碳纤维加固技术咨询：18670238925刘工绪论混凝土是土木建筑工程中应用量***大、面***广的材料，自1824年水泥问世及随之诞生的混凝土与钢筋混凝土以来，至今已有100多年的历史。然而随着使用年限的增加，现有的许多桥梁、隧道、建筑物以及其它生命线设施等基础结构、设施由于地理环境、自然灾害、施工质量、***、***等方面的原因，这些工程的耐久性受到严峻的考验。同时，由于外界腐蚀、结构改进、使用功能改变、设计规范要求提高以及材料缺陷、火灾***等原因，大量的现有结构急需提高结构构件的抗弯、抗剪、抗拉、抗震和抗压等承载能力。许多大的工程每年都会耗费巨资来用于加固维修土木工程结构设施。二、碳纤维的性能及其分类顾名思义，碳纤维它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在***、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。经高温处理后，其含碳量超过90％以上的纤维材料为高强度高模量碳纤维；其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好，除此之外碳纤维更有良好的生物相容性好、敏***、吸能减震性等[1]。碳纤维同样存在它的不足之处，这也是在使用碳纤维加固过程中需要注意的地方，它耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。碳纤维种类分类有许多方法，可依原料、特性、处理温度与形状来分类。若依原料可分为纤维素纤维系之嫘萦系与木质系；聚***系；沥青系；酚树脂系与?气相碳纤系等六种。若依特性则分为普通碳纤维；高强度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。若依加工处理温度分类时，则可分为耐炎质；碳素质与石墨质等三种。耐炎质碳纤之处理加热温度为200～350℃，可供作电气绝缘体；碳素质碳纤之处理加热温度为500～1500℃，可供电气传导性材料用；石墨质碳纤之处理加热温度在2000℃以上，除耐热性与电气传导性提高外，亦具自我润滑性。若按碳纤维制品之形状分类时,可分为棉状短纤维；长丝状连续纤维；纤维束织物等。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，经检测其延伸率大于2％。三、碳纤维加固方法在混凝土加固工程，碳纤维材料加固技术具有良好的技术经济效益、社会效益和环境效益，能有效提高了原有结构的承载能力和结构耐久性。随着整个社会经济的发展，这种技术必将成为未来结构加固技术的主流。目前在工程维修加固中采用的加固技术，通常包括增大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、改变受力体系加固法、粘钢加固法及纤维增强复合材料片材加固法等。传统加固补强技术整体水平比较落后，施工方法和工艺比较复杂，设备繁多且受场地等因素的限制，作为新兴的纤维增强材料加固技术，特别是碳纤维加固法(碳纤维加固是近年来美日等***所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面,使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到***加固的目的。)修复混凝土结构具有高强***、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增加结构尺寸等明显的优点，深受工程界的重视和推崇。近几年来，这项技术己成为土木工程领域研究的热点，开发研究和工程应用迅猛发展。四、碳纤维加固技术在建筑工程中的具体应用4.1碳纤维加固技术在建筑物改造工程中的应用4.1.1工程概况某时代广场H楼座，是一幢24层框剪结构的办公楼。根据业主的要求，其建筑使用功能发生改变，5层、6层改为职工餐厅，7层改为企业档案室。在对其改变后的结构承载力进行计算时发现，原结构部份钢筋混凝土楼板、梁的抗剪强度和梁支座及跨中抗弯强度不足，必须进行结构补强。结构补强加固的备选方法包括加大截面加固法、外包钢加固法、粘钢加固和粘贴碳纤维加固法等。加大截面加固法虽然具有施工简单易行，可提高构件的刚度、承载力和变形能力等优点，但需增大构件的截面，从而增加构件自重，并且对建筑使用功能有一定的影响。外包钢加固法和粘钢加固法，虽然构件的截面尺寸增大不多，但是同样会增加构件的自重，而且结点不易处理，施工难度较大，还存在化学腐蚀问题。经过方案比较，***终决定采用粘结碳纤维加固技术对该工程进行补强加固。4.1.2构造措施（1）在梁受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，需将纤维方向与加固处的受力方向保持一致。采用粘贴碳纤维u型箍对梁进行受剪加固，纤维方向须与构件轴向垂直。（2）采用碳纤维u型箍对梁进行受剪加固，梁底棱角处需进行倒角处理，通过打磨加以园化使碳纤维布得以受力均匀，圆弧直径不小于20mm。（3）碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度不应小于100mm，采用多层碳纤维布加固，各层碳纤维布的搭接位置应在板底粘贴碳纤维布的端部应设置垂直于受力碳纤维方向的150mm宽通长压条一道。4.1.3加固施工工艺流程及施工工艺要点采用粘贴碳纤维片材加固昆凝土结构，主要的工艺流程是：施工准备→混凝土表面处理→配置并涂刷底层树脂→配制找平材料并对不平整处进行找平处理→配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂→粘贴碳纤维片材→表面防护。（1）表面处理首先将需补强加固的梁板抹灰层凿除，发现混凝土裂缝时，应根据裂缝的具体情况，采取不同的方法对裂缝进行修补，待裂缝中的填充物达到一定强度后，通过打磨，去除混凝土表面1～2mm的疏松层及油污等杂质，并使其表面平整，然后用压缩空气将浮灰清除干净转角需粘贴碳纤维布处要进行倒角处理，打磨成圆弧状，圆弧直径不小于20mm。当混凝土表面凹凸不平时，应用找平材料将其填平。若施工环境温度较大，或混凝土表面潮湿时，应对混凝土表面进行干燥处理。（2）涂刷基底胶为了加强碳纤维布与混凝土表面的粘结力，应在混凝土表面涂刷配比为主剂：固化剂=2：1的基底胶，从而使补强加固措施的效果得以充分发挥。基底胶应根据现场实际气温决定用并严格控制使用时间，一般情况下应在20～50min内用完。用滚筒均匀地将基底胶涂刷在经处理后的混凝土表面上，一般情况下经过6~24小时的固化(以手指触摸感觉干燥为准)后即可进入下一道工序。（3）碳纤维布粘贴在需粘贴碳纤维布的部位均匀涂抹调制好的材料粘结剂(使用方法同底胶)，胶层厚度应满足设计要求。涂刷厚度应比底胶稍厚，而且应注意不得漏刷，特别是在粘贴碳纤维的边缘部位。在搭接、混凝土转角等部位应多涂一些。然后在规定的时间内将按设计要求的尺寸剪裁好的碳纤维布迅速粘贴在设计粘贴部位，在粘贴碳纤维布时要注意粘贴质量，***主要的一点是碳纤维布与加固构件之间不允许有气泡存在，否则会严重影响加固质量，所以在粘贴碳纤维布时要用滚筒沿碳纤维布受力方向反复滚压，使其中的气泡被全部挤出，确保碳纤维布与混凝土表面粘贴紧密。粘贴完后，在碳纤维布表面再涂抹一层粘接剂，并用塑料薄膜覆盖养护。在已完成粘贴碳纤维加固的结构表面涂一层粘结胶。***后，在其干燥后用水泥砂浆抹面。4.1.4工程加固对比分析该工程为框剪结构，对于该框剪结构而言其建筑物受力主要在梁、柱及核心筒上。即使这样碳纤维加固法仍旧能在众多加固方案中脱颖而出，这就说明了碳纤维加固技术在加固技术市场上具有相当的说服力。此次加固是对梁进行U形粘贴碳纤维布，具体施工操作方面比加大截面、粘钢等传统方法占据不少优势，甚至比一般的室内装饰还要简单。此处使用粘贴碳纤维布对主结构进行加固，避免了传统加大截面法的湿作业，使施工更为快捷简便并且不会留下过的建筑垃圾清理；此外碳纤维加固粘贴率近乎100%，此项优势弥补了粘钢的***大劣势，粘钢加固法在结点处不易处理，并且在施工后还要考虑其化学腐蚀问题，而对碳纤维加固来说这些顾虑却可以直接忽略。相比较加大截面、粘钢等传统加固方法，碳纤维加固法更为简便、快捷大幅度减少了人工。在节省成本的同时又提高了加固质量可谓是鱼和熊掌两者兼而得之。五、结束语近年来我国一直存在一些建筑物因施工不规范或因年久失修、增加荷载、改变使用功能或因一些不可抗力而导致其构件强度、承载力达不到使用要求，此时便要对建筑物实施加固措施。我国一直以来都在延用一些传统的加固方法，而这些传统的加固方式总有施工条件苛刻、加固效果不理想、加固后改变了构件的大小等一系列问题使加固结果不甚理想。随着时代、科技的进步，我国在建筑物、构筑物的修补、加固上已经逐渐摒弃了加大截面、置换混凝土、粘钢、植筋、绕丝等一系列传统的加固方法，取而代之的是新一代碳纤维加固技术。由本文上述内容可知：碳纤维是一种无机的高分子纤维材料，具有较高的轴向强度、较小的膨胀系数，还有良好的耐热、耐寒、耐水、耐腐蚀性更有良好的韧性。正是这一系列的特性糅合在一起才组成了这一种强大的建筑修补、加固材料。碳纤维加固技术较其他传统加固工艺有很多优越性。首先，碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。碳纤维加固现场施工方便、实用，并能将传统加固方法处理不好的一些建筑结点处理的相当***，此外，施工时间短并且不需要大型的机械器具，施工工效却是包钢加固方法的数十倍。其次，由于碳纤维的耐腐蚀性等特性，使得这种加固技术不会受到酸碱腐蚀及天气条件的影响，并且它的弹性及延展性非常好有效的提高修补结构的承载力。更重要的是在起到良好加固效果的同时不会改变原构件的外观，仅此一点优势就已经击败了绝大多数的传统加固技术，碳纤维加固技术的问世可以说是建筑加固事业随着时代向前迈进了一大步。在我国，可以说碳纤维加固技术始于十年前，在这十几年时间里，无论是碳纤维材料的升级、碳纤维的产量还是碳纤维加固技术都呈现一种高速上升的趋势。到目前为止，碳纤维已进入航空、***、工业、民用等各领域，如今无论是飞机、汽车、自行车还有一些运动器材都已被碳纤维深入其中。在建筑市场上，碳纤维加固产品及公司更是琳琅满目。碳纤维加固技术的使用不限制于任何结构类型、任何结构部位并且施工简便、快捷更能保持原构件外观不变，此外，由于碳纤维的强度及耐久性使人更放心它的加固效果。由于国内外许多大企业下重金于碳纤维事业，使碳纤维材料和加固成本逐渐降低，在不久的将来，碳纤维加固技一定会完全取代传统加固技术成为建筑加固市场上的***军！)