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碳纤维在建筑结构加固改造工程中的应用吴欢

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：吴欢

[导读] 摘要：近年来我国建筑行业发展态势良好，建筑工程在结构类型方面获得提升，为了满足人们对建筑结构的稳定性与安全性要求，人们将碳纤维加固技术应用其中。

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        摘要：近年来我国建筑行业发展态势良好，建筑工程在结构类型方面获得提升，为了满足人们对建筑结构的稳定性与安全性要求，人们将碳纤维加固技术应用其中。基于此，文章以碳纤维加固作为研究对象，分析碳纤维加固的应用优势，阐述碳纤维加固在多种混凝土受力构件内的实践，结合实际分析其步骤与工艺流程。
        关键词：碳纤维；建筑结构；加固改造工程
        0 前言
        建筑行业在国民经济发展中占据重要的地位，除了新建工程外，已有的建筑维修改造工程规模不断扩大，加固改造难度大，传统的加固技术无法满足工程的高质量要求。碳纤维加固技术与传统技术相比，碳纤维可以在常温状态下将环氧树脂胶与建筑结构紧密相连，且加固效果理想，可以广泛应用在建筑加固改造工程中。
        1 碳纤维在建筑结构加固改造工程中的应用优势
        与以往的加固方式相比，碳纤维加固的效果更佳显著，特别是在老式建筑中，人们应用碳纤维材料对老式住宅内部预应力空心板加固处理。碳纤维加固时不需要应用大型机械设备，且加固效率高、噪音小。分析碳纤维加固的技术优势，主要如下：①应用范围广，碳纤维可以代替抗剪钢筋与抗弯钢筋，也能够应用在民用住宅或工业建筑的防震、防裂，还可以对防腐结构补强；②碳纤维拥有防水效果，碳纤维加固中应用环氧树脂胶对混凝土表面加以处理，环氧树脂胶自身有着良好的防水性能，因此碳纤维加固方式也会有着强大的防水能力；③碳纤维加固施工便捷，碳纤维材料质地轻薄，使用时不需要应用复杂的工程机械，施工人员手工操作即可，应用碳纤维加固方式还能够有效缩短工程周期；④碳纤维加固方式便于随意剪裁，按照建筑结构的实际加固需求，将碳纤维随意剪裁，加固之后的碳纤维材料不会影响建筑结构的外观形象；⑤碳纤维加固方式的抗腐蚀性能力强，由于碳纤维材料性能稳定，在应用中不会受到外界环境影响，可以有效延长建筑物结构的使用寿命[1]。
        2 碳纤维在建筑结构加固改造工程中的实践应用
        2.1碳纤维加固在多种混凝土受力构件中的应用
        根据上文所述内容，了解到碳纤维加固方式的优越性，合理选择粘接材料将有利于保障碳纤维和混凝土组合受力作用的充分发挥。因此，碳纤维加固能够满足混凝土受力构件在加固与补强方面的高需求。首先，碳纤维加固混凝土正截面受弯构件。人们对这种碳纤维加固方式展开测试，发现碳纤维材料加固之后的混凝土构件强度提升，构件的承载能力有所提高，当构件开裂时，发现裂缝宽度更小。碳纤维加固部分的承载力达到极限时，混凝土正截面受弯构件产生的裂缝数量缩小，且裂缝在混凝土表面的分布更加均匀。其次，碳纤维加固混凝土受压构件。将碳纤维材料在混凝土方柱上缠绕，缠绕时应保证碳纤维材料的均匀性，以此提升方柱荷载能力，最大限度上提高混凝土方柱结构的稳定性。除了混凝土方柱以外，将碳纤维加固方式用在混凝土圆柱上，也能够提升圆柱的承载力。处于荷载作用下的碳纤维加固方式，混凝土在受力之后会存在压缩变形问题，但是碳纤维加固有着约束效果，能够为混凝土受压构件提供一定的侧向约束力，让受压构件约束混凝土，提升构件承载能力。最后，碳纤维加固混凝土斜截面受剪构件。

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老旧建筑加固改造中应用碳纤维材料，可以提高混凝土结构件的抗剪能力。施工人员科学选择加固方式与锚固方式，合理设置加固量，可以提升建筑物混凝土构件抗剪能力。传统碳纤维加固方式中，人们使用缠绕粘贴的方式让碳纤维材料的优势尽可能发挥，以此达到预期的加固效果与加固强度，且这种加固方式带来的混凝土结构抗剪效果也十分理想。但碳纤维加固的缠绕粘贴法也有着一定弊端，加固施工时工序复杂，施工人员短时间内无法完成。因此，建议施工人员使用 U 型碳纤维进行混凝土抗剪构件的粘贴，以此达到最佳加固效果[2]。
        2.2碳纤维加固的步骤与工艺流程分析
        碳纤维加固的步骤，主要如下：碳纤维加固施工之前，应对建筑物结构表面进行基层处理，随后按照实际要求进行粘结剂的调配，并在加固部分表面涂抹底胶，确保表面的平滑度达到需求后再涂抹一层粘合剂。利用粘合剂的作用在上面铺设纤维布与保护层。为了保障碳纤维材料的加固质量，施工人员在加固前应做好基层清洁工作，将所有附着在结构表面的杂质清理干净，只留下建筑混凝土结构层面的稳固部分，如果存在残缺处应及时修复，确保结构表面的平整。如果建筑物加固构件表面发生了裂缝，建议施工人员结合实际裂缝大小加以填补，并对该处进行封闭处理。将混凝土结构表层打磨光滑后，及时去除外表的浮灰，同时对转角粘贴处进行打磨，确保混凝土结构转角处圆润。粘合剂的调配应按照实际施工情况进行，结合环境温度与湿度，保障粘合剂合理存储，存储过程中不应有阳光直射粘合剂。施工中，粘合剂的应用不能影响其他结构，碳纤维加固中使用的粘合剂最好一次用完，二次使用的粘合剂会发生性质变化，无法达到预期的混凝土结构粘合效果。对于材料的选择，无论是碳纤维布还是结构胶，在选择时必须严格检验其质量，材料进场之前展开抽样检查，一旦抽样检查不合格，必须立即停止材料进场，并将责任落实到个人。抽样检查中应确认加固材料的力学性能与粘结效果，可以选择悍马或卡本品牌的加固材料。碳纤维加固完成后，要求施工人员对加固效果及时进行检查。检查时如果发现有小空鼓或者翘边情况，建议及时作出修补处理，如果空鼓面积较大，建议割除后再修补，确保碳纤维有效粘接面积≥95%。在施工完毕后还要进行现场拉拔试验，以确定实际粘接效果。拉拔试验开始时间建议在试件做好 7d 后进行试验，太早结构胶有可能没有完全固化，导致试验不合格，太晚不符合规定要求。除了对建筑混凝土构件进行加固，碳纤维布材料还可以对钢结构与木结构进行加固，以此提升老旧建筑物的荷载能力和抗震能力，延长建筑物使用寿命，凭借碳纤维布的优势保障加固改造工程的施工质量。
        3 结语
        总而言之，碳纤维材料属于建筑行业内的新型加固补强材料，将碳纤维材料应用在结构加固改造中有着明显的技术优势。与传统的建筑结构加固相比，碳纤维加固对施工操作要求较低，无需使用大型设备，人工操作即可。且碳纤维加固时施工步骤便捷，施工流程明确，在施工中不会对建筑结构本身造成影响，可以提高建筑结构的稳定性与安全性。
        参考文献
        [1] 吴伟华 . 纤维水泥砂浆钢筋网加固法的技术经济分析[D]. 湖南大学,2018
        [2] 田士彬 . 钢筋混凝土方柱碳纤维布加固方法研究[D]. 哈尔滨工程大学,2017.
        [3] 周秦 . 碳纤维布加固混凝土结构技术的应用研究[D]. 中国地质大学（北京）,2019