淺談粘貼碳纖維布法現場加固

浦琛琛　張慧

江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司　江蘇南京  210008

    工程改造加固技術的歷史不長，但是隨著這些年來建筑科學技術的發展，各種加固技術和材料層出不窮，粘貼碳纖維布加固法就是其中的一種。

    碳纖維增強材料(CFRP)，簡稱碳纖維，是l0多年來發達國家普遍使用的一種加固混凝土結構的新材料，它優點多．效果明顯。但在我國，CFRP加固修補混凝土結構技術起步較晚，近兩年來，科研院校在研究和應用方面做了大量工作，生產出一系列的碳纖維復合材料，降低了工程費用，同時．設計方法和施工經驗也日趨成熟，為廣泛推廣該項技術創造了有利條件，圖l。

    采用碳纖維加固法對結構加固的具體流程與注意點。

1、結構鑒定與檢查

    因為《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程))CECS146：2003和《混凝土結構加固設計規范)GB50367—2006中對具有不同功能的構件都有對應的混凝土最小強度要求，并且有不同的粘貼方法，所以在加固之前，必須對已有結構從混凝土強度．鋼筋銹蝕等方面進行檢查和可靠性鑒定分析，全面了解已有結構的材料性能、結構構造和結構體系以及結構缺陷和損傷等信息．分析結構的受力現狀和持力水平，為選擇加固材料、確定加固方案奠定基礎，避免在加固工程中留下隱患甚至發生工程事故。

2、現場施工

    碳纖維法加固現場施工階段一般分為下列幾步：

    2.1基底處理

    需要加固改造的建筑，很多一部分已使用時間較長，一般情況下，需要進行加固的構件混凝土表面質量會比較差，很難滿足加固要求。如果不進行處理，碳纖維片材與混凝土基體之問粘結強度相當的低，很容易帶著混凝土表層從基體脫離，有些構件在加固養護過程中有被水淋到的現象，表面根本不是按標準要求的干燥狀態，這將嚴重影響了加固效果。這樣的情況比較常見，某20世紀80年代6層建筑，因使用功能變更。采用粘貼碳纖維布法對大樓進行整體加固，粘貼面積達5000m2，受該工程甲方的委托，我們對該工程的碳纖維加固的施工工藝進行檢測，經觀察，碳纖維布與混凝土構件之間粘貼基本無氣孔，膠層飽滿，粘貼方法也完全滿足標準和設計要求，但是在粘結強度試驗中，碳纖維布與混凝土的粘結強度比較低，有些測點甚至出現零數值現象，對混凝土構件表面進行仔細觀察，發現粘貼碳纖維的部分混凝土構件表層出現剝落、腐蝕等劣化現象，還有部分構件．加固單位錯誤的采用了普通混合砂漿對混凝土構件表面進行了找平，這些構件與碳纖維布的粘結力幾乎為零，嚴重影響了加固的效果。

    所以如果要加固的混凝土構件表層出現剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現象，那些部位應予以鑿除，對于較大面積的劣質層在鑿除后應用環氧砂漿進行修復。并且裂縫部位應首先進行封閉處理。然后用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質，并且要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀fR≥10mm)。最后用吹風機將混凝土表面清理干凈．并保持干燥。然后按所使用的底膠要求的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌，根據現場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。一般情況下lh內用完。用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，在涂刷底膠的時候，要注意做好防塵措施。底膠的用量隨混凝土結構的疏松程度而變化。疏松的基面，有時可能需涂刷2遍以上。直至封閉基面。反之，致密的混凝土基面用量較小，高強度、高密度的混凝土基面，甚至可以不用。待底膠固化后(固化時間視現場氣溫而定，以指觸干燥為準，常溫下，一般固化時間為2d～3d。再進行下一工序施工。然后，配置找平膠對混凝土表面凹陷部位、模板接頭等出現高度差的部位做修復處理，使表面平整。轉角處也應用找平膠膠修補成光滑的圓弧，半徑不小于l0mm。

    2.2刷膠粘貼

    我們在碳纖維加固過程中會用到3種膠：底膠、找平膠、浸漬膠。底膠：用于混凝土表面，具有一定的滲透作用，可使混凝土表面形成一個硬化層并有利于找平膠和浸潤膠的粘結。找平膠：當混凝土表面不夠平整時，要用找平膠修復．以便使碳纖維能夠平直的粘在混凝土表面。浸漬膠：將碳纖維粘結在混凝土表面。起到傳力作用，使碳殲維共同作用。都由膠和配套的固化劑組成，需要按照要求的比例來進行充分攪拌融合才能發揮膠的最大作用，所以在施工現場工人操作的時候一定要嚴格控制各種膠的配比，并且保證攪拌到位。在進行刷膠的時候必須注意到氣溫情況，因為膠的固化需要一定的溫度。碳纖維加固規范上標明建議施工溫度大于5℃。所以如果是在冬季施工，在現場允許的條件下對施工的環境溫度進行提高。或者采用一些專門針對冬季施工的配套用膠。在底膠未完全固化的情況下進行混凝土的找平工序會影響到后面整個系統的粘貼質量。在浸資膠的涂刷工序上。不但要保證膠的固化時間，更要注意膠水的用量。

    按設計要求的尺寸及層數裁剪碳纖維布，(宜在3m之內)將已經調配好的浸漬膠均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。在確定所粘貼部位無誤后剝去離型紙，用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡．并使膠水充分浸透碳纖維。多層粘貼應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。在最后一層碳纖維的表面均勻涂抹面膠。碳纖維沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。碳纖維加固質量很大程度上取決于膠浸潤布的程度，因為加固用碳布雖然薄，但每束絲由12000根極細的單絲組成，像混凝土配置的鋼筋一樣，單絲之間使用配套膠粘劑并保證一定持續浸潤、滲透的時間才能保證應力的分布均勻并有效傳遞，最終讓碳纖維高強特性得以發揮，所以有效浸潤充盈比膠強度高幾兆帕更為重要。為了達到以上目的，用膠量必須充盈：200咖2碳布單層粘貼m2膠用量不宜小于0.9kg，300m2碳布單層粘貼m2膠用量不宜小于l.3kg，多層粘貼時從第2層起膠用量可適當減小(m2膠用量可酌減0.1kg～0.2kg)。此外，有時由于工程需要，設計選擇了兩種或者兩種以上的單位面積不同的碳纖維布，在施工過程中。應嚴格監督并杜絕出現為了偷工減料隨意更換碳纖維布的種類，因為一旦碳布粘貼完畢，浸漬膠固化以后就很難去辨別。還有一些采用碳纖維加固的工程，由于看中450g/m2厚型布的總造價低，且在使用上尚不違反現行規程CECSl46：2003的規定，因而用來替代薄型布以取得更佳經濟效益。但在這一過程中，普遍忽視了厚型布的特性及其對膠粘工藝的要求．而仍按常規方法進行設計與施工，還大膽地在不少重型結構上使用，使一些工程存在不同程度的安全隱患。

    2.3表面防護

    對已加固修復完的結構表面應進行防護處理，表面防護材料應與浸漬樹脂或粘結樹脂可靠粘結。選用的防火材料及其處理方法應使加固后建筑物達到要求的防火等級。當被加固結構處于其它特殊環境時，應根據具體情況選擇有效的防護材料。

3、檢查與驗收

    3.1在開始施工之前．應確認碳纖維片材及配套樹脂類粘結材料的產品合格證，產品質量出廠檢驗報告。

    3.2每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查，并做好有關的驗收記錄．如出現質量問題應立即返工。

    3.3碳纖維片材與混凝土之間的粘結質量可用小錘輕輕  敲擊或手壓碳纖維片材表面方法來檢查，總有效粘結面積不應低于95％。當碳纖維布的空鼓面積小于l0000m㎡時可采用針管注膠的方式進行補救．空鼓面積大于10000m㎡時．宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳  纖維片材．搭接長度應不小于100m。

    在《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程}CECS l46：2003第6.O.5條與第6.0.6條中是這樣寫的：“必要時應按附錄B的方法對施工質量進行現場檢驗”，“必要時可對碳纖維片材和配套樹脂類粘結材料進行現場取樣檢驗”，但對我國現在的施工環境和條件。并本著對工程認真負責的原則．加固原材料進場后監理方就應該對現場材料進行取樣檢測。包括對碳纖維片材加固混凝土結構施工質量的現場檢驗在施工完畢后都需要嚴格按照標準的取樣規則進行現場試驗。并應根據現場的條件，編制可行的檢測方案來抽檢構件加固的效果。對施工質量進行系統的檢驗。

4、結束語

    這些年來國家每年要投入大量資金用于建筑的加固修復。促進了建筑加固修復業的發展，形成了一個巨大的市場空問。同時。一些現有建筑中，舊的結構設計在功能上不能滿足當前使用的需求，這也刺激了建筑加固修復專業的迅速發展。特別是隨著我國經濟發展和人民生活水平的不斷提高．近年來舊城改造幾乎成了各大、中城市的共同課題。這為建筑加固修復業帶來了空前的發展機遇。碳纖維加固法由于它的施工便捷。工效高等優點已經被國內大多數從事加固的施工單位所采用。在巨大的商機前，我們更應該嚴格選材．規范施工，避免安全隱患。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)