建筑工程混凝土加固碳纤维复合材料应用

建筑工程混凝土加固的碳纤维复合材料的应用
【摘要】建筑工程混凝土裂缝是民用建筑中普遍存在的问题，是目前较难克服的质量通病之一。

而使用碳纤维复合材料对混凝土结构进行有效的加固，是一种具有高技术含量和全新的建筑结构加固方法。

本文分析了建筑工程混凝土裂缝产生的原因，并提出碳纤维复合材料对建筑工程混凝土加固的防治及处理措施。

【关键词】建筑工程混凝土裂缝危害；碳纤维复合材料；预防处理
一、建筑工程混凝土裂缝的危害
1.1严重危及安全
建筑工程混凝土裂缝宽度不允许超过规范允许值（0.3mm），如果出现这种裂缝，应由设计单位根据具体情况出具处理方案进行处理。

1.2减短使用寿命
现浇钢筋混凝土板出现裂缝，虽对结构安全影响不大，但因裂缝致使板内钢筋失去混凝土保护而直接与空气接触，钢筋锈蚀，缩短钢筋混凝土板使用寿命。

1.3影响生活、生产
现浇钢筋混凝土板一旦产生裂缝，楼面就有可能渗漏并产生污染，影响正常使用和美观，有时，裂缝宽度虽在允许范围值内，但总是给使用人造成一定的心理恐惧。

二、建筑工程混凝土裂缝产生的原因
2.1设计原因
（1）楼板厚度不够，致使楼板挠度过大而产生裂缝。

（2）使用钢筋直径较大、钢筋间距太稀，形成平面尺寸相对较大的素混凝土，易产生裂缝甚至稍受冲击即穿孔。

（3）板面抵抗负弯矩钢筋尾部处楼面开裂，而在房屋转角处产生双向应力，没有配置构造筋或构造筋数量（断面面积）不够，易形成45度斜裂缝。

笔者自住套房客厅长6000mm，宽4800 mm，在进行装修前曾发现一条距墙角约1500 mm、距纵墙约1000 mm、距横墙及梁（一向为简支梁）约1200 mm的椭圆形裂缝，几乎连通，裂缝宽度远超过0.3 mm，用脚瞪踩时楼板整体颤抖严重。

（4）因建筑设计注重造型和功能，致使楼板平面不规则，形状突变，因热胀冷缩或受力变化时，结构薄弱处应力集中产生裂缝。

（5）荷载取值不当也是钢筋混凝土板开裂的原因之一，一是设计人员在进行配筋计算时，只根据承载力来确定配筋量，忽略了正常使用阶段承受荷载引起的裂缝宽度计算、验算，以致产生裂缝。

二是设计时未充分考虑施工或装修荷载，以致施工过程中楼板开裂。

2.2施工原因
（1）现浇钢筋混凝土板厚度达不到设计要求。

（2）钢筋用量（包括大小、数量、长度等）达不到设计要求，或者等面积等强度替换，单根钢筋截面面积较大以致钢筋间距太稀。

（3）钢筋位置不正确。

一是绑扎时，钢筋所处标高位置不正确，保护层过厚，减小了钢筋混凝土板的有效厚度，二是施工过程中的人为踩踏等使得钢筋变形或位移。

（4）钢筋特别是抵抗负弯矩的悬臂钢筋不按施工规范施工，间点或多点绑扎一点，钢筋绑扎不牢固、松松垮垮，混凝土浇筑时造成钢筋变形或移位。

（5）混凝土强度等级达不到设计要求。

（6）混凝土配合比不正确，水灰比过大，骨料级配不合理，骨料含泥或含杂质超标等都可能导致楼板开裂。

（7）混凝土过分振捣，粗骨抖下沉，上部水泥“浮浆”过厚，脱水干缩开裂。

（8）混凝土养护不及时，不到位，特别是采用钢模板时，养护不及时易产生收缩裂缝。

（9）混凝土浇筑前，模板湿水不充分，特别是木模板过于干燥，吸水快、吸水量大，致使缩塑性收缩裂缝。

（10）模板支撑不牢或有支撑间距太大，混凝土浇筑或凝结过程中支撑下沉、模板变形，致使钢筋混凝土板开裂。

2.3其他方面的原因
（1）水泥水化热的作用。

对于现浇钢筋混凝土板来说，不属于大体积混凝土，对开裂影响较小。

（2）装饰装修。

二次装修时，不征得原设计单位同意或认可，改变或破坏原结构，改变受力特征，在现浇钢筋砼楼板上开槽、打
洞、任意增加装饰荷载、过多或集中堆放装饰装修材料，致使楼板开裂。

三、碳纤维复合材料在建筑工程中加固方面的具体运用
3.1碳纤维材料结构加固的具体适用范围
在现实生活中，碳纤维材料可以在多种结构类型进行有效地采用，加强对各种结构部位进行有效的加固和修补，例如桥梁、楼板、顶柱、屋架以及桥墩等多种结构；与此同时，一些砖砌体的某些力学性能，也可以碳纤维材料进行加固。

3.2碳纤维片材加固修复混凝土结构的具体规范
通常而言，在实际的工程中使用碳纤维片材进行粘贴同时对混凝土结构进行加固时，应该使用与之相配套的粘结材料，从而将碳纤维片材粘贴在一起，来有效的增强碳纤维片材的承受拉力，从而能够同混凝土的变形进行协调，来与之共同受力，实现加固的功能。

3.3碳纤维片材对混凝土结构构件进行加固的具体操作方式
在现实生活中，面度桥梁和楼板等构件进行受弯加固时，要求碳纤维的方向同需要加固地方的受到拉力的方向保持一致，可以采取封闭式料贴方式、u形粘贴方式或者侧面粘贴方式对桥梁与柱结构构件进行受剪加固，在实际操作中，需要碳纤维的方向同构件的轴向实现垂直。

在得到可靠的依据时，可以选取其它相关形式对其它受力状况的混凝土结构开展有效的加固。

具体而言没在使用粘贴碳纤维对混凝土结构进行加固时，应该遵循相关国家标准，使用概率理念，并且以此作为基础，利用极限状态的设计方法施行承载能力
的极限状态计算，同时还要针对正常使用的极限状态进行有效的验算。

对于钢筋与混凝土材料，可以结合其检测所得到的实际的强度，并且依照国家现在施行的相关标准，针对其相应的材料强度进行有效的设计。

在现实生活中，要求碳纤维材料应该结合构件所能够达到的极限状态进行有效的应变，结合线弹性的应力与应变关系来确保相应的应力。

具体而言，则要求碳纤维片材的选取，应该根据生产厂商所提供的保证不少于95%的合格率来进行抗拉强度的标准，当使用粘贴碳纤维材料对相关结构采取有效的加固管理时，要充分的考虑到对其进行加固之后其结构中其它构件或者构件的其它性能有可能带来的影响。

使用粘贴碳纤维片材对相关结构进行加固时，应该有效的发挥其卸除作用，具体而言则是卸掉其在结构上面的活荷载。

若是不能够在完全卸载的条件下采取加固措施时，则应该充分的考虑到二次受力的影响。

结束语
随着经济的进步和社会的不断发展，极大的促进了碳纤维加固技术在建筑工程中应用和普及，也促进了当前国内粘贴碳纤维材料需求量的迅速提高，在这一方面则显示了碳纤维材料在国内建筑工程加固方面的广阔应用前景，同时也预示着未来人类社会在材料应用上会从钢铁时代转入到一个碳纤维材料广泛应用的时代。

参考文献：
[1]高艳梅.林亚君.混凝土裂缝控制与防治的探讨[j].吉林工程技术师范学院学报，2009，7（05）：28-30.
[2]赵爱书.赵浩.探讨混凝土裂缝产生原因及控制措施[j].科技信息，2010，12（08）：54 -60.
[3]李小娟。

混凝土裂缝的产生原因及控制措施初探[j].科技信息，2010，8（22）：89-92.
[4]郭仕万.肖欣.赵和平.混凝土施工中的裂缝控制[j].山水科技，2000，2（04）：15-18.
[5]王德仁.混凝土施工裂缝原因及防止措施[j].黑龙江科技信息.2010，8（13）：27-34.。