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摘要：在各地区旧城改造工作持续推进的背景下，近些年建筑结构加固工程的建设规模迅速扩大，很多先进的建筑结构加固技术，也都在实际施工中得到了较好的应用，而碳纤维加固技术则正是其中之一。基于此，本文对利用碳纤维加固建筑结构的原理进行了分析，同时以某建筑结构加固工程为例，对碳纤维的具体应用展开了探讨，希望能够对建筑结构加固技术的更新发展有所帮助。
关键词：碳纤维；建筑结构；加固工程
引言：与其他建筑材料相比，碳纤维作为主要由碳原子构成的纤维材料，在抗拉强度、刚度、耐化学性、耐高温性等方面均具有着比较突出的优势，质量也相对较轻，用环氧树脂预浸为复合增强材料后，往往能够代替钢筋混凝土等材料，对建筑构件的残缺、破损进行修补，并使建筑结构的强度、刚度、抗裂性、延伸性得到显著提升，而将碳纤维应用于建筑结构加固工程中，自然也是十分可行且必要的。
1碳纤维加固建筑结构的基本原理
从原理上来看，碳纤维之所以能够广泛应用于建筑结构加固工程，并在建筑构建加固方面取得良好效果，主要还是由于碳纤维材料本身的性能十分优异，在经环氧树脂预浸并形成复合增强材料后，如刚度、抗拉强度等性能均明显高于常规建筑材料，只需将复合增强材料直接粘贴在构件上，就可以使材料与建筑构件形成整体受力结构，共同承受来自于外部的各种应力，最终实现构件整体在抗拉强度、抗弯能力、耐压能力等各方面性能上的提升[1]。例如在对建筑构件裂缝进行修补时，就可以充分发挥碳纤维在抗拉强度方面的优势，通过粘贴复合增强材料的方式来提升混凝土构件抗拉强度，使其能够在裂缝两侧的拉力时保持稳定，从而避免构件再次开裂或原有裂缝进一步扩大。而在对抗弯构件进行加固时，粘贴碳纤维制成的复合增强材料，则能够提升混凝土构件的韧性，避免构件在应力影响下出现不同程度弯曲。如图1所示，随着所受应力 的不断提升，普通混凝土与碳纤维混凝土所发生的应变 大体相似，但碳纤维混凝土所能够承受的应力最大值却明显更高，这充分说明在利用碳纤维加固后，混凝土构件的韧性、抗弯能力均会得到显著提升。
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图1 两种混凝土应力-应变曲线对比
2碳纤维在建筑结构加固工程中的具体应用措施
2.1工程概况
在某建筑结构加固工程中，由于档案馆建筑三层部份梁柱未达到设计强度标准，因此为了将未达标梁、柱强度提升至规定设计强度，计划采用上海诚果实业有限公司生产的200g碳纤维布作为加固材料，并在用环氧树脂对碳纤维布进行预浸后得到但相连接纤维片，最后按设计图纸将单向连接纤维片粘贴（使用环氧树脂粘结剂）在梁柱需补强位置，实现梁柱抗拉力、抗剪力、强度、刚度的有效提升。
2.2施工准备
在施工准备阶段，施工人员先按照设计图纸确定了碳纤维布的粘贴位置要求，并在各粘贴位置部分弹出清晰的粘贴轮廓线，之后根据粘贴轮廓线对基层上的表层进行了打磨处理，打磨至露出混凝土结构面后，直接将缺陷部分清除。
2.3底层胶涂抹
该工程中底层胶采用环氧树脂涂料与硬化剂共同配制而成，经多次试验后确定环氧树脂涂料与硬化剂的配合比为3∶1，待施工准备工作结束后直接于现场配置底层胶。由于底层胶的干燥速度较快，在配置完成后一旦超出规定时间（20-145min），其粘贴效果会明显下降后，因此每次配置均坚持随配随用原则，将底层胶配置量控制在10kg以内。底层胶搅拌均匀后直接用滚筒刷进行涂抹，为避免出现漏涂的情况，涂抹厚度控制为2mm，混凝土构件表面全部涂抹完毕厚后，继续用刮板进行刮涂操作，以能够保证胶均匀分布。将混凝土构件表面的涂抹均匀之后，等待底层胶干燥（干燥时间在4-6h），确定干燥方可开始下一道工序。另外需要注意的是，由于不同混凝土构件表面的平整度存在明显差异，因此在底层胶涂抹时还需密切关注混凝土构件表面存在的各处缺陷，并在涂抹完毕后及时进行找平处理。
2.4碳纤维粘贴
在粘贴碳纤维布时，先按照各梁、柱的加固设计要求，将碳纤维布用剪刀裁剪至规定尺寸，之后对剪裁过的各碳纤维布进行搭接，搭接时需要观察碳纤维布的接头方向，如接头为纵向，则需将搭接长度控制在100mm以上，如接头为横向则无需搭接。碳纤维布搭接完毕后，将提前配置好的环氧树脂胶均匀涂抹在需要粘贴的位置上，对待加固梁、柱中凸起处的对应碳纤维片，还增加了搭接部分的环氧树脂胶涂抹量。碳纤维布浸渍完成后，将其直接平铺之前已涂抹底胶的基层上，并沿着须纤维方向用脱泡罗拉进行滚压，并观察碳纤维布表面变化情况，待发现环氧树脂胶均匀浸透碳纤维布后停止滚压[2]。
2.5表面处理与养护
所有碳纤维布粘贴完毕后，对梁、柱上已经粘贴好的碳纤维布进行了酒砂处理，作为抹灰施工的粘接基层，之后开始对碳纤维布与混凝土构件的结合体进行养护，等待与碳纤维布与混凝土构件表面的逐渐贴合，直至形成整体受力结构，养护时间为两天。养护期间通过覆盖塑料布等方式，对所有梁、柱的碳纤维布进行防护处理，以防止粉尘污染与硬性冲击。
2.6施工检验与验收
为保证施工材料的有效性，本次建筑结构加固工程正式施工前专门进行了施工材料质量检验，对碳纤维布、配套树脂胶类粘接材料的合格文件进行了检查，确定材料质量符合施工要求与国家相关标准。加固施工过程中，还对基层打磨、底涂修补等隐蔽工程进行了验收，确定施工质量符合设计要求。碳纤维布粘贴完毕后2d，由专业检测公司对所有粘贴的碳纤维布进行了粘结强度检测与粘结力测试，检测报告显示粘结强度大于1.5MPa，已超出初期硬化强度要求，确定结束养护。
结束语：总而言之，碳纤维材料的高抗拉强度、高刚度等特性十分适合用于建筑结构加固，但要想真正将碳纤维材料有效应用到建筑结构加固工程中来，仍然需要对碳纤维加固建筑结构的原理拥有清晰了解，并对底层胶涂抹、碳纤维材料粘贴等加固施工技术要点进行准确把握。
参考文献：
[1]魏鹏，沙飞斐.碳纤维复合材料在建筑结构加固中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2018，（2）：2048-2049.
[2]李继光，孙慧，闫有喜等.浅析建筑结构中碳纤维加固技术的应用及施工工艺[J].建材发展导向（下），2018，16（9）：241-242.