姚延鴻

中鋁瑞閩股份有限公司

1 引言

建筑業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著重要作用，除了新建工程外，現(xiàn)有的建筑物維護(hù)和翻新工程也在不斷增加，難以加強(qiáng)，改造。碳纖維增強(qiáng)技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相比，碳纖維可用于在常溫下將環(huán)氧樹(shù)脂與建筑結(jié)構(gòu)緊密粘合。加固效果理想，可廣泛用于建筑加固和翻新項(xiàng)目。碳纖維在建筑結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

2 在建筑物結(jié)構(gòu)的加固和改造中使用碳纖維的好處

與以前的加固方法相比，碳纖維加固效果更好：碳纖維材料尤其用于老建筑中，以加固老房子中的預(yù)應(yīng)力空心板。碳纖維增強(qiáng)不需要使用大型機(jī)械和設(shè)備，并且具有高增益效率和低噪聲。碳纖維增強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可主要分析如下：（1）具有廣泛的應(yīng)用范圍：碳纖維可以代替剪切和彎曲的鋼筋，也可以用于預(yù)防在聯(lián)排別墅或工業(yè)建筑中發(fā)生地震和裂縫，還可以加強(qiáng)防腐結(jié)構(gòu)。碳纖維具有防水結(jié)構(gòu)作用。環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑用于用碳纖維增強(qiáng)的混凝土表面。環(huán)氧粘合劑本身具有良好的密封性能。因此，碳纖維增強(qiáng)方法也具有很強(qiáng)的密封能力。（2）碳纖維增強(qiáng)是可行的，碳纖維材料也是可行的。質(zhì)地輕薄，不需要復(fù)雜的施工機(jī)械，施工人員可以手工完成，采用碳纖維加固方法也可以有效縮短工程周期。（3）碳纖維加固方法容易隨意切割，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際加固要求，碳纖維切割后，增強(qiáng)的碳纖維材料不影響外觀建筑結(jié)構(gòu)。（4）碳纖維增強(qiáng)法具有很高的耐腐蝕性。由于碳纖維材料性能穩(wěn)定，因此不受所用室外環(huán)境的影響，可以有效地?cái)U(kuò)展建筑物的結(jié)構(gòu)[1]。

3 碳纖維增強(qiáng)材料在各種混凝土受力構(gòu)件中的使用

碳纖維本身具有許多優(yōu)勢(shì)，例如強(qiáng)度高，耐腐蝕，輕便，厚度大和易于使用。通過(guò)選擇適當(dāng)和有效的連接材料，可以更大程度地確保碳纖維和混凝土的結(jié)合。

通過(guò)施加力，碳纖維增強(qiáng)材料可以在建筑結(jié)構(gòu)加固時(shí)滿足各種承重混凝土構(gòu)件的加固和加固要求。（1）普通截面碳纖維的鋼筋混凝土折彎件通過(guò)對(duì)普通截面碳纖維的鋼筋混凝土折彎件進(jìn)行試驗(yàn)，我們可以確定使用該纖維材料獲得的構(gòu)件的混凝土部分在強(qiáng)度，穩(wěn)定性和負(fù)載能力方面用于增強(qiáng)的碳。通過(guò)一些改進(jìn)，增強(qiáng)構(gòu)件整體上的強(qiáng)度也得到了顯著提高，并且由于構(gòu)件的破裂而引起的裂縫的寬度也得到了顯著減小。當(dāng)增強(qiáng)部件達(dá)到承載能力的極限時(shí)，由該部件產(chǎn)生的裂紋的數(shù)量和寬度將大大減少，并且裂紋的分布更加規(guī)則。（2）碳纖維增強(qiáng)混凝土壓力元件碳纖維在方形混凝土柱上的規(guī)則纏繞可以顯著提高方形混凝土柱的承載能力和穩(wěn)定性。通過(guò)使用碳纖維增強(qiáng)方法來(lái)增強(qiáng)混凝土柱的承載力也可以提高。用碳纖維加固后，受壓混凝土在荷載作用下被壓縮。然而，由于碳纖維的強(qiáng)固位作用，它確保了增強(qiáng)元件的被動(dòng)固位并產(chǎn)生了相應(yīng)的橫向固位力。當(dāng)形成有限的混凝土?xí)r，混凝土壓縮元件的承載能力大大提高。（3）斜截面碳纖維增強(qiáng)的混凝土剪力元件在建筑結(jié)構(gòu)的加固和改造中使用碳纖維也可以有效地提高混凝土元件的抗剪強(qiáng)度。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)募庸谭椒?，加固量和錨固方法，可以有效地提高混凝土構(gòu)件的抗剪性能。過(guò)去，使用碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)和轉(zhuǎn)化通常使用包裝和粘合方法來(lái)充分利用碳纖維并獲得更好的增強(qiáng)強(qiáng)度。然而，纏繞和粘合過(guò)程具有某些缺點(diǎn)，即，強(qiáng)化過(guò)程很復(fù)雜，這就是為什么使用U形碳纖維糊代替碳纖維糊的原因。

（4）約束混凝土是復(fù)合材料增強(qiáng)的一種重要形式，通過(guò)使用覆蓋有碳纖維的方形混凝土支架，可以大大提高其承載能力。通過(guò)使用覆蓋有碳纖維的混凝土支撐，可以進(jìn)一步提高承載能力。碳纖維混凝土是一種被動(dòng)的約束：隨著混凝土軸向壓力的增加，橫向膨脹會(huì)促進(jìn)外部復(fù)合材料的周向膨脹，從而產(chǎn)生橫向固位力。應(yīng)力機(jī)制取決于兩個(gè)因素：混凝土的橫向膨脹系數(shù)和外部碳纖維材料的輪胎剛度。混凝土柱的初始橫向變形較低，因此碳纖維的負(fù)荷較低。在混凝土柱的最后加載期間，碳纖維載荷隨著柱載荷的增加而迅速增加，直到被破壞為止[2]。

4 增強(qiáng)碳纖維的步驟和程序

碳纖維增強(qiáng)材料的分析主要包括以下步驟：在生產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)材料之前，必須在基礎(chǔ)上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行處理。然后，必須根據(jù)實(shí)際要求施加粘合劑，并且必須在增強(qiáng)部件的表面涂上底漆以確保表面的柔軟度符合要求，然后再涂一層膠水。使用粘合劑將纖維布和保護(hù)層放置在表面上。為了確保碳纖維材料加固的質(zhì)量，施工人員必須在加固之前進(jìn)行徹底清潔，并清除所有附著在結(jié)構(gòu)表面的雜質(zhì)，僅留下結(jié)構(gòu)的實(shí)心部分。在結(jié)構(gòu)的混凝土中，如果及時(shí)糾正缺陷。確保結(jié)構(gòu)表面平坦。如果鋼筋建筑構(gòu)件的表面有裂縫，建議施工人員指出裂縫的實(shí)際大小并封閉現(xiàn)場(chǎng)。將混凝土結(jié)構(gòu)的表面弄平后，除去表面上的浮灰，同時(shí)拋光邊角膏，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)的角是圓的。必須根據(jù)實(shí)際的建筑條件并結(jié)合環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行粘合劑的涂覆，以確保粘合劑的充分儲(chǔ)存，并且粘合劑不得暴露在直射的陽(yáng)光下在存儲(chǔ)期間。在施工過(guò)程中，粘合劑的施加不得對(duì)其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響。優(yōu)選使用一次用于增強(qiáng)碳纖維的粘合劑和第二次使用的粘合劑。

混合物改變其性能，不能達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)期粘合效果。選擇材料時(shí)，無(wú)論是碳纖維還是結(jié)構(gòu)膠，都必須在選擇過(guò)程中嚴(yán)格檢查質(zhì)量。材料到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)之前應(yīng)進(jìn)行隨機(jī)檢查。如果樣品測(cè)試不令人滿意，則必須立即停止使用該材料并將責(zé)任轉(zhuǎn)移給該人員。樣品測(cè)試必須確認(rèn)機(jī)械性能和增強(qiáng)材料的粘合效果。您可以選擇悍馬或Kaben品牌的增強(qiáng)材料。

碳纖維加固完成后，施工人員必須及時(shí)核實(shí)加固效果。如果在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)小的空心鼓或變形的邊緣，建議及時(shí)進(jìn)行維修；如果空心鼓的表面較大，建議在切割后進(jìn)行修復(fù)，以確保碳纖維≥的有效粘合表面為95%。施工完成后，將在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拉伸測(cè)試以確定實(shí)際的粘結(jié)效果。建議在樣品準(zhǔn)備7天后檢查起飛測(cè)試的開(kāi)始時(shí)間。結(jié)構(gòu)膠粘劑可能無(wú)法過(guò)早完全固化，這可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)試失敗，并且滿足要求也為時(shí)過(guò)晚。碳纖維織物材料除了可以增強(qiáng)建筑物的混凝土構(gòu)件外，還可以增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)，從而提高舊建筑物的承載力和抗震能力，建筑物的使用壽命，并利用碳纖維織物來(lái)確保項(xiàng)目的加固和改造[3]。

5 應(yīng)用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

碳纖維結(jié)構(gòu)增強(qiáng)技術(shù)是一種新型的增強(qiáng)技術(shù)，其廣泛應(yīng)用并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)：碳纖維織物主要承擔(dān)鋼筋上的應(yīng)力，說(shuō)碳纖維織物的主要任務(wù)是改善結(jié)構(gòu)組件?？箯垙?qiáng)度，因此該技術(shù)被廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固?；炷翗?gòu)件普通型材的承載能力的改善小于碳纖維織物，但是在不增加構(gòu)件重量和不使用自由空間的情況下進(jìn)行了增強(qiáng)。然而，當(dāng)重建現(xiàn)有建筑物時(shí)，與不開(kāi)孔的情況相比，樓板的剛度和強(qiáng)度被削弱到不同的程度，特別是剛度被進(jìn)一步削弱。應(yīng)力的集中和偏差集中在開(kāi)口的側(cè)面和短角上。因此，在選擇加固方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)土的跨度和開(kāi)口的大小進(jìn)行具體分析，以確定最佳的加固措施。

碳纖維混凝土施工是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，包括材料，設(shè)計(jì)和應(yīng)用，并具有許多技術(shù)和建設(shè)性優(yōu)勢(shì)。作為一種高科技應(yīng)用技術(shù)，已被業(yè)主和工程部門(mén)所接受。碳纖維對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的加固效果非常好：由于經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和構(gòu)造，因此在彎曲和剪切能力，撓曲和裂縫寬度控制方面，這些組件的指標(biāo)可以大大改善。同時(shí)，鋼筋組件橫截面的大小和形狀不會(huì)改變，這不會(huì)影響建筑物的使用。碳纖維材料具有出色的耐腐蝕性，在使用過(guò)程中幾乎不需要日常維護(hù)。預(yù)計(jì)碳纖維鋼筋混凝土建筑技術(shù)作為一種新興的加固技術(shù)將在未來(lái)的加固項(xiàng)目中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）在鋼筋混凝土梁的加固以及鋼筋混凝土橋墩和方墩的加固中表現(xiàn)出了卓越的性能。

6 結(jié)語(yǔ)

碳纖維材料重量輕，在施工過(guò)程中不需要笨重的設(shè)備，并且很薄且占用的空間很小，特別是在空間有限的情況下，對(duì)于可能具有這種優(yōu)勢(shì)的技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品而言。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。連接高彈性模量的高強(qiáng)度碳纖維的方法可以獲得與鋼板相同的增強(qiáng)效果，但結(jié)構(gòu)重量并未增加，并且其外觀也輕巧美觀。得益于這項(xiàng)技術(shù)，這種增強(qiáng)結(jié)構(gòu)具有出色的抵抗力：由于僅使用碳纖維和載體樹(shù)脂進(jìn)行增強(qiáng)，因此不會(huì)生銹，并且對(duì)酸，堿，鹽和大氣腐蝕。可以有效縮短施工時(shí)間。CFRP材料的價(jià)格高于其他常用材料，但已證實(shí)其優(yōu)異的性能。碳纖維用于加強(qiáng)房屋建設(shè)。通過(guò)對(duì)CFRP 材料的研究，開(kāi)發(fā)和不斷了解，碳纖維將在未來(lái)的技術(shù)增強(qiáng)中具有廣泛的應(yīng)用范圍，并將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。