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(shè)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(shè)計單位加固設(shè)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(shù)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(yù)浸成為復(fù)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(fù)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(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。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(guān)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(shè)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(shè)計院對a區(qū)重新設(shè)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(shè)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(yīng)予剔除，對于較大面積的劣質(zhì)層，在剔除后應(yīng)用聚合物水泥砂漿進行修復(fù)。
2）、裂縫部位，如有必要應(yīng)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(yīng)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(yīng)用整平膠料填補，盡量減少高差。
2）、轉(zhuǎn)角的處理，應(yīng)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(yīng)在10℃以上，按設(shè)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(yīng)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(yīng)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(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膠料。當需要搭接粘貼時，搭接長度應(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(yīng)保證固化期不受外界干擾和碰撞。碳纖維布粘貼后達到設(shè)計值自然養(yǎng)護應(yīng)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(shè)計要求，碳纖維布牢固的與混凝土粘結(jié)在一起，達到了設(shè)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(yīng)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(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

當前在工程結(jié)構(gòu)加固改造市場上，粘貼碳纖維復(fù)合材料加固是當下熱門的加固方式，其原因當然與碳纖維材料的優(yōu)點有關(guān)：重量輕、強度高、耐酸堿、不占原有建筑空間、施工簡便、幾乎無濕作業(yè)等。
結(jié)構(gòu)安全無小事，在加固材料的選購上更是體現(xiàn)得淋漓盡致，加固材料是結(jié)構(gòu)加固中對安全影響的因素，因此在選購中，我們一定要仔細篩選、謹慎決定，防止一時疏忽，留下安全隱患。
首先我們要知道碳纖維布有一級300g、一級200g、二級300g和二級200g四種規(guī)格，有些圖紙設(shè)計說明會直接給出碳布規(guī)格。例如設(shè)計說明中明確提出碳布采用一級300g，那我們就可以直接跟材料廠家說明規(guī)格等級就可以了。
如果設(shè)計說明沒有明確提出碳布的等級規(guī)格，我們可以根據(jù)材料幾項關(guān)鍵性能參數(shù)進行判斷材料規(guī)格等級。例如提到碳布抗拉強度≥3400MPa、彈性模量230GPa、伸長率1.6%，那我們就可以確定碳布等級為一級，抗拉強度≥3000MPa、彈性模量200GPa，伸長率1.5%，說明碳布等級為二級；可以根據(jù)碳布厚度確定碳布的克數(shù)，厚度為0.167mm，碳布為300g/㎡，厚度為0.111mm，碳布為200g/㎡。
當碳纖維布和浸漬膠進場時，檢查碳纖維布外觀是否有明顯的不平整現(xiàn)象。在施工過程中感受膠體是否好用，膠體如果太稠則會導致施工人員施工體驗性不好，并且膠體很難充分浸透碳布，達到的加固效果，若果膠體太稀，又會導致浸漬膠流淌，影響粘接效果。
如何選擇好的碳布是一件令人極其的事情，市面上眾多品牌的碳纖維布魚龍混雜，令人頭暈?zāi)垦５耐瑫r看起來似乎都沒什么區(qū)別。然而不同的產(chǎn)品卻存在較大的價格差異，部分工程由于采用了劣質(zhì)產(chǎn)品導致加固失效常有發(fā)生，其造成的損失難以估計，因而值得加固改造業(yè)的設(shè)計、施工、監(jiān)理和業(yè)主單位予以關(guān)注，需要多方共同做出努力。

碳纖維材料的加固優(yōu)勢介紹
現(xiàn)在很多加固工程在選擇施工材料時多會選擇碳纖維材料，碳纖維材料和其他多種加固材料有著明顯的不同，相比較而言，碳纖維材料更具有加固優(yōu)勢，存在經(jīng)濟性高、適用面廣、操作步驟簡單等多種優(yōu)勢，基本各類加固工程的施工環(huán)節(jié)都會優(yōu)先選擇并使用該類加固材料，碳纖維加固材料具體有哪些加固優(yōu)勢表現(xiàn)呢?接下來的時間，小編就站在專業(yè)的角度，來為大家詳細解答。
一、施工便利性強，易于掌握施工要點
碳纖維材料主要有兩種，其一是碳纖維板，其二是碳纖維布，目前，在加固工程中，兩種類型的碳纖維材料都比較常用，在施工環(huán)節(jié)，使用碳纖維材料易于掌握施工要點，施工操作簡單，施工的便利性強，即使是毫無施工經(jīng)驗的新手施工也能保證加固效果。
二、施工可行性高，不受到周邊環(huán)境的干擾
并不是所有的加固材料適用性均較強的，有些加固材料在某些特定的加固工程并不適用，一旦隨意使用，將會直接影響到加固質(zhì)量，也會對周邊環(huán)境造成嚴重的影響。碳纖維材料卻不存在這些問題，和其他的加固材料相比，碳纖維材料的優(yōu)勢表現(xiàn)還是十分明顯的，施工可行性相對較高，施工結(jié)束后也不會對周邊環(huán)境造成干擾影響，是優(yōu)質(zhì)的，且客戶較為認可并會時間選擇的加固材料。
三、市場價格較低，降低施工材料成本
和鋼板等加固材料相比，碳纖維材料的市場銷售價格相對較低，使用碳纖維材料加固建筑物，即使需要使用的總量較多，也能有效降低施工成本。
四、實用性較強，加固壽命相對較長
對于客戶來說，當加固工作結(jié)束之后，他們不僅會關(guān)注加固質(zhì)量，也會重點關(guān)注加固壽命，使用鋼板以及混凝土等施工材料加固建筑物，加固壽命都是十分有限的，然而，碳纖維材料的使用壽命卻高達50年以上，這也是碳纖維材料和眾多加固材料相比較后，所存在的一大優(yōu)勢，對于住宅類使用年限較長的建筑物，在加固時，如果施工現(xiàn)場允許，碳纖維材料可以作為的加固材料。
五、操作步驟簡單，沒有施工難點
對于施工單位來說，雖然他們有著資深的施工經(jīng)驗，不過，不同類別的加固材料所存在的施工難點不同，故而，施工單位在加固施工時所需要掌握的施工要點以及需要注意的施工細則方面都是不同的，碳纖維材料施工時操作步驟簡單，施工難度較低，易于掌握加固施工的整體步驟，有效保證加固質(zhì)量。
以上幾點就是小編為大家整理的關(guān)于碳纖維材料的加固優(yōu)勢所在，其實，碳纖維材料近幾年的應(yīng)用頻率較高，對于客戶而言，碳纖維材料具有較多的選擇優(yōu)勢，也是值得選購的優(yōu)質(zhì)加固材料。

怎樣進行多層碳纖維布加固？
碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的建筑加固材料，相對于常規(guī)加固方法，不僅強度高、質(zhì)量輕、對原結(jié)構(gòu)空間占用小，同時質(zhì)軟能像布料一樣適用于復(fù)雜多變的建筑表面。碳纖維布加固技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，如今已經(jīng)名副其實的成為加固行業(yè)中，采用多的加固方法之一。
碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)中，主要對受彎構(gòu)件起到加強承載力的作用，就好比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)布置的鋼筋一樣。滿足安全性鑒定的碳纖維布具有高達3400MPa的強度，然而在實際的設(shè)計施工中，考慮到二次受力等因素的影響，會出現(xiàn)僅采用一層碳纖維布無法達到強度要求的情況，這時就需要采取多層碳纖維布進行加固處理。
多層碳纖維布加固中應(yīng)用廣的是雙層碳纖維布加固。相對于單層纖維布的粘貼，雙層碳纖維布的施工工藝要復(fù)雜一些。雙層碳纖維布粘貼時，應(yīng)在層碳布浸漬膠達到指干狀態(tài)前立即粘貼下一層，若延誤時間超過1小時，則應(yīng)等待12小時后重新在層碳布上涂抹膠體進行施工，同時在粘貼前需要注意將灰塵等對粘貼效果有影響的雜質(zhì)進行清除。
雙層碳纖維布不僅在施工上有嚴格的要求，在構(gòu)造措施中同樣也要格外的注意。首先，碳布端部的U型箍在雙層碳纖維布中有很重要的作用，混凝土梁受彎產(chǎn)生變形，梁和纖維布要求變形協(xié)調(diào)，因而在混凝土梁底與膠、膠與碳纖維布間會產(chǎn)生拉應(yīng)力，容易發(fā)生端部的剝離破壞，尤其是對于多層碳布來說。而端部采用U型箍，會對碳布起到約束作用，減少了剝離的可能性。
另外，為了保證雙層碳布端部的錨固能力，對碳纖維布進行分層截斷是更加合理的加固方法。在雙層碳布的加固中，有兩種分層截斷的措施可選，分別是外短內(nèi)長與內(nèi)短外長，二者之間的效果好壞可從以下幾方面判斷：
傳力路徑
外短內(nèi)長型中b端碳纖維受力需要通過第二層膠、層布以及層膠才能傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)中，傳力路徑較長，整體性稍差。
可靠程度
外短內(nèi)長的形式b端碳纖維布與混凝土基材存在二次粘貼，錨固失效概率比較高，錨固效果可靠程度偏低。
剝離破壞
單獨的對于b端錨固效果來說，內(nèi)短外長的構(gòu)造形式將b端頭包裹在其中，對b端頭起到了約束的作用，也就提高了b端頭的抗剝離能力。
由此可見，兩種構(gòu)造中內(nèi)短外長加U型箍的錨固、加固效果要明顯優(yōu)異于外短內(nèi)長型。因此，在規(guī)范GB 50367-2013中，也明確的推薦內(nèi)短外長型的構(gòu)造措施。
還有一點，在雙層碳纖維布中也起到了至關(guān)重要的作用。雙層碳纖維布之間、碳纖維布與混凝土基材之間，都是靠膠體進行粘接傳力，相對于單層碳纖維布，雙層碳纖維布由于承受更高的拉應(yīng)力，因此需要更高性能的膠體，來保證整體共同受力?？ū窘n膠，通過安全性鑒定，無疑問是雙層碳纖維布施工中的有力支持。