摘要：隨著我國經濟的發展,在大規模的城市建設的同時,舊城改造項目也在不斷的增加,既有建筑的改造加固被提升到了我國城市建設的顯著位置,為了滿足新的使用功能要求部分老建筑在改造過程中需要采取必要的加固措施。本文通過某工程碳纖維加固的成功實踐，對碳纖維加固施工技術及有關材質和施工質量控制的有效方法進行了小議。
　　關鍵詞：碳纖維；加固；技術；應用；質量；控制
　　一、工程概況
　　廣西某大廈工程原為22層框架-剪力墻結構，有地下室1層、裙樓5層。當施工至3層樓面時，因建設單位的變換，新的建設單位改變建筑物原使用功能而使主樓標準層層高增加300mm、總層數增加2個標準層、主樓電梯與樓梯平面位置改動等，從而使部分已施工的承臺滿足不了抗沖切與剪切要求、已施工的部分柱軸壓比超限值、部分已建梁板布置無法滿足建筑物新的功能。設計采取對相關的承臺上柱根加大截面、柱身加大截面及外包鋼、梁外包鋼及梁板貼碳纖維等加固方法。本文著重介紹碳纖維加固施工技術及其質量控制措施。
　　二、施工工藝流程
　　碳纖維加固施工工藝流程如圖1所示。
　　三、施工技術要點
　　1施工準備
　　1.1對需加固混凝土構件的外觀、強度及碳化程度進行檢查，針對較嚴重的質量缺陷，由設計人員提出處理方案。
　　
　　圖1施工工藝流程
　　1.2熟悉施工圖紙，進行圖紙會審與設計交底。
　　1.3了解、分析加固施工期間的溫度、濕度等狀況與施工環境(灰塵、光線、通風等)，編制加固施工專項方案，對加固構造措施和加固節點進行深化設計，報相關單位審核、批準后方可施工。
　　1.4原材料的購置。
　　1.5對被加固結構盡量卸除活荷載。
　　2被加固構件的整修
　　2.1施工前應按設計圖紙在需加固部位定位、放線;對外觀檢查中發現的裂縫進行處理:寬＜1.0mm的裂縫，宜注射環氧樹脂漿液封閉;對≥1.0mm的裂縫，可壓注微膨脹水泥漿液修補。
　　2.2用混凝土角磨機、砂紙等機具除去表面疏松、蜂窩、浮漿、油污等雜質至結構密實處，用無油壓縮空氣清除構件表面浮塵，若發現外露鋼筋有銹蝕，需進行除銹處理。
　　2.3對經過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分，用高于原構件混凝土強度的環氧砂漿進行修補、復原、達到表面平整;棱角部位，用磨光機磨成圓角，圓角半徑不得小于20mm。
　　3界面處理
　　用脫脂棉沾丙酮擦試構件表面，至沒有明顯的浮塵為止。
　　4配制底涂膠或結構膠粘劑
　　將主劑和固化劑按規定比例稱量準確后放入容器內，用攪拌器拌合均勻，使膠無色差。一次調和量應以在可使用時間內(一般情況下為40min)用完為準，超過可使用時間不得再用。在底涂樹脂或結構膠粘劑中嚴禁添加溶劑，含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾筒不得使用。
　　5修補找平
　　用滾筒刷均勻地涂抹底涂樹脂，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或流淌、氣泡，等膠固化后，若構件表面有凝結凸起時，用砂紙磨光，磨光后若露出混凝土基面，應再補涂樹脂。構件表面麻面、小孔等應用找平樹脂填平，修復至表面平整。內角、段差、起拱等要用找平樹脂填補，使之平順。在修補找平時，要在氣溫5℃以上，相對濕度＜85%的條件下施工。
　　6粘貼碳纖維片材
　　6.1碳纖維片材粘貼環境構件表面干燥，氣溫在5℃以下，相對濕度＞85%時，應采用噴燈烘烤混凝土面至干燥，否則，不得施工;作業場所應無風沙、粉塵，且不受日曬、雨淋和化學介質污染。
　　6.2碳纖維片裁剪、粘貼時防彎折與脫絲措施用鋼直尺與壁紙刀按規定尺寸裁切碳纖維片，每段長度宜≤6m，碳纖維片的裁切數量應以當天的用量為準。碳纖維片裁切時應預先在裁切位置粘貼寬膠帶，在寬膠帶正中位置進行裁切，以使裁切后碳纖維片的斷頭齊整不脫絲。
　　6.3貼片位置按設計要求定位、劃線。
　　6.4粘貼過程貼片前用滾筒刷將膠均勻涂抹于粘貼部位，涂量依施工部位及施工面的粗糙程度而變化。在搭接、拱起、拐角等部位以及殘缺修補處要多涂一些，但是必須涂抹均勻，不得漏刷、流淌或出現氣泡，粘膠層厚度為(1.5±0.5)mm。在粘膠上平整鋪上碳纖維片材后，用特制光滑輥子沿纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，對角隅處應向著角隅滾壓，對拱起的部位要向相反的方向滾壓，以去除氣泡，使粘結樹脂均勻充分滲浸入碳纖維束中。若只粘貼一層碳纖維片，則待碳纖維表面指觸干燥后，用滾筒刷在碳纖維片材面上均勻涂抹粘結樹脂，涂膠厚度為(1.2±0.5)mm。滾筒應刷沿碳纖維方向用力滾壓多次，使碳纖維片內部補充、滲浸黏結樹脂。如圖2所示。
　　
　　圖2貼完第1層
　　6.5需粘貼2層碳纖維片時，必須在首層修補完空鼓并在粘結樹脂達到指干狀態時立即貼下一層。若延誤時間超過1h，則應等待12h后，方可重復上述步驟繼續進行粘貼，但粘貼前應重新將碳纖維表面上的灰塵等擦拭干凈。
　　7防護面層施工
　　在最外一層碳纖維片的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料，對碳纖維進行表面防護。
　　8養護
　　在每道工序后、樹脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮擋，并防止貼片受到硬性沖擊。當樹脂固化期間氣溫可能會降低到5℃以下時，可采用低溫固化樹脂，或采取有效的加溫措施。粘貼碳纖維片后，需自然養護約24h達到初期固化，并保證固化期間不受干擾。碳纖維片粘貼后達到設計強度所需自然養護的時間為:平均氣溫≤10℃時，需要2周;平均氣溫在10～20℃時，需要1～2周;平均氣溫＞20℃時，需要1周。
　　9涂裝
　　對修復補強的構件有外觀要求時，可在表面防護層上涂刷所需色彩或設計要求的涂料。涂裝應在樹脂固化后進行，并應遵守所用涂料的相關標準和施工規定。修復補強構件需防火時，可在樹脂固化后按設計要求涂刷耐火涂層。
　　四、質量管理
　　1材料的購置、供應與檢驗
　　碳纖維布和膠結材料應按工程用量一次性進場到位，并具有產品出廠合格證。原材料應與施工氣候狀況與施工環境相適應、符合設計要求并注意碳纖維片材與膠粘劑的適配性。各項性能指標應符合《混凝土結構加固設計規范》GB50367—2006的要求。碳纖維在運輸、儲存中不得受擠壓、嚴禁彎折，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結材料應陰涼密閉儲存。
　　2施工過程的管理
　　各工序的施工質量，由工長負責指導、監督。每一工序完成后督促操作小組自檢，確認合格并提請技術人員檢查認可后才能進行下道工序，否則必須返修至合格為止。貼片前及以后，還應請業主代表和監理人員檢查，作貼片數量與質量的簽認。
　　3碳纖維粘貼的質量檢驗
　　3.1目測碳纖維片表面應平整、無褶皺、翹起、松脫現象，纖維的方向、層數應符合設計規定。
　　3.2實測貼片位置中心偏差≤10mm、長度負偏差≤15mm。受力方向(順纖維方向)搭接長度≥200mm，非受力方向搭接長度≥100mm，各幅及各層之間的搭接部位必須錯開至少500mm。與混凝土之間總有效粘結面積不應低于95%。空鼓檢測方法:用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維布表面，每1m2抽檢≥2處，對空鼓范圍用筆做出標記。若每1m2內有＜10個直徑10mm～30mm的空鼓，可不修補;下列情況必須進行修補:每1m2有≥10個直徑10mm～30mm的空鼓或全部為直徑＞30mm的空鼓、在2000mm2范圍內或在長度≤200mm內有≥5個直徑為10mm～30mm的空鼓。
　　3.3檢測仰貼條件下碳纖維片與混凝土的正拉粘結強度、碳纖維片材間層間剪切強度必須見證抽樣作適配性檢測，檢測方法與檢測結果應符合《混凝土結構加固設計規范》的要求，若檢測不合格，應揭掉重貼，并重新按上述要求檢查。
　　4空鼓處理方法
　　當碳纖維片的單個空鼓面積＜10000mm2時，可采用針管注膠的方式修補;單個空鼓面積＞10000mm2時，宜在空鼓處沿纖維方向切入2～3刀，用橡膠刮板、毛刷沾上適量粘結樹脂，填進割開的縫內，重新搭接貼上等量的碳纖維片，搭接寬度應≥100mm;當貼片完全固化后，無法用割刀切開或注入樹脂，或碳纖維片表面出現褶皺或松弛時，應用打磨機削去不良部分，不平時用環氧膩子等補平，再以其為中心在外重新粘貼2～3層碳纖維片，外層覆蓋內層每端不少于50mm。
　　5施工注意事項
　　5.1膠粘劑對碳纖維的加固起著關鍵的作用，它既要確保各層碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維片與混凝土結構共同工作，從而達到加固的目的。所以，必須特別重視碳纖維的粘貼質量。
　　5.2單層碳纖維片的單位面積碳纖維質量越大或者片材越寬，施工時浸漬樹脂越不容易完全浸透，施工質量就越難以保證。所以，在設計和施工時，都應盡量使用寬度較小的碳纖維片，并在確保粘膠涂量的基礎上，必須用特制光滑輥子沿著纖維方向在碳纖維片上反復滾壓多次。
　　五、施工安全
　　1碳纖維為導電材料，施工碳纖維片材時應遠離電氣設備及電源，或采取可靠的防護措施。
　　2碳纖維片材配套樹脂的原料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。樹脂的配制和使用場所，應保持通風良好。
　　3現場施工人員應采取相應的勞動保護措施。
　　六、結語
　　本工程加固使用碳纖維片材1135m2，經現場抽樣按設計荷載堆載檢測，結構變形在設計允許范圍內，達到了預期的效果。