碳纤维结构加固技术
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贴在混凝土构件需补强加固部位表面 ， 树脂 固化后与原构件 形成新的受力体并共同工作 ， 从而起到加 固作用。 碳纤维材料 （ Ｆ Ｐ Ｃ Ｒ ）用于混凝土结构加固修补的研 究始 于２世纪 ８年代 ，该项技术在日本 ，美国等发达国家已被广 Ｏ ０ 泛应 用。目前除 了在混凝土中应用以外 ，正逐 渐推广到砌体 结构 ， 钢结构 ，甚至木结构的加固修复之 中。
碳纤维结构加固技术
■ 裘 泳
随着时间的变化 ，建筑结构 的修补问题不容忽视 ，目前 国内外许多建筑都 面临着这一问题 。碳纤维加固修补结构 技
复等。
术是近年来比较新型的一种结构加固技术，它是采用碳纤维 片材 （ 高强度或高弹性模量的连续碳纤维 ，单 向排列成束 ， 用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤 维布 ， 称碳纤维片材 ）， 片材 用专 门配制的粘贴树脂粘 统 将
１ ． 基本特点 、适用范wk.baidu.com、加固方式
１ 特点 １
１ Ｊ 固方式 ．］ ３Ｏ 在梁 、板构件的受拉 区粘 贴碳纤维片材进行受弯加固 ， 纤维方向与加固处 的受拉方向一致。 采用封闭式粘贴 、Ｕ 形粘
贴 或侧面粘贴对梁 、柱构 件进 行受剪加 固，纤维方向宜与构 件 轴向垂直。 采用封闭式粘贴对柱进 行抗震加固 ，纤维方向 与柱轴 向垂 直。 当有可靠依 据时 ， 纤维片材 也可用于其它 碳 形式和其它受力状况的混凝土结构构件 的加固。
坏。
当采用粘 贴碳 纤维 片材对结 构或构件进行 加固时，应 考 虑加 固后对结构中其它构件或构件 的其它 性能可能产 生的影 响。 用粘贴碳 纤维片材进行结构加 固时 ，宜卸除作用在结 采 构上的活荷载 。如不能在完 全卸载条件下进行加 固 ，应 考虑 二次受力 的影响。 在受弯加 固和 受翦 加固时 ，被加 固混 凝土 结构和构件 的实际混凝土强 度等级不应低于 Ｃ １。采用封 闭 ５ 粘贴碳纤维片材加 固混凝土柱时 ， 混凝土 强度等级不应低 于
般来说 ，在桥板上的加 固，需要粘贴至梁腋处。 纤维布互相衔接 （ 接长 ）的部位采取重叠结构 ， 叠部 重 分长度为不小于 １ ｃ ｍ。 Ｏ
一
４小结 ．
碳纤维片材沿其纤维方 向折直角会导致应力集 中，影响 其强度发挥。施工ＢＩ－ １￣ ， 角部磨成圆角 ， 可减少应力集 中 ， 碳 纤维片材的强度基本不受影响。
环境 的配套树 脂或采用升温处理措施。施工时应考虑环境湿 度对树 脂 固化 的不 利影 响。在 表面处 理和 粘贴碳纤 维片材 前，应按加固设计部位放线定位。 树脂配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容 器中 ， 用搅拌器均 匀搅 拌至色泽均匀。搅 拌用容器 内及搅拌 器上不得有 油污 及杂质 。应根据 现场实际环境温度决定树脂 的每次拌合量 ，并按使用要求严格控制使用时间。 碳纤 维应 贴于梁 的受 拉区 的下缘 ，如 需要贴 于梁侧 面 时 ，宜限于 １ 梁高的范围 ，对侧面的碳纤面积应乘 以折减系 ， ４ 数。 碳纤维粘贴层数不宜超过五层 ；对多层碳纤应考虑共同 工作 系数 的折 减 ， 碳纤层数过多将导 致混凝土 结构 的脆性破
补强物薄而轻 ，几乎不 增加原结构尺寸及 自身重量 ； 施 工简便、快捷 ；抗酸碱盐类介质 的腐蚀 ，应用面厂 ；可以有 效地封闭混凝土结构 的裂缝 ， 延长结构的使用寿命 ；易于保 持结构原状 ； 碳纤维片具有良好的耐久性能。
１ 适用范围 ． ２
钢筋混凝土构件抗弯加固、钢筋混凝土梁柱构件的抗剪 加固 、 混凝土柱的抗震加固、 砌体的抗震加固、钢结构损伤修
（ 作者单位 ：浙江省二建建设集 团有限公 司）
３１ ．施工质量易保证
碳纤维片材加 固混凝土结构技术 的施 工操作方便 ，在正 常施 工条 件 下碳 纤 维 片 材 的有 效 粘 结 面积 基 本 可 以达 到
３施工情况 ．
运 用该 技术施 工时对环境 的干扰 影Ｏ ． ，符合现代工 ＭＰ ｄ＼
程建设对施工技术 的要 求，有利于环境保护 ， 与传统 的加 固 技术相比 ， 碳纤维片材加 固混凝土技术 及有 良好 的综合性能 和经济性能。从长远看 ，该技 哿 在结构加 固领域 占据主导 地位。
成 品 的 碳 纤 维 片 材 是 一 种 织 物 ，其 幅 宽 可 以 为 ２ ｃ ０ ｍ、 ３ｃ ０ ｍ、５ ｃ ０ ｍ不等 ，长 度为 ５ ０～１ Ｏ Ｏ ｍ，卷状包 装 ，现场 使
按设计 要求 的尺 寸及层 数裁 剪碳纤 维布 ，除 非特殊 要 求 ，碳纤维 布长度 一般应 在３ ｍ之 内。 配 、搅拌 粘贴材 料 调 Ｆ胶 （ Ｒ 使用方法与底胶 Ｆ 相 同 ），然后均匀涂抹于待粘贴的 Ｐ 部位 ， 搭接 、混凝土拐角 等部位 要多涂刷一些 。 在 粘贴碳 纤 维 ，在确 定所 粘贴部位无误 后剥 去离型纸 ，用特制滚子反复 沿纤维方向滚压 ，去除气泡 ， 并使 Ｆ 胶充分浸透碳纤维。多 Ｒ 层粘贴应重复上述步骤 ， 待碳纤维布 表面指触 干燥 方可进行 下一层 的粘贴。 在最后一层碳纤 维的表面均匀涂抹 Ｆ 胶 。 Ｒ 碳 纤维沿纤维方 向的搭接长度不得小于 １０ ｍｍ， Ｏ 碳纤维湍部固 定用横向碳纤维或粘钢固定。 ２． ．６ １ 保搠 口 固后的碳纤维表面应采取抹灰 或喷防 火涂 料 进行保护 。
碳纤 维粘 贴应有 可靠 的锚 固 ，锚 固长度应 通过 计算决
定，必要时可另加锚 固设施。
浸润 后的碳纤维 片材 用手轻压 贴于需 要的位 置 ，用橡皮 滚筒顺纤维方向均匀平衡压实 ，使树脂从两边溢 出 ， 保证碳 纤维片材 与结构之间密实无空洞 ，或者保证有效粘贴面积不
／＼ ９ ％。 ＪＴ ５ － －
并保持干燥。 ２． ．３ １ 涂底胶。按主剂 ： Ｊ ｌ２１ 固｛￣ ＝ ： Ｃ Ｊ 的比例将 主剂与固化剂 先后置于容器 中，用弹簧秤计量 ，电动搅拌器均 匀搅拌 ， 根 据现场实际气温决定用量并严格控制使用 时间 ， 一般 情况下 １内用完 。 ｈ 用滚筒刷将底胶 均匀涂刷于混凝土表面 ， 待胶 固 化后 （ 固化时 间视现场气温而定 ，以指触 干燥 为准 ）再进 行 下一工序施工 ，一般固化时间为２—３ 。 ｄ ２． ．４ １ 找平混凝土表面凹陷部位应用 Ｆ胶填平 ，模板 接头 Ｅ 等出现高度差的部位应 用Ｆ 胶填补 ，以尽量减小高度差。转 Ｅ 角处也应用Ｆ 胶修补成 光滑的圆弧，半径不小于 １ｍｍ。 Ｅ Ｏ
Ｃ１ ０。
混凝土表 面的处理 程度直接 影响加 固效果。表 面要 打磨 平整 直到露出新面 ，涂底层粘结剂前 ， 再用丙酮清洗一遍。 碳纤维片材一 定要 用粘 贴树脂浸透 ， 可能让粘结剂充 尽 分渗入碳纤维单丝之间的空 隙中 ， 提高各 单丝之 间的共 同工 作性能 。
碳纤维的分条粘贴加固的效果优于整幅粘贴。
２１ ．与粘贴
１０ ，且聊场检测方便 ，即使有小的空鼓，也可以用针管注 ％ ０ 胶法补救 ， 施工质量可以得到有效保证。 ３２ ．施工Ｔ－ Ｊ ￣ ． ＼ 在较小的空间中即可实施碳纤维片材 加固结构 的施 工 ， 除了混凝土表 面处理 时的灰 尘需要控 制以外 ， 对一 般结构物 的正 常使 用几乎无任何 干扰 。在 对桥 梁、道路进行碳纤维片 材加固施工时，可以不中断交通。 ３３ ．施工周期短 碳纤维片材加 固混凝土结构不需要大型机具、设备 ，在 保证施工质量和无 意外干扰 的前提下 ，同样 条件 下所需时间 不足 目前国内大量应 用的粘钢板方法所 需时间的 １２ ／。在施工 组织较好的情况下 ，１个工作日可以完成 １０ ｍ 的工作量。 ０ ０ Ｏ
２２ 乍 ．操１ 要求
用时可以根据 需要用剪刀或刀片将其任意裁剪 ，不像裁钢板 样需要专门的切割工具。根据有关统计资料，同为粘贴加 固工法 ，粘贴碳纤维片材是粘贴钢板施工工效的４ ８ 。 ～倍 ３４ ．需要注意的问题
一
施工 宜在 ５ 以上环 境温度条件下 进行 ，并应符合 配套 ℃ 树脂的施工使用温度环境温度１ ５ 吁 ℃时 ，应使用适 用于 『 氐温
２工艺流程及操作耍求 ．
２１ ． 工艺流程为 ：卸荷—基底处理一涂底胶一找平一粘贴 — 保护。 ２１ 卸荷。加固前对所加固的构件所处的结构单元范围 ．１ ． 的物体进行搬移尽可能卸荷 。对上层楼板所处的加固影响范 围内进行围栏１ 果 。 ２． ．２ １ 基底处理。对混凝土表层出现 剥落 、空 鼓、蜂窝 、 腐蚀等劣化现象的部位应予 以凿除 ， 对于较大面积的劣质层 在凿除后应用环氧砂浆进 行修复 。裂缝部位应首先进行封 闭 处 理 。用混 凝土角 磨机 、砂纸等 机具 除去 混凝土 表面 的浮 浆 、油污等杂质 ，对构件基面 的混凝土要打磨平整 ，尤其是 表面的凸起部位要磨 平 ，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨 成 圆弧状 （ ≥１ ｍｍ）。 Ｒ ０ 用吹风机将混凝土表面清理干净 ，
碳纤维结构加固技术
■ 裘 泳
随着时间的变化 ，建筑结构 的修补问题不容忽视 ，目前 国内外许多建筑都 面临着这一问题 。碳纤维加固修补结构 技
复等。
术是近年来比较新型的一种结构加固技术，它是采用碳纤维 片材 （ 高强度或高弹性模量的连续碳纤维 ，单 向排列成束 ， 用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤 维布 ， 称碳纤维片材 ）， 片材 用专 门配制的粘贴树脂粘 统 将
１ ． 基本特点 、适用范wk.baidu.com、加固方式
１ 特点 １
１ Ｊ 固方式 ．］ ３Ｏ 在梁 、板构件的受拉 区粘 贴碳纤维片材进行受弯加固 ， 纤维方向与加固处 的受拉方向一致。 采用封闭式粘贴 、Ｕ 形粘
贴 或侧面粘贴对梁 、柱构 件进 行受剪加 固，纤维方向宜与构 件 轴向垂直。 采用封闭式粘贴对柱进 行抗震加固 ，纤维方向 与柱轴 向垂 直。 当有可靠依 据时 ， 纤维片材 也可用于其它 碳 形式和其它受力状况的混凝土结构构件 的加固。
坏。
当采用粘 贴碳 纤维 片材对结 构或构件进行 加固时，应 考 虑加 固后对结构中其它构件或构件 的其它 性能可能产 生的影 响。 用粘贴碳 纤维片材进行结构加 固时 ，宜卸除作用在结 采 构上的活荷载 。如不能在完 全卸载条件下进行加 固 ，应 考虑 二次受力 的影响。 在受弯加 固和 受翦 加固时 ，被加 固混 凝土 结构和构件 的实际混凝土强 度等级不应低于 Ｃ １。采用封 闭 ５ 粘贴碳纤维片材加 固混凝土柱时 ， 混凝土 强度等级不应低 于
般来说 ，在桥板上的加 固，需要粘贴至梁腋处。 纤维布互相衔接 （ 接长 ）的部位采取重叠结构 ， 叠部 重 分长度为不小于 １ ｃ ｍ。 Ｏ
一
４小结 ．
碳纤维片材沿其纤维方 向折直角会导致应力集 中，影响 其强度发挥。施工ＢＩ－ １￣ ， 角部磨成圆角 ， 可减少应力集 中 ， 碳 纤维片材的强度基本不受影响。
环境 的配套树 脂或采用升温处理措施。施工时应考虑环境湿 度对树 脂 固化 的不 利影 响。在 表面处 理和 粘贴碳纤 维片材 前，应按加固设计部位放线定位。 树脂配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容 器中 ， 用搅拌器均 匀搅 拌至色泽均匀。搅 拌用容器 内及搅拌 器上不得有 油污 及杂质 。应根据 现场实际环境温度决定树脂 的每次拌合量 ，并按使用要求严格控制使用时间。 碳纤 维应 贴于梁 的受 拉区 的下缘 ，如 需要贴 于梁侧 面 时 ，宜限于 １ 梁高的范围 ，对侧面的碳纤面积应乘 以折减系 ， ４ 数。 碳纤维粘贴层数不宜超过五层 ；对多层碳纤应考虑共同 工作 系数 的折 减 ， 碳纤层数过多将导 致混凝土 结构 的脆性破
补强物薄而轻 ，几乎不 增加原结构尺寸及 自身重量 ； 施 工简便、快捷 ；抗酸碱盐类介质 的腐蚀 ，应用面厂 ；可以有 效地封闭混凝土结构 的裂缝 ， 延长结构的使用寿命 ；易于保 持结构原状 ； 碳纤维片具有良好的耐久性能。
１ 适用范围 ． ２
钢筋混凝土构件抗弯加固、钢筋混凝土梁柱构件的抗剪 加固 、 混凝土柱的抗震加固、 砌体的抗震加固、钢结构损伤修
（ 作者单位 ：浙江省二建建设集 团有限公 司）
３１ ．施工质量易保证
碳纤维片材加 固混凝土结构技术 的施 工操作方便 ，在正 常施 工条 件 下碳 纤 维 片 材 的有 效 粘 结 面积 基 本 可 以达 到
３施工情况 ．
运 用该 技术施 工时对环境 的干扰 影Ｏ ． ，符合现代工 ＭＰ ｄ＼
程建设对施工技术 的要 求，有利于环境保护 ， 与传统 的加 固 技术相比 ， 碳纤维片材加 固混凝土技术 及有 良好 的综合性能 和经济性能。从长远看 ，该技 哿 在结构加 固领域 占据主导 地位。
成 品 的 碳 纤 维 片 材 是 一 种 织 物 ，其 幅 宽 可 以 为 ２ ｃ ０ ｍ、 ３ｃ ０ ｍ、５ ｃ ０ ｍ不等 ，长 度为 ５ ０～１ Ｏ Ｏ ｍ，卷状包 装 ，现场 使
按设计 要求 的尺 寸及层 数裁 剪碳纤 维布 ，除 非特殊 要 求 ，碳纤维 布长度 一般应 在３ ｍ之 内。 配 、搅拌 粘贴材 料 调 Ｆ胶 （ Ｒ 使用方法与底胶 Ｆ 相 同 ），然后均匀涂抹于待粘贴的 Ｐ 部位 ， 搭接 、混凝土拐角 等部位 要多涂刷一些 。 在 粘贴碳 纤 维 ，在确 定所 粘贴部位无误 后剥 去离型纸 ，用特制滚子反复 沿纤维方向滚压 ，去除气泡 ， 并使 Ｆ 胶充分浸透碳纤维。多 Ｒ 层粘贴应重复上述步骤 ， 待碳纤维布 表面指触 干燥 方可进行 下一层 的粘贴。 在最后一层碳纤 维的表面均匀涂抹 Ｆ 胶 。 Ｒ 碳 纤维沿纤维方 向的搭接长度不得小于 １０ ｍｍ， Ｏ 碳纤维湍部固 定用横向碳纤维或粘钢固定。 ２． ．６ １ 保搠 口 固后的碳纤维表面应采取抹灰 或喷防 火涂 料 进行保护 。
碳纤 维粘 贴应有 可靠 的锚 固 ，锚 固长度应 通过 计算决
定，必要时可另加锚 固设施。
浸润 后的碳纤维 片材 用手轻压 贴于需 要的位 置 ，用橡皮 滚筒顺纤维方向均匀平衡压实 ，使树脂从两边溢 出 ， 保证碳 纤维片材 与结构之间密实无空洞 ，或者保证有效粘贴面积不
／＼ ９ ％。 ＪＴ ５ － －
并保持干燥。 ２． ．３ １ 涂底胶。按主剂 ： Ｊ ｌ２１ 固｛￣ ＝ ： Ｃ Ｊ 的比例将 主剂与固化剂 先后置于容器 中，用弹簧秤计量 ，电动搅拌器均 匀搅拌 ， 根 据现场实际气温决定用量并严格控制使用 时间 ， 一般 情况下 １内用完 。 ｈ 用滚筒刷将底胶 均匀涂刷于混凝土表面 ， 待胶 固 化后 （ 固化时 间视现场气温而定 ，以指触 干燥 为准 ）再进 行 下一工序施工 ，一般固化时间为２—３ 。 ｄ ２． ．４ １ 找平混凝土表面凹陷部位应用 Ｆ胶填平 ，模板 接头 Ｅ 等出现高度差的部位应 用Ｆ 胶填补 ，以尽量减小高度差。转 Ｅ 角处也应用Ｆ 胶修补成 光滑的圆弧，半径不小于 １ｍｍ。 Ｅ Ｏ
Ｃ１ ０。
混凝土表 面的处理 程度直接 影响加 固效果。表 面要 打磨 平整 直到露出新面 ，涂底层粘结剂前 ， 再用丙酮清洗一遍。 碳纤维片材一 定要 用粘 贴树脂浸透 ， 可能让粘结剂充 尽 分渗入碳纤维单丝之间的空 隙中 ， 提高各 单丝之 间的共 同工 作性能 。
碳纤维的分条粘贴加固的效果优于整幅粘贴。
２１ ．与粘贴
１０ ，且聊场检测方便 ，即使有小的空鼓，也可以用针管注 ％ ０ 胶法补救 ， 施工质量可以得到有效保证。 ３２ ．施工Ｔ－ Ｊ ￣ ． ＼ 在较小的空间中即可实施碳纤维片材 加固结构 的施 工 ， 除了混凝土表 面处理 时的灰 尘需要控 制以外 ， 对一 般结构物 的正 常使 用几乎无任何 干扰 。在 对桥 梁、道路进行碳纤维片 材加固施工时，可以不中断交通。 ３３ ．施工周期短 碳纤维片材加 固混凝土结构不需要大型机具、设备 ，在 保证施工质量和无 意外干扰 的前提下 ，同样 条件 下所需时间 不足 目前国内大量应 用的粘钢板方法所 需时间的 １２ ／。在施工 组织较好的情况下 ，１个工作日可以完成 １０ ｍ 的工作量。 ０ ０ Ｏ
２２ 乍 ．操１ 要求
用时可以根据 需要用剪刀或刀片将其任意裁剪 ，不像裁钢板 样需要专门的切割工具。根据有关统计资料，同为粘贴加 固工法 ，粘贴碳纤维片材是粘贴钢板施工工效的４ ８ 。 ～倍 ３４ ．需要注意的问题
一
施工 宜在 ５ 以上环 境温度条件下 进行 ，并应符合 配套 ℃ 树脂的施工使用温度环境温度１ ５ 吁 ℃时 ，应使用适 用于 『 氐温
２工艺流程及操作耍求 ．
２１ ． 工艺流程为 ：卸荷—基底处理一涂底胶一找平一粘贴 — 保护。 ２１ 卸荷。加固前对所加固的构件所处的结构单元范围 ．１ ． 的物体进行搬移尽可能卸荷 。对上层楼板所处的加固影响范 围内进行围栏１ 果 。 ２． ．２ １ 基底处理。对混凝土表层出现 剥落 、空 鼓、蜂窝 、 腐蚀等劣化现象的部位应予 以凿除 ， 对于较大面积的劣质层 在凿除后应用环氧砂浆进 行修复 。裂缝部位应首先进行封 闭 处 理 。用混 凝土角 磨机 、砂纸等 机具 除去 混凝土 表面 的浮 浆 、油污等杂质 ，对构件基面 的混凝土要打磨平整 ，尤其是 表面的凸起部位要磨 平 ，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨 成 圆弧状 （ ≥１ ｍｍ）。 Ｒ ０ 用吹风机将混凝土表面清理干净 ，