南京碳纤维加固法

南京碳纤维加固【电话*申工】人类建筑物会以混凝土结构、钢结构、砌体结构等为主，现阶段我们在结构的加固这方面的研究应该还以此为主要突破方向。混凝土出现裂缝的概率也是很大的，相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害，但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性，会对钢筋产生腐蚀，是受力使用期应力集中的隐患，应当尽量在各方面给予重视，以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。本文主要介绍了混凝土结构主要加固方法概念分类、加固形式等，以确保混凝土结构加固质量。

混凝土建筑物因出现功能性改变，如接建、增加荷载等，或出现质量问题，如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等，都需要进行加固。其加固设计及加固施工方案的制定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。

1混凝土结构加固设计

混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

1.1直接加固的一般方法

1.1.1加大截面加固法。

在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。

1.1.2置换混凝土加固法。

该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

1.1.3有黏结外包型钢加固法。

外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件黏结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。

1.1.4粘钢加固法。

钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。

1.1.5粘贴纤维增强塑料加固法。

外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

1.1.6绕丝法。

该法的优缺点与加大截面法相近；适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。

1.1.7锚栓锚固法。

该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

1.2间接加固的一般方法

1.2.1预应力加固法。

1）预应力水平拉杆加固法。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上，在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。

2）预应力下撑拉杆加固法。钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力。

1.2.2增加支承加固法。

增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的承载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。

1.2.3其他加固法。

辅助结构加固法是采用另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土粱，部分或全部分担被加固梁的荷载。在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。

2混凝土结构加固施工方案

优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。

2.1良好的施工性是加固工程方案必须考虑的条件之一

加固工程方案的优劣，首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件，没有良好的施工性是阻碍加固工程施工的一个拦路虎。有的加固方案虽然具有解决问题的可行性，但是，由于其方案在施工过程中增加了一定的施工难度，而造成施工工期长，劳动用工多，安全系数低的弊端，影响到加固质量。

2.2不同类型加固工程与加固方案分析

一般来说，加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等，随着科学技术的不断进步，应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法，如化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法应运而生，并开始广泛应用于各类加固工程中。具体哪个方案能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点，应根据需要加固的构件情况，综合确定加固方案。

2.2.1以框架梁的加固为例，较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法。前者以造价低，施工简单，占用空间小，加固效果好，明显优于加大截面法和预应力加固法，后者除材料费用高外，则各种优势尽显其中，重要表现在自重轻，材料自身几乎不增加重量；强度高，固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍；劳动强度小，一个作业面只需一至两人操作即可；施工工期短，熟练工人每人每天可完成近200m左右。但是，应用其在负弯矩部位进行加固效果不如钢板性能好。

2.2.2以框架柱的加固为例，较为常见的加固方法有外包钢加固法，即在混凝土柱四周包以型钢进行加固，这样既不增大混凝土截面尺寸，又可大幅度地提高混凝土柱的承载力。具体方法分干法作业与湿作业法两种形式：干式加固法是将型钢（一般是角钢）直接外包于需要加固的混凝土柱四周，型钢与混凝土之间无连接，由于与混凝土没有形成一个整体，所以不能确保结合面传递剪力。

湿式加固法一种是用乳胶水泥浆或环氧树脂化学灌浆等材料，将角

钢粘贴在混凝土柱上，另一种是角钢与混凝土之间留一定间距，中间浇筑混凝土，达到外包钢材与混凝土相结合。两种作业方法相比较，干式作业法施工更为简单，价格低，施工时间短，但其承载力提高不如湿式作业法好。在方案选择时，应根据加固要求和原构件情况，合理挑选适当的方案进行加固。

就目前来看，这些混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索，随着建筑科学技术的不断进步，新型建筑材料不断出现，更好的加固施工方法将会有更大拓展，因此，加固施工方案的选择范围也将更为广泛。

碳纤维是一种碳经过几千度高温、用特殊工艺制造出的新型建材。在施工中将碳纤维黏贴到混凝土构件表面，使碳纤维与混凝土构件联合受力，起到提高构件承载力的效果。碳纤维具有强度高，耐腐蚀，施工方便，加固后基本不改变构件尺寸。因其材质轻，现场黏贴*重型设备、施工便利，便于桥下高空作业，适合公路桥梁加固期间不影响正常运营的要求。

一 、碳纤维加固特点

作为一种新型高效的加固技术，碳纤维加固技术具有以下特点:

1、与其它加固方法相比，采用碳纤维布加固法不增加恒载及断面尺寸。碳纤维布的自重较轻仅，设计厚度较薄，加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，不影响结构外观，不减小桥下净空。

2、可根据结构需要制成不同的形状和尺寸，易于成型。因碳纤维布的随型性较强的特点，可以随结构外形变化任意施工，从而降低施工难度，减少施工成本，缩短施工工期。

3、施工简便该法工艺简便。*大型设备、模板、夹具及支撑，操作起来简单易行。

4、采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤。采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固螺栓及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏。

5、能有效地封闭混凝土的裂缝。碳纤维布粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝土的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。

6、碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性。碳纤维布是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受盐害侵蚀环境时，其寿命也较长。

7、不影响结构的外观。碳纤维布的厚度很薄，碳纤维布能在一个部位重叠粘贴，充分满足构件的补强要求。

二 碳纤维的特性

1、碳纤维材料性能碳纤维片具有优异的力学性能，是与它自身的材质属性、成片加工工艺等密不可分的。材料的匀质性:碳纤维束分布排列均匀，加工成片后起到整体均匀受力的作用。

碳纤维片中预浸树脂:一般用于结构补强的碳纤维片是含有预浸树脂的。其作用是使纤维之间的相互约束、相互粘接成为共同受力的整体，碳纤维补强混凝土结构是靠上涂及下涂环氧树脂对碳纤维片的反复渗透来完成的。 h

2、粘结剂性能:将连续纤维状的碳纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系统粘接材料。它的性能将直接关系到结构(构件)的加固效果。

底层涂料:在处理好的混凝土表面上涂一层很薄的底层涂料，既可以浸入混凝土表面，强化混凝土表面强度，又可以改进胶接性能，从而使混凝土与碳纤维片之间的粘结性得以提高。

找平材料:碳纤维片只有与所加固修补的混凝土表面紧密接触，才可能产生良好的补强效果。在涂敷的底层涂料指触干燥后，必须用找平材料进行找平。找平材料本身具有良好的施工性能与触变性能。施工过程中，找平材料应易于操作，且不随时间的延长而出现明显的变形。

浸渍树脂:浸渍树脂在粘接材料中起着至关重要的作用，它较终将碳纤维片粘贴于经过处理的混凝土表面。它的粘度应控制在一定范围，有利于浸渍树脂顺利地将碳纤维片粘附于混凝土表面，经过车辆的碾压，浸渍树脂浸透碳纤维片。浸渍树脂本身应具有很好的触变性，易于施工且不会发生明显的滴淌现象。

三 、施工步骤

工艺流程包括：施工准备、混凝土表面处理、配制修补胶和胶黏剂、找平、抹曲面、刷胶、贴碳纤维布、表面防护。

1、卸除桥梁荷载，即除去桥面铺装层。

2、混凝土梁表面处理。应清除被加固构件表面的剥落、松散、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。应按设计要求对个别裂缝进行封闭处理。被粘贴的混凝土表面应打磨平整，直至露出混凝土结构新面。混凝土表面应清理干净并保持干燥。

3、涂刷底层结合剂。在已处理好的梁底表面涂刷特殊底层结合剂，并使其浸入混凝土表层，增强碳纤维与混凝土结合力。

4、梁底表面细微找平。在已涂刷底层结合剂的梁底，采用*特的环氧腻子找平材料，对细微处整平，以便碳纤维与混凝土良好结合。

5、粘贴碳纤维。在经过处理后的梁底涂刷特殊的结合材料，将预先裁好的碳纤维粘贴于混凝土表面，碳纤维粘贴后再在其表面涂刷粘结材料。

6、表面防护及涂装。碳纤维粘贴完成后，对表面进行水泥胶浆涂装，保持修补后与修补前及未修补位置的颜色一致性和结构美观。

局部各道工序均有严格的操作要求，操作手必须进行，必须具有上岗证，承包单位应具有一定的经验和资质证明，以确保“粘贴结合面”的可靠工作

四、注意事项

1、施工宜在温度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。

2、施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。

3、在进行混凝土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；

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。

5、按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，注意一次调和量在可使用时间内用完，过时间的**不能使用，以确保粘接质量；底胶硬化后，在表面有凸起部分时，要用磨光机或砂纸打光，补涂前须确认底胶已风干不粘手。

6、粘贴碳纤维布时要从单幅宽度的一侧向另一侧进行粘贴，但粘贴时一定要精细，将气泡消除，确保加固效果。

7、用消泡滚滚压碳纤维布时，可以向一个方向，也可以从中间向两个方向滚动，但不允许来回反复滚动，以免损伤碳纤维，影响粘贴质量。

8、施工过程中应避免碳纤维片材弯折。

9、碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。树脂的配置和使用场所，应保持通风良好，现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

10、碳纤维布的施工应由熟悉施工工艺的施工队伍完成，并应精心组织、精心施工。

五、结语

由于碳纤维具有良好的力学性能，高强高效、材质薄、重量轻、施工简便、耐久耐腐蚀性好等优点，是加固混凝土结构的一种好方法，可以提高加固工程的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。

南京，简称“宁”，古称金陵、建康，是江苏省会、副省级市、南京都市圈核心城市，**批复确定的中国东部地区重要的中心城市、全国重要的科研教育基地和综合交通枢纽 [1]  。全市下辖11个区，总面积6587km2，2016年建成区面积1125.78km2，常住人口827**，城镇人口678.14**，城镇化率82%，是长三角及华东一的特大城市。 [2-4] 
南京地处中国东部、长江下游、濒江近海，是中国东部**司令部驻地 [5]  ，长江国际航运物流中心 [6-9]  ，长三角辐射带动中西部地区发展的国家重要门户城市，也是东部沿海经济带与长江经济带战略交汇的重要节点城市。 [10] 
南京是中国四大古都、首批国家历史文化名城 [11]  ，是*文明的重要发祥地 [12]  ，历史上曾数次庇佑华夏之正朔 [13-14]  ，是四大古都中一未做过异族政权首都的古都 [15]  ，长期是中国南方的政治、经济、文化中心 [16]  。南京早在100-120万年前就有古人类活动，35-60万年前已有南京猿人在汤山生活，有着7000多年文明史、近2600年建城史和近500年的建都史，有“六朝古都”、“十朝都会”之称。 [17-20] 
南京是国家重要的科教中心，自古以来就是一座崇文重教的城市，有“天下文枢”、“东南一学”的美誉，明清时期中国一半以上的状元均出自南京江南贡院。截至2016年，南京各类高等院校74所，其中111计划高校9所及学科25个，仅次于北京；211高校8所、双*高校12所，仅次于北京上海；两院院士81人、千人计划特聘*87人，均居中国三。

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