福州碳纤维加固**建筑安全

福州碳纤维加固公司拥有一支特种施工队伍，在结合多年的大工程，高难度工程施工经验的基础上，公司对各类建筑基础

加固，**升纠偏扶正、加固补强结构改造，总结出一整套*到的施工新工艺，解决了大型混凝土建筑改建中的

施工及环保难题。秉承的精神，是国内一家真正有实力的施工单位。
碳纤维质轻高强、耐腐蚀、抗老化，有着优异的力学性能。用其加固补强混凝土结构施工简单便捷，在桥梁维修加固中得到广泛的应用。

一、碳纤维材料特性

碳纤维增强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的，其力学特点是应力应变量线弹性，不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时，将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用较少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起，形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度标准值应大于3000Mpa，弹性模量大于2.1×l05MPa.综合材料的物理、力学特性分析，要想大限度地发挥材料自身的优势，适宜将C（RP材料作为桥梁结构的受拉或预应力受弯构件，特别适用于纯受拉构件，工程实践也证明了这一点。目前，用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力，约束裂缝的开展。

二、在桥梁加固工程的应用

1、工程概况

G325广南线那蒙大桥旧桥为T形钢筋混凝土梁桥，大桥全长240.40m，桥面宽为12.50m，该桥上构为10*22.20m（钢筋混凝土T梁）+10.00m（空心板梁），支座为板式橡胶支座。下部结构采用双柱式墩，重力式桥台和双柱式桥墩。伸缩缝为异型钢伸缩缝，栏杆为钢筋混凝土栏杆。

（1）病害特征：T型梁腹板底面横向裂缝、腹板侧面竖向裂缝、斜向裂缝；底部钢筋锈蚀，混凝土保护层开裂剥落。

（2）病害成因剖析：T梁裂缝主要由外荷载引起的结构性（受力裂缝）。底部钢筋锈蚀，混凝土保护层开裂剥落主要是由于砼施工质量造成的，砼破坏处显示砼粗集料为卵石且质量欠佳导致砼与钢筋粘结不够密实。因为有存在上述缘由的可能，加之大桥地处海洋性气候中，愈发加快了病害的程度。

（3）维修的必要性。因为大桥地处滨海，属海洋性气候，空气中具有腐蚀性的盐分较重，大气中的腐蚀介质随水分一同顺显露钢筋进入而使主筋外表的钝化层保护效果损失，构成主筋大面积锈蚀。钢筋的锈蚀产物的体积比原金属体积增大2～4倍，由此而发生的铁锈胀大对钢筋外的混凝土保护层的辐射压力远远大于混凝土的抗拉强度，使混凝土保护层沿着锈蚀的钢筋构成顺筋裂缝，这种顺筋裂缝进一步成为腐蚀介质进入到主筋的通道，加快了主筋的腐蚀。

另一方面，钢筋在顺筋裂缝中的锈蚀速度往往要比显露状况更快，当混凝土外表的裂缝伸展到一定程度，主筋外的混凝土保护层则开端脱落，终使T梁布局损失承载功能。

为了保证大桥使用寿命不受到影响，有必要对现已锈蚀的显露钢筋进行除锈并防腐处治；同时，对厚度不够的混凝土维护层选用化学防腐的办法进行防护，以保证构件的正常承载。

2、治理方案选择

（1）治理方案选择。因为该大桥T型预应力钢筋混凝土接连梁梁底部主钢筋布满区域混凝土保护层厚度偏薄，加之大桥地处滨海，构件长时刻显露运用于具有较强腐蚀性的海洋性大气中，为了保证大桥主梁的使用寿命，对主梁底部主钢筋布满区域选用碳纤维补强。

（2）方案的可行性。碳纤维补强技术具有以下优点：

优异的力学性能，可有效用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗拉、抗疲劳、抗震、抗风，控制裂缝及挠度的扩展。

优异的化学稳定性。碳纤维布具有较强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力。具有足够的适应气温变化能力。外加防火层后可以有效地防火。因此，可大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命。

材料本身质轻高强。可以不增加结构体积和不改变结构外型。增加的结构重量可以忽略，便于用所需要的色彩涂装，而不留补强痕迹。

施工工序简单，可用小型电动工具操作。工种少，用工少，工期短，进度快。更有资料表明能在持续交通有震动的情况下施工，而不影响补强效果，从而大大缩短了施工断交时间，具有较大的经济效益和社会效益。

总之，本桥选用碳纤维来进行结构防腐与加固，是一种行之有用的新工艺、新工艺、新办法。

3、碳纤维片补强施工流程

本工程碳纤维片补强施工流程为：构件表面处理→基底处理→涂底层涂料→刮腻子整平→涂下一层浸渍树脂→粘贴纤维片→涂下一层浸渍树脂→养护→防护涂装。

4、施工技术要点

（1）基底处理：

清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、等劣化混凝土，露出混凝土结构层。

按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm.利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm.。

（2）涂底胶：底胶的主剂和固化剂按规定的比例准确称量，均匀慢速搅拌，并在可使用的时间内用完；涂底胶前必须将基面清理干净，并保持干燥；涂刷必须均匀，底胶指处干燥后再进行下一道工序。

（3）粘贴面修整：整平材料必须按规定比例进行调配。修整时应进行多次找补。确保坑凹处填实填满，不得有气泡，表面有毛刺或糙纹时，用砂纸打磨一顺；指处干燥后进行下一道工序。

（4）粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。 （5）检查验收：施工结束后验收时，以评定碳纤维布与混凝土之间的粘接质量为主，用小锤等工具轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘接效果，若出现空鼓等粘帖不实现象，用针管注胶进行补救。

（6）防护涂层：该工序一方面起到防火和表面涂装作用，另一方面也对碳纤维布加固层的外表面进行了密闭防护处理，从而避免碳纤维布的老化和遭受其它损伤，保证构件加固后的正常使用。

5、施工应注意的问题

（1）碳纤维片材选择。碳纤维片材的编织均匀性，将直接影响加固质量。碳纤维束只有分布排列均匀，加工成复合材料后才能起到整体均匀受力的作用，若材质的均匀性不好，则构件受力后到之纤维片拒不受力不均，使碳纤维补强的效果不能充分发挥出来。因此，选择均匀性较好的碳纤维片材，是加固质量的关键。

（2）碳纤维（片材）粘贴。

在表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位。

按设计要求的尺寸裁剪碳纤维片材，裁剪后的织物宽度不宜小于150mm且不应小于100mm.

将碳纤维片材表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层碳纤维片材两面均应擦拭干净。

擦拭干净的碳纤维片材应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm.

将涂有粘结树脂的碳纤维片材用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡胶滚筒顺纤维片材方向均匀平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴碳纤维时，两片之间孔隙应不小于5mm.

需粘贴两层碳纤维片材时，可连续粘贴。如不能连续粘贴，则再开始前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作。

施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。

施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响，其粘贴部位混凝土的含水率不应大于4%。

树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。

为了保证粘贴的质量，不同季节、不同温度条件下，应使用不同型号的粘贴树脂，这样才能对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制。

三、结束语

随着我国交通事业的快速发展，公路桥梁通车里程也在不断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维布补强技术。

1碳纤维布加固框架梁方案的确定

1.1 碳纤维布加固的前提

首先，利用回弹法对框架梁混凝土进行强度检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度约为C30。根据设计图纸及现场混凝土、钢筋的受损情况，考虑提高框架梁的抗拉强度等级，碳纤维布分两层粘贴在框架梁的底面及两侧，加固后，增加了原受拉钢筋面积，弥补了因原钢筋锈蚀而造成的截面削减，构件的承载力得到加强，可以满足使用要求。

1.2碳纤维布的设计

在受弯加固时，应使碳纤维片材的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致。因梁底宽度为300mm，碳纤维布的宽度为300mm，由中心向两侧粘贴刚好满足两侧粘贴150mm的要求。四块分两层粘贴在梁底；再粘贴100mm宽的两层碳纤维布“U”形箍；框架梁两侧面上边缘各粘贴三根100mm宽的碳纤维布条固定碳纤维布“U”形箍，间距200mm。值得注意的是，使用碳纤维进行加固时，具体粘贴层数要通过计算确定，考虑到各层的共同工作系数，抗疲劳的能力和避免脆性破坏，一般不宜过5层。另外，从受力性能角度而言，单层优于多层，窄幅优于宽幅；必要时纵向可以搭接，搭接长度不能少于100mm。

1.3配套树脂粘结材料的设计

碳纤维粘贴胶粘剂应为专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，性能要求为A级胶。胶粘剂分为底胶和粘贴胶，分别有对应A和B胶按照比例配制而成。底胶应与粘贴胶相适配，安全性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范》相关规定要求。底胶作用是增强表面混凝土与找平材料或粘结树脂界面的粘结强度；粘结胶是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。

2施工准备

2.1 主要材料：底胶、粘贴胶、碳纤维布。

2.2 辅助材料：低速搅拌器、**滚筒、角向磨光机、剪刀、凿子、刮板、吹风机、榔头、量具等。

2.3搭设脚手架： 按安全规程要求搭设好脚手架，高度以满足施工要求和施工方便。

3施工程序

表面处理→修补找平→定位、下料→胶料配制→粘贴碳纤维布→表面防护→检验、验收。

4施工方法

4.1表面处理

被加固的框架梁混凝土保护层部分疏松，应清除直至露出结构层；清理加固部位表层灰尘等污物。

4.2修补、找平

局部裂纹、蜂窝用环氧砂浆修补表层修复平整。平整度应达到4mm；框架梁节点转角粘贴处须打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。表面打磨后用水清洗干净，并用吹风机吹净。

4.3定位、下料

对加固部位进行现场测量，做好记录；根据记录裁剪碳纤维布。

4.4胶料配制

按产品使用说明书中的要求，称量相应比例的A、B两组胶料，按规定比例分别搅拌，混入后再充分搅拌。

4.5粘贴碳纤维布

将配制好的粘结胶均匀涂抹在加固部位的混凝土面层；铺贴碳纤维布，并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透到纤维中。等胶固化后（以指触干燥为准），再进行下一层粘贴碳纤维布的施工。

4.6表面防护

在粘贴好的碳纤维布后一层后，再均匀涂抹一道粘结胶，在上面均匀地撒上干净的中砂，待粘结胶固化后做抹灰保护。

4.7检验

检验贯穿于整个施工过程。首先，施工材料进场时，必须有碳纤维布及其配套树脂胶生产厂家所提供的材料检验报告、合格证等资料。验收以企业标准为验收依据。其次，每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。后，现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实的现象应采用针管注胶（浸渍树脂）的方法进行补救，粘结面积若少于90％则判定粘结无效，需重新施工。

5施工过程中的注意事项

5.1凹凸不平加固部位应用补强砂浆找平；有段差、转角加固部位应抹成平滑曲面，转角应成圆弧状，半径不小于20mm。

5.2胶料应严格按产品说明书比例配制，调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应充分均匀，配制搅拌后的胶料应无沉淀、色差、气泡，并应防止灰尘等杂质混入胶料。

5.3按设计要求裁剪碳纤维布，不得损伤横向织物面，涂抹粘结胶应均匀，铺贴应平整无气泡。

5.4粘贴完工经固化后，进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面，通过不同声音判别密实情况。密实度应达到相关规定，否则应重新修补后再检验。

5.5严格控制施工现场的温度和湿度，冬季施工要有可靠的技术措施保证。气温在5℃以下、相对湿度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时，无有效措施不得施工。

5.6大面积粘贴前需先做样板，待有关各方面验证后，再大面积施工。对于碳纤维布粘贴面积在1000m2 以上的工程为检验其加固效果应与建设单位、设计单位协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定及使用要求。

5.7由于碳纤维片为电的良导体，应使其远离电源。

5.8施工用的各种树脂远离明火，并避免阳光直射。

5.9施工及检查人员应穿防护工作服，配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品。脚手架要有足够的安全性，高空作业必须配戴安全带。

5.10施工现场通风状况良好。当树脂粘附在皮肤上时，应立即用肥皂水冲洗，溅入眼内用清水清洗或及时就医。

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