近年來(lái)，結構修復、補強技術(shù)廣泛應用于橋梁、隧道以及工業(yè)民用建筑中的鋼筋砼梁、板、柱及剪力墻結構。特別是采用碳纖維修復補強技術(shù)時(shí)更獲得具大成功，其產(chǎn)品性能優(yōu)異，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，與傳統方法相比較，有更大的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益。某工程框架柱的加固補強，采用該項技術(shù)，取得了良好效果。

　　一、特點(diǎn)

　　1、碳纖維片材輕質(zhì)高強：其抗拉強度比普通鋼材高8～10倍，將它用粘結樹(shù)脂與結構粘貼后形成一體，能可靠地與鋼筋混凝土共同工作，有優(yōu)異的補強效果，而結構自重的增加幾乎可以忽略。

　　2、抗腐蝕：碳纖維能有效地防護構件的混凝土和鋼筋免職受酸、堿、鹽、水等介質(zhì)的腐蝕。

　　3、耐老化：碳纖維與膠結構本身及經(jīng)其補強的構件可以長(cháng)期承受紫外線(xiàn)、核幅射；長(cháng)期在-54～80℃下使用，強度不會(huì )降低；經(jīng)加速暴露老化試驗驗證可歷時(shí)40年性能不變；且在表面涂裝后，耐用性更加突出。

　　4、保持結構原狀，外形美觀(guān)：碳纖維片材便于隨構件原形貼附，基本不改變構件斷面尺寸，貼片后表面可以涂刷、粘貼飾面材料、防火材料。

　　5、施工簡(jiǎn)便、快捷：采用傳統的加固補強方法，如包混凝土法、粘鋼法，均需進(jìn)行大量剔鑿、植筋、焊接、澆混凝土作業(yè)，碳纖維片材施工卻不需要。因此，它對施工空間要求很低，便于狹窄空間作業(yè)，施工快捷，對生產(chǎn)、使用的干擾很小。

　　二、工藝原理

　　碳纖維片材是用抗拉強度極高的碳纖維絲“拉拔”成型，單向排列，并經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂預浸而成的結構增強復合材料。將它用粘結樹(shù)脂作為粘結劑，沿受力方向或垂直于裂縫方向粘貼在受損構件表面，粘結劑作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復合體。使增強貼片與原有鋼筋共同受力，增大了結構抗拉或抗剪能力，能有效地提高強度、剛度、抗裂性和延性。整個(gè)工藝的關(guān)鍵在于碳纖維片材粘結的緊密、牢固，保證與原結構形成整體，能夠共同工作。

　　三、適用范圍

　　碳纖維片材修復、補強、加固適用于隧道、橋梁及各類(lèi)工業(yè)民用建筑

　　中鋼筋混凝土梁、板、柱、剪力墻結構、涵洞、襯砌、鋼筋混凝土煙囪、筒倉、水池、罐體等，由于設計、施工、使用、老化或某種浸蝕、災害造成的損壞，以及因超載所致的承載力不足。

　　四、主要材料

　　1、碳纖維片材的規格及性能（表略）。

　　2、底層涂料的規格及性能（表略）。

　　3、環(huán)氧膩子的規格及性能（表略）。

　　4、浸漬樹(shù)脂的規格及性能（表略）。

　　五、主要工、機具

　　1、畫(huà)線(xiàn)工具：墨斗、卷尺、水平議、鉛錘；

　　2、切削工具：角向砂輪、錘子、鑿子、鉆、鏨子；

　　3、碳纖維片切割工具：卷尺、鋼直尺、壁紙刀；

　　4、調和涂刷工具：臺秤、攪拌容器、橡膠抹子、滾筒刷子、油漆刷、攪拌器、托灰板；

　　5、工具：羅拉（專(zhuān)用工具）、橡膠刮板、塑料刮板；

　　6、安全用具：安全帽、安全帶、防護眼鏡、橡膠手套、口罩；

　　7、施工管理用器具：R量尺、溫濕度計；

　　8、其它：空壓機、通風(fēng)設備、養護復合材料、棉紗。

　　六、施工工藝

　　1. 工藝流程

　　2. 操作要點(diǎn)

　　2.1 混凝土基底處理

　　2.1.1 將混凝土構件表面的殘缺、破損部分清除干凈達到結構密實(shí)部位。

　　2.1.2 檢查外露鋼筋是否銹蝕，如有銹蝕，進(jìn)行必要處理。

　　2.1 對經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分，進(jìn)行修補、復原。

　　2.1.4 裂縫修補：縫寬小于0.20mm的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂抹封閉；大于0.20mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。

　　2.1.5 將構件表面凸出部分（混凝土構件交接部位、模板的段差）打磨平整，修復后的段差要盡量平順。

　　2.1.6 棱角部位，用磨光機磨圓角，圓角半徑≥30mm.

　　2.1.7 對清洗過(guò)的混凝土構件進(jìn)行圍擋，并讓其充分干燥。

　　2.2 刷底層涂料

　　2.2.1 把底層涂料的主劑和固化劑按規定比例稱(chēng)量準確后放入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調和量應以要使用時(shí)間內用完為準。

　　2.2.2 在底層涂料中嚴禁加溶劑，含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾筒不得使用。

　　2.2.3 用滾筒刷均勻地涂抹底層涂料。

　　2.2.4 涂料指觸時(shí)間因氣溫不同，一般在3h到24h之間變化。

　　2.2.5 底層涂料固化后，在表面上有凸起部分時(shí)，要用砂紙磨光。

　　2.2.6 根據施工部位的溫度、濕度選擇適當的底層涂料，在氣溫底于5℃，相對濕度RH>85%，混凝土表面含水率>8%，有結露可能而無(wú)有效措施時(shí)，不得施工。

　　2.3 構件表面的殘缺修補

　　2.3.1 構件表面凹陷部位應用環(huán)氧膩子填平，修復至表面平整。

　　2.3.2 接槎部位要用環(huán)氧膩子填補，使之平順。在殘缺修補中使用環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，要在氣溫5℃以上，相對濕度RH<85%的條件下施工。膩子刮平后，表面仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。

　　2.4 貼碳纖維片材

　　2.4.1 確認粘貼表面干燥。氣溫在5℃以下，相對濕度RH>85%時(shí)不得施工。

　　2.4.2 碳纖維應用鋼直尺與壁紙刀按規定尺寸進(jìn)行切斷，每段長(cháng)度一般不超過(guò)6m為宜，若要使用更長(cháng)的片材時(shí)，除精心防止彎折外，對脫泡、滲浸過(guò)程必須加倍謹慎操作。為防止片材在保管過(guò)程中損壞，片材的裁切數量應按當天的使用量為準。

　　2.4.3 碳纖維的縱向接頭必須搭接10cm以上，且該部位應多涂粘結樹(shù)脂，碳纖維橫向不需要搭接。

　　2.4.4 粘結樹(shù)脂的主劑與固化劑應按規定的比例稱(chēng)量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調和量應以在可使用時(shí)間內和完為準。

　　2.4.5 貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘結樹(shù)脂，稱(chēng)為下涂，下涂的涂量標準如下：

　　200g/m²的碳纖維片，400～500g/m²

　　300g/m²的碳纖維片，500～600g/m²

　　2.4.6 貼片時(shí)，在碳纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉（專(zhuān)用工具）沿著(zhù)纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使樹(shù)脂滲浸入碳纖維中。

　　2.4.7 碳纖維片施工30min后，用滾筒刷均勻涂抹粘結樹(shù)脂，稱(chēng)為上涂，上涂涂量標準如下：

　　200g/m²的碳纖維片，200～100g/m²

　　300g/m²的碳纖維片，300～200g/m²

　　2.4.8 進(jìn)行空鼓檢查，并進(jìn)行處理。

　　2.4.9 如需粘貼多層碳纖維，重復以上步驟。

　　2.4.10. 如碳纖維片施工不符合質(zhì)量標準，則需進(jìn)行相應處理。其中空鼓處理方法如下：

　　注入粘結樹(shù)脂法：在大纖維片上打開(kāi)兩個(gè)以上的小孔，使用注射器注入粘結樹(shù)脂（或低粘度型樹(shù)脂）。

　　割刀切入填充樹(shù)脂補修法：沿纖維方向切入2～3刀，用橡膠刮板、毛刷沾上適量樹(shù)脂，填進(jìn)割開(kāi)的縫內。

　　補丁修補法：當貼片完全固化后，且無(wú)法用割刀切開(kāi)或注入樹(shù)脂時(shí)；或出現褶皺和松弛時(shí)，應采用此方法割去不良部分，重新粘貼碳纖維片。

　　2.5 養護

　　2.5.1 粘貼碳纖維片后，需自然養護24h達到初期固化，應保證固化期間不受干擾。

　　2.5.2 在每道工序以后樹(shù)脂固化之之前，宜用塑料薄膜等遮擋以防止風(fēng)沙或雨水侵襲。

　　2.5.3 當樹(shù)脂固化期間存在氣溫降低到5℃以下的可能時(shí)，可采用低溫固化樹(shù)脂，或采取有效的升溫措施。

　　2.5.4 碳纖維片材粘貼后達到設計強度所需自然養護的時(shí)間：

　　平均氣溫在10℃以下時(shí)， 需2周；

　　平均氣溫在10～20℃之間，需1～2周；

　　平均氣溫在20℃以上時(shí)， 需1周；

　　在此之間應防止貼片受到硬性沖擊。

　　2.6 涂裝

　　2.6.1 若加固補強構件需要防火時(shí)，可在樹(shù)脂固化后按業(yè)主要求涂刷耐火涂層。

　　2.6.2 對加固補強構件有外觀(guān)要求時(shí)，可在補強后涂刷所需色彩和質(zhì)量的涂層。

　　2.6.3 涂裝應在樹(shù)脂初期固化后進(jìn)行，并應遵守所用涂料的相關(guān)標準和施工規定。

　　2.6.4 對新材料新工藝的涂裝，事前要做好充分研究，必要時(shí)應進(jìn)行試驗，確認后方可正式使用。

　　七、施工管理與勞動(dòng)組織

　　1.施工管理

　　1.1 項目管理：負責根據加固補強

　　設計文件制定施工組織設計，按計劃負責人力、材料、機具和資金等準備，組織施工并對工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全、物資供應、生活安排、工程的交工驗收及結算全面負責。

　　1.2 技術(shù)管理：負責為加固補強設計和技術(shù)組織措施的實(shí)現，做好技術(shù)交底、貫徹施工規程與質(zhì)量標準等工作，為工序檢查和隱蔽工程驗收確認把關(guān)，處理施工中發(fā)生的變更和其他技術(shù)問(wèn)題。

　　1.3 作業(yè)管理：按操作工序劃分作業(yè)組，分別負責加固補強的構件打磨、涂刷樹(shù)脂、缺陷修補、裂縫封閉、貼片、養護等操作過(guò)程。

　　八、質(zhì)量要求

　　1.所有進(jìn)場(chǎng)材料，包括碳纖維片材和膠結材料，符合質(zhì)量標準，并具有出廠(chǎng)產(chǎn)品合格證，符合本工程加固補強設計要求，適合現場(chǎng)溫度、濕度條件的材料。

　　2.碳纖維片粘貼的質(zhì)量檢查標準：

　　2.1 下涂與上涂滲入碳纖維束良好。

　　對裂縫必須處理：縫寬<0.20mm的用環(huán)氧樹(shù)脂涂抹封閉，縫寬>0.20mm用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。

　　2.2 碳纖維片材粘結密實(shí)。

　　2.3 對于直徑在10～30mm以下的空鼓，每平方米少于10個(gè)為合格；若每平方米在10個(gè)以上，則認為不合格，需進(jìn)行修補；對于直徑在30mm以下的空鼓，只要出現即認為不合格，需要進(jìn)行修補。

　　2.4 順纖維方向搭接長(cháng)度不小于10cm.各層之間的搭接部位不得位于同一條直線(xiàn)上，層間必須錯開(kāi)至少50cm.

　　2.5 碳纖維片材規格、貼片位置、長(cháng)度、寬度、纖維方向、層數符合設計規定。

　　3.養護嚴格遵守自然養護的時(shí)間要求。

　　4.涂裝符合合同規定或業(yè)主要求及相應的施工驗收規定。

　　九、工程實(shí)例和效果

　　北京金融街某工程，建筑面積11.6萬(wàn)m²，由于設計變更，加層4層，使得局部框架受力不能滿(mǎn)足設計要求，因此，對其中8根直徑為1200～1300mm柱子，采用碳纖維片材進(jìn)行補強加固處理，很好地滿(mǎn)足了設計要求，并效地保證了工期和施工質(zhì)量。