層修補完空鼓并在粘結(jié)樹脂達到指干狀態(tài)時立即貼下一層。若延誤時間超過1h，則應等待12h后，方可重復上述步驟繼續(xù)進行粘貼，但粘貼前應重新將碳纖維表面上的灰塵等擦拭干凈。
　　7防護面層施工
　　在最外一層碳纖維片的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料，對碳纖維進行表面防護。
　　8養(yǎng)護
　　在每道工序后、樹脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮擋，并防止貼片受到硬性沖擊。當樹脂固化期間氣溫可能會降低到5℃以下時，可采用低溫固化樹脂，或采取有效的加溫措施。粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護約24h達到初期固化，并保證固化期間不受干擾。碳纖維片粘貼后達到設(shè)計強度所需自然養(yǎng)護的時間為:平均氣溫≤10℃時，需要2周;平均氣溫在10～20℃時，需要1～2周;平均氣溫＞20℃時，需要1周。
　　9涂裝
　　對修復補強的構(gòu)件有外觀要求時，可在表面防護層上涂刷所需色彩或設(shè)計要求的涂料。涂裝應在樹脂固化后進行，并應遵守所用涂料的相關(guān)標準和施工規(guī)定。修復補強構(gòu)件需防火時，可在樹脂固化后按設(shè)計要求涂刷耐火涂層。
　　四、質(zhì)量管理
　　1材料的購置、供應與檢驗
　　碳纖維布和膠結(jié)材料應按工程用量一次性進場到位，并具有產(chǎn)品出廠合格證。原材料應與施工氣候狀況與施工環(huán)境相適應、符合設(shè)計要求并注意碳纖維片材與膠粘劑的適配性。各項性能指標應符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367—2006的要求。碳纖維在運輸、儲存中不得受擠壓、嚴禁彎折，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結(jié)材料應陰涼密閉儲存。
　　2施工過程的管理
　　各工序的施工質(zhì)量，由工長負責指導、監(jiān)督。每一工序完成后督促操作小組自檢，確認合格并提請技術(shù)人員檢查認可后才能進行下道工序，否則必須返修至合格為止。貼片前及以后，還應請業(yè)主代表和監(jiān)理人員檢查，作貼片數(shù)量與質(zhì)量的簽認。
　　3碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗
　　3.1目測碳纖維片表面應平整、無褶皺、翹起、松脫現(xiàn)象，纖維的方向、層數(shù)應符合設(shè)計規(guī)定。
　　3.2實測貼片位置中心偏差≤10mm、長度負偏差≤15mm。受力方向(順纖維方向)搭接長度≥200mm，非受力方向搭接長度≥100mm，各幅及各層之間的搭接部位必須錯開至少500mm。與混凝土之間總有效粘結(jié)面積不應低于95%。空鼓檢測方法:用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維布表面，每1m2抽檢≥2處，對空鼓范圍用筆做出標記。若每1m2內(nèi)有＜10個直徑10mm～30mm的空鼓，可不修補;下列情況必須進行修補:每1m2有≥10個直徑10mm～30mm的空鼓或全部為直徑＞30mm的空鼓、在2000mm2范圍內(nèi)或在長度≤200mm內(nèi)有≥5個直徑為10mm～30mm的空鼓。
　　3.3檢測仰貼條件下碳纖維片與混凝土的正拉粘結(jié)強度、碳纖維片材間層間剪切強度必須見證抽樣作適配性檢測，檢測方法與檢測結(jié)果應符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》的要求，若檢測不合格，應揭掉重貼，并重新按上述要求檢查。
　　4空鼓處理方法
　　當碳纖維片的單個空鼓面積＜10000mm2時，可采用針管注膠的方式修補;單個空鼓面積＞10000mm2時，宜在空鼓處沿纖維方向切入2～3刀，用橡膠刮板、毛刷沾上適量粘結(jié)樹脂，填進割開的縫內(nèi)，重新搭接貼上等量的碳纖維片，搭接寬度應≥100mm;當貼片完全固化后，無法用割刀切開或注入樹脂，或碳纖維片表面出現(xiàn)褶皺或松弛時，應用打磨機削去不良部分，不平時用環(huán)氧膩子等補平，再以其為中心在外重新粘貼2～3層碳纖維片，外層覆蓋內(nèi)層每端不少于50mm。
　　5施工注意事項
　　5.1膠粘劑對碳纖維的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各層碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維片與混凝土結(jié)構(gòu)共同工作，從而達到加固的目的。所以，必須特別重視碳纖維的粘貼質(zhì)量。
　　5.2單層碳纖維片的單位面積碳纖維質(zhì)量越大或者片材越寬，施工時浸漬樹脂越不容易完全浸透，施工質(zhì)量就越難以保證。所以，在設(shè)計和施工時，都應盡量使用寬度較小的碳纖維片，并在確保粘膠涂量的基礎(chǔ)上，必須用特制光滑輥子沿著纖維方向在碳纖維片上反復滾壓多次。
　　五、施工安全
　　1碳纖維為導電材料，施工碳纖維片材時應遠離電氣設(shè)備及電源，或采取可靠的防護措施。
　　2碳纖維片材配套樹脂的原料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。樹脂的配制和使用場所，應保持通風良好。
　　3現(xiàn)場施工人員應采取相應的勞動保護措施。
　　六、結(jié)語
　　本工程加固使用碳纖維片材1135m2，經(jīng)現(xiàn)場抽樣按設(shè)計荷載堆載檢測，結(jié)構(gòu)變形在設(shè)計允許范圍內(nèi)，達到了預期的效果。