碳纤维布加固修复建筑结构技术探讨

碳纤维布加固修复建筑结构技术探讨

朱招  ,梁少华  ,李昕 ,刘存祥  ,郑学敏 ,曾祖平,郭赟

中建新疆建工（集团）有限公司  四川省成都市

摘要：碳纤维布又称为碳素纤维布、碳纤布等，是一种单向纤维加固产品，一般采用碳纤维丝制造。碳纤维布主要用在结构构件的抗拉、抗剪以及抗震加固中，具有广泛的应用，比如在建筑物的荷载增加中应用，具有良好的效果，通过将其应用在建筑结构中，能够提升建筑结构强度，为此需要采用科学的应用方法。因此，本文将对碳纤维布加固修复建筑结构技术方面进行深入地研究与分析，并结合实践经验总结一些措施，以期能够对相关工程有所帮助。

关键词：碳纤维布；加固修复；建筑结构；技术应用；优化措施

碳纤维布具有强度高、密度小以及厚度薄等多项特点，基本不会增加加固构件自重与截面尺寸，具有较为广泛的适用范围，在建筑物、桥梁隧道等结构类型、结构形状的加固修复中具有良好的效果，且不需要使用大型机械设备，还不需要较多的湿作业，为此在建筑结构加固修复等工作中得以全面应用。为了确保碳纤维布的实际作用能够充分发挥，需要采用科学的应用技术，明确其基本原理，通过对应用方式的优化与创新，则能够实现对建筑结构加固的目标。

1建筑结构破坏与加固技术分析

在建筑工程中，当前应用较为广泛的为钢框架结构，但是受到设计以及施工等因素的影响，外加施工过程中会出现高温、低温等问题，还会出现负荷承受过大以及腐蚀等情况，导致建筑原有结构出现破坏，所以建筑结构加固修复一直都是建筑领域的重点工作。

在建筑加固工程中，所采用的加固方法原理不同，比如可以采用焊接加固、栓接加固、铆接加固以及碳纤维布加固等方法。焊接加固技术应用过程中，焊接母材韧性和塑性会降低，表现出焊接残余应力、应变以及应力集中，容易出现未焊透以及焊缝等问题，且施工强度较高，还会消耗大量的钢材；栓接技术在应用中，会削弱截面的作用，且在动力荷载的影响下，常规的螺栓容易发生松动问题，出现应力松弛、滑移变形等问题；铆接加固也会削弱截面的作用，且较高的铆合温度会导致钢材局部硬化，铆合施工质量控制难度较高。在建筑加固工程中采用碳纤维复合材料，是一种新型加固技术，相比于其它加固技术而言，碳纤维复合材料的加固效果更好，具有多项技术优势，为此逐渐代替其它技术在建筑加固工程中开始应用[1]。

2碳纤维在建筑结构加固中的应用特性及优势分析

2.1特性分析

碳纤维加固技术主要是采用碳纤维布的方式，这种材料为混合型材料，这种材料的强度较高，自重轻，还具有良好的抗疲劳性。粘贴碳纤维布材料能够构建出质量更好的建筑工程结构，提升工程结构的约束力和内应力。为此，将碳纤维材料应用在部分建筑工程的支撑点构件加固施工中，能够有效提升建筑结构的承载能力，从而确保建筑结构整体安全性与可靠性；碳纤维抗压强度一般在3500MPa，弹性模量在235*10MPa，厚度范围一般在0.2—0.45mm范围内，将粘贴碳纤维不应用在加固施工中，施工流程较为简单，且工作周期时间较短，施工经济效益高。

2.2优势分析

碳纤维布具有较广的应用范围，将其应用在加固施工中，适合在经济适用房等建筑工程中使用，还能够应用在工业建筑中，提升工业建筑的抗裂性能，还可以用于修复需要加强和提升抗腐蚀能力的结构。碳纤维布整体防潮效果较小，应用碳纤维布对建筑结构进行加固处理，可以通过环保聚氨酯树脂防水密封胶，从而能够有效提升混凝土结构表面防水能力，因为环保聚氨酯树脂自身具有良好的防潮能力，所以可以与碳纤维布进行结合使用；将碳纤维应用于建筑加固施工中，操作方法较为简单，由于这种碳纤维增强原材料的重量较轻，可以在短时间内完成加固施工；碳纤维加固方法为切割施工提供了良好的便利条件，按照建筑工程的加固需求，可以对碳纤维布进行任意切割处理；新型碳纤维结构，能够提升建筑结构的抗压能力，碳纤维建筑原材料可靠性好，应用过程中不会受到环境的影响，从而能够延长建筑物使用寿命[2]。

3碳纤维布在建筑结构加固中的具体应用分析

3.1在混凝土受力结构加固中的应用

碳纤维布可以在混凝土构件中进行施工，满足混凝土承载力构件的技术需求。首先，通过碳纤维布增强后的混凝土前横截面，在使用碳纤维原料的基础上，碳纤维复合材料构件加固后，混凝土受力构件的承载抗压强度会提升，构件承载能力显著提高。经过加固后的混凝土构件出现裂纹后，裂缝宽度降低，在采用碳纤维布增强的某些构件中，承载力和抗压强度达到一定数值后，混凝土界面构件中产生的缝隙总数会减少。在对经过碳纤维布增强的混凝土构件施加内力时，将碳纤维复合材料均匀地张贴在在混凝土构件表面，能够有效提高混凝土柱结构抗压强度。在部分老旧工程中采用碳纤维布，能够提升混凝土结构的稳定性及抗压能力。在具体加固施工中，施工人员需要结合建筑工程的实际情况，选择合理的加固施工方法，从而能够提升混凝土构件的综合性能，在加固施工中具有良好的应用效果[3]。

3.2加固施工流程

为了能够保证碳纤维复合材料墙体加固质量，使其达到加固处理目标。

①基层弹线。根据施工图纸进行弹线。在加固混凝土结构表面进行弹线，要求弹线与图纸对比精度误差在0.5mm之内，才能够保证后续粘贴准确。

②在施工前需要做好底层墙体表面的清理工作，将底层存在的杂物清除，在清理干净后露出混凝土结构表面部分，如果结构表面存在缝隙则需要对其进行处理后再进行加固。

③碳纤维布裁剪。按照施工要求进行碳纤维布裁剪，一定要按照设计规定裁剪碳纤维布，严禁斜切碳布，并防止出现拉丝的现象。另外，裁剪避免浪费。裁剪后的碳纤维布不能折叠，要保持洁净干燥，不能够受污染。

④碳纤维刷胶。碳纤维加固需要涂刷㡳胶。㡳胶以及固化剂的比例应该达到2:1，混合过程中，采用电动机进行机械搅拌，要求混合搅拌时间达到3min。在搅拌完成之后，使用滚刷均匀涂抹在打磨处理后的加固位置。

⑤碳纤维张贴。在采用碳纤维布对建筑工程结构进行加固时，整体建筑主体结构和表面表层部分需要进行底漆地层加固，后期需要按照实际情况进行调整，选择合理的底胶黏结方式。在需要在施工区域涂抹地层黏合剂，在表面全部恢复光洁度之后，重新涂刷一层新的底漆黏合剂，两层黏合剂的之间相互作用，并在每层中铺上碳纤维塑料薄膜与底漆，从而保持纤维成厚度。

⑥碳纤维保护。碳纤维加固完成后，需要组织施工人员对加固施工效果进行检查，如果存在质量问题需要立即对其进行修复，从而保证整体加固效果。另外，在碳纤维布在施工完成后及时涂涮防火保护材料。

3.3加固质量检测

采用碳纤维复合材料对建筑结构进行加固后，需要做好加固效果检测工作，重点是对加固后结构的性能进行检测，将其与加固前以及相关规定标准进行对比，检测工作中需要对经过加固后的混凝土强度、钢筋强度、砌体强度等进行检测，对获取的检测结果进行分析，从而能够明确碳纤维布在建筑结构中的加固效果，如果检测结果显示加固效果达到了标准规定，说明碳纤维布的加固作用充分发挥，如果依然存在问题需要查明问题产生原因，之后对其进行再次加固处理。

另外，在碳纤维加固施工时，还需要做好碳纤维材料检测。检测过程中，可以按照碳纤维复合材料安全性和适配性检验合格指标进行总体结构检验。如，在检验标准中，抗拉强度标准值为2400MPa以上，纤维体积含量大于65%。

结束语

综上所述，本文简要阐述了建筑结构的破坏以及常用的加固技术，并对碳纤维布加固技术的特征与应用优势进行分析，最后结合实践经验总结了多项科学有效的应用方式，希望能够对我国建筑工程行业起到一定的借鉴与帮助作用，不断提升加固施工技术水平。

参考文献

[1]鲁艳蕊, 马凤华, 别治明. 碳纤维复合材料加固古建筑木结构技术应用研究[J]. 塑料科技, 2020,12(002):1-1.

[2]徐承鹏. 结构加固和防渗漏技术在既有建筑改造中的应用[J]. 工程建设与设计, 2020(1):3-3.

[3]王廷彦, 张军伟. CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯性能试验研究[J]. 四川建筑科学研究, 2020, 46(3):9-9.