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摘要：碳纤维可用于混凝土结构抗弯、抗剪的加固，因此碳纤维结构加固技术广泛用于各类工业与民用建筑结构的防震、防裂、防腐的补强。本文介绍了碳纤维加固在博斯腾湖西泵站更新改造工程电机大梁和排架柱加固中的应用情况。
关键词：碳纤维；粘贴。
中图分类号：TV675文献标识码： A
1工程概况
博斯腾湖位于新疆博湖县境内，是我国最大的内陆淡水湖。博斯腾湖西泵站工程位于博湖西南角，1980年建成投入运行，经过30年的运行，博湖西泵站工程设备老化，部分建筑结构出现裂缝，影响和制约了泵站效益的发挥。
2010年博斯腾湖西泵站更新改造工程开工建设，工程加固方案为对部分电机大梁和主厂房排架柱采用碳纤维加固。电机大梁由电机主梁和次梁组成井字梁系，主梁支撑在中墩上，次梁固结在主梁上，主梁截面尺寸b*h=550*1000mm，次梁截面b*h=550*700mm。主厂房一共有二十根排架柱，排架柱在牛腿以下部分截面尺寸为600*800mm高7m，牛腿以上部分截面尺寸为600*400mm,高3.94m。
2碳纤维加固原理
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗裂和抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。
3碳纤维加固特点
碳纤维加固具有轻质、高强、抗腐蚀、耐老化、耐久性好、物理性能稳定等特点，并且施工简便，不需要大型施工机械和周转材料，易于操作，经济性好。因此，碳纤维结构加固技术广泛用于各类工业与民用建筑结构的防震、防裂、防腐的补强。
4施工工艺
定位放线→混凝土面层处理→涂刷底层树脂→找平处理→粘贴碳纤维片材→固化养护→质量检测
4.1定位放线
按设计要求在施工部位放线，为避免在用丙酮或酒精擦拭混凝土面时，对粘贴面的污染，放线时，边线应比粘贴面边线宽20mm。
4.2混凝土面层处理
4.2.1用电锤将原混凝土面层剔除（如有抹灰层，亦应剔除），露出原混凝土基层，用角磨机打磨混凝土表面浮浆层，由于混凝土表面可能存才脱离剂等化学物质，可能影响底胶的粘结性，所以基面打磨必须全面彻底，打磨宽度为每边比片材宽度多20mm，去除表面水泥灰浆直至露出混凝土坚实层，粗糙程度越大越好。如清除表面遇有蜂窝麻面，应用修补料将表面修补找平；如原混凝土有胀裂、裂缝、松散、钢筋锈蚀现象，先凿除松散部分混凝土，对钢筋进行除锈，然后采用环氧树脂做防腐处理，并用环氧胶泥作为找平材料填补平整。在填补环氧胶泥前，先在破口处涂刷一遍环氧胶泥作为粘接剂，以保证环氧胶泥与老混凝土粘接良好。
4.2.2梁边、墙角直角处应用角磨机进行倒角处理，转角的曲面半径应不小于20mm，转角处尽量打磨成四分之一圆弧型，以免碳纤维布沿其纤维方向弯折时导致应力集中和纤维丝折断，影响碳纤维强度发挥。对于混凝土基面的其他尖锐突起部位，也应用角磨机打磨平滑。
4.2.3表面处理完之后，用空压机将粉尘完全吹净，除尘应进行两到三次。在涂刷底层树脂前，应先用丙酮或酒精刷拭混凝土表面用以除去浮尘，本工程采用的是酒精。
4.3涂刷底层树脂
根据标准用量，算出所涂面积的底胶用量，视现场实际情况，确保在使用期内一次用完。按底胶的配比先后将底胶主剂和固化剂放入干净容器中，用搅拌器搅拌均匀。
用滚桶或毛刷将配好的底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，不能漏刷或有流淌、汽包等现象。
4.4找平处理
混凝土表面若有局部凹凸不平往往造成碳纤维粘结不良，应先用找平胶修补至平缓，然后才能进行碳纤维粘贴工作。找平胶与固化剂按重量比为4:1进行配制，经搅拌器搅拌至颜色完全均匀后，用刮刀嵌刮修补填平，转角处应修补成光滑的圆弧。
4.5粘贴碳纤维片材
按设计要求的尺寸裁剪片材，碳纤维布裁剪应沿着纤维丝的方向，为避免损伤纤维丝和更好地进行粘贴碳纤维布，裁剪后的碳纖维布都应小心的卷起。配制浸渍树脂并均匀涂刷于所要粘贴的部位，在转角部位适当多刷一点。按照放线的位置沿纤维方向粘贴片材，用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至浸渍树脂渗出碳纤维布外表面，挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚子滚压时注意不要损伤片材。多层粘贴时，应待第一层指触干燥后进行第二层粘贴，粘贴层数完成后，最后应在最外层的片材表面均匀涂刷一层浸渍树脂。转角部位（如梁、柱）粘贴碳纤维容易发生粘结不牢，纤维布浮起现象，此时应增加浸渍树脂的用量。主厂房排架柱碳纤维布粘贴完成效果，如图1所示。
图1主厂房排架柱碳纤维布加固
碳纤维粘贴应尽量避免搭接，如出现纤维布破损或必须进行搭接的情况，纤维布应沿纤维方向进行搭接，搭接长度应达到200mm。
施工过程应避免施工面遭到污染，下雨或沙尘天气应停止施工，并及时进行遮盖保护。如施工面被水或沙土污染，应清理干净并且表面干燥后，再进行后续施工。
4.6固化养护
为减少雨水、砂、灰尘等对施工质量造成的不利影响，在粘贴完碳纤维后应加强成品的养护措施，并根据环境温度的不同确定养护周期的长短。
环境温度在20℃以上时，初期硬化养护时间约1天，养护1周后可进行施工质量检测；环境温度在10℃～20℃时，初期硬化养护时间约1～2天，养护1～2周后可进行施工质量检测；环境温度在10℃以下时，初期硬化养护时间约2天，养护2周后可进行施工质量检测。
粘贴后初期硬化期内，不允许对片材进行锤击、移动或高温处理。
5应注意的问题
由于碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源，并采取可靠的防护措施；树脂的配制和使用场所应保持通风良好，并且严禁烟火，远离电源，防止电火花；现场粘贴人员要戴橡胶手套，防止树脂的蚀伤；施工过程中应避免碳纤维片材弯折，刮涂浸渍树脂时防止刮伤碳纤维；施工宜在环境温度为5℃以上的条件进行，并应符合配套树脂要求的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应采用适用于低温环境的配套树脂或采取升温措施；配制底层树脂、找平材料、浸渍树脂时均应满足一般施工要求，还应根据施工进度和环境温度控制每次的拌和量，以保证在粘结材料规定的使用时间内有效的使用拌和好的粘结材料。
碳纤维加固完成后应进行检查，当碳纤维布的空鼓面积小于100mm2时采用针管注胶，埋设灌浆嘴或压力罐注胶的方式进行补救；空鼓面积大于100mm2，宜将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭接贴等厚的碳纤维布，碳纤维布沿纤维布方向的搭接长度不得小于200mm。
6处理效果
博斯腾湖西泵站更新改造工程于2011年底投入运行，通过近两年的运行观察，经碳纤维加固的电机大梁和排架柱运行正常，没有出现变形和开裂现象，达到了很好的效果。
7结语
通过碳纤维加固在博斯腾湖西泵站更新改造工程中的成功应用，进一步证明了碳纤维加固混凝土结构具有高强、轻质、高效、施工简便等优点，可广泛的应用到混凝土结构加固工程中。
参考文献：
[1]刘涛.碳纤维布在桥梁维修加固中的应用[J].华东公路,2008(3).
[2]李荣,佟晓利,颜子涵.碳纤维材料加固混凝土结构技术应用实践[J].工业建筑,1998(11).
[3]汤光明.结构碳纤维加固技术在某改造工程中的应用[J].中外建筑,2006(7).
关键词：碳纤维；粘贴。
中图分类号：TV675文献标识码： A
1工程概况
博斯腾湖位于新疆博湖县境内，是我国最大的内陆淡水湖。博斯腾湖西泵站工程位于博湖西南角，1980年建成投入运行，经过30年的运行，博湖西泵站工程设备老化，部分建筑结构出现裂缝，影响和制约了泵站效益的发挥。
2010年博斯腾湖西泵站更新改造工程开工建设，工程加固方案为对部分电机大梁和主厂房排架柱采用碳纤维加固。电机大梁由电机主梁和次梁组成井字梁系，主梁支撑在中墩上，次梁固结在主梁上，主梁截面尺寸b*h=550*1000mm，次梁截面b*h=550*700mm。主厂房一共有二十根排架柱，排架柱在牛腿以下部分截面尺寸为600*800mm高7m，牛腿以上部分截面尺寸为600*400mm,高3.94m。
2碳纤维加固原理
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗裂和抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。
3碳纤维加固特点
碳纤维加固具有轻质、高强、抗腐蚀、耐老化、耐久性好、物理性能稳定等特点，并且施工简便，不需要大型施工机械和周转材料，易于操作，经济性好。因此，碳纤维结构加固技术广泛用于各类工业与民用建筑结构的防震、防裂、防腐的补强。
4施工工艺
定位放线→混凝土面层处理→涂刷底层树脂→找平处理→粘贴碳纤维片材→固化养护→质量检测
4.1定位放线
按设计要求在施工部位放线，为避免在用丙酮或酒精擦拭混凝土面时，对粘贴面的污染，放线时，边线应比粘贴面边线宽20mm。
4.2混凝土面层处理
4.2.1用电锤将原混凝土面层剔除（如有抹灰层，亦应剔除），露出原混凝土基层，用角磨机打磨混凝土表面浮浆层，由于混凝土表面可能存才脱离剂等化学物质，可能影响底胶的粘结性，所以基面打磨必须全面彻底，打磨宽度为每边比片材宽度多20mm，去除表面水泥灰浆直至露出混凝土坚实层，粗糙程度越大越好。如清除表面遇有蜂窝麻面，应用修补料将表面修补找平；如原混凝土有胀裂、裂缝、松散、钢筋锈蚀现象，先凿除松散部分混凝土，对钢筋进行除锈，然后采用环氧树脂做防腐处理，并用环氧胶泥作为找平材料填补平整。在填补环氧胶泥前，先在破口处涂刷一遍环氧胶泥作为粘接剂，以保证环氧胶泥与老混凝土粘接良好。
4.2.2梁边、墙角直角处应用角磨机进行倒角处理，转角的曲面半径应不小于20mm，转角处尽量打磨成四分之一圆弧型，以免碳纤维布沿其纤维方向弯折时导致应力集中和纤维丝折断，影响碳纤维强度发挥。对于混凝土基面的其他尖锐突起部位，也应用角磨机打磨平滑。
4.2.3表面处理完之后，用空压机将粉尘完全吹净，除尘应进行两到三次。在涂刷底层树脂前，应先用丙酮或酒精刷拭混凝土表面用以除去浮尘，本工程采用的是酒精。
4.3涂刷底层树脂
根据标准用量，算出所涂面积的底胶用量，视现场实际情况，确保在使用期内一次用完。按底胶的配比先后将底胶主剂和固化剂放入干净容器中，用搅拌器搅拌均匀。
用滚桶或毛刷将配好的底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，不能漏刷或有流淌、汽包等现象。
4.4找平处理
混凝土表面若有局部凹凸不平往往造成碳纤维粘结不良，应先用找平胶修补至平缓，然后才能进行碳纤维粘贴工作。找平胶与固化剂按重量比为4:1进行配制，经搅拌器搅拌至颜色完全均匀后，用刮刀嵌刮修补填平，转角处应修补成光滑的圆弧。
4.5粘贴碳纤维片材
按设计要求的尺寸裁剪片材，碳纤维布裁剪应沿着纤维丝的方向，为避免损伤纤维丝和更好地进行粘贴碳纤维布，裁剪后的碳纖维布都应小心的卷起。配制浸渍树脂并均匀涂刷于所要粘贴的部位，在转角部位适当多刷一点。按照放线的位置沿纤维方向粘贴片材，用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至浸渍树脂渗出碳纤维布外表面，挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚子滚压时注意不要损伤片材。多层粘贴时，应待第一层指触干燥后进行第二层粘贴，粘贴层数完成后，最后应在最外层的片材表面均匀涂刷一层浸渍树脂。转角部位（如梁、柱）粘贴碳纤维容易发生粘结不牢，纤维布浮起现象，此时应增加浸渍树脂的用量。主厂房排架柱碳纤维布粘贴完成效果，如图1所示。
图1主厂房排架柱碳纤维布加固
碳纤维粘贴应尽量避免搭接，如出现纤维布破损或必须进行搭接的情况，纤维布应沿纤维方向进行搭接，搭接长度应达到200mm。
施工过程应避免施工面遭到污染，下雨或沙尘天气应停止施工，并及时进行遮盖保护。如施工面被水或沙土污染，应清理干净并且表面干燥后，再进行后续施工。
4.6固化养护
为减少雨水、砂、灰尘等对施工质量造成的不利影响，在粘贴完碳纤维后应加强成品的养护措施，并根据环境温度的不同确定养护周期的长短。
环境温度在20℃以上时，初期硬化养护时间约1天，养护1周后可进行施工质量检测；环境温度在10℃～20℃时，初期硬化养护时间约1～2天，养护1～2周后可进行施工质量检测；环境温度在10℃以下时，初期硬化养护时间约2天，养护2周后可进行施工质量检测。
粘贴后初期硬化期内，不允许对片材进行锤击、移动或高温处理。
5应注意的问题
由于碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源，并采取可靠的防护措施；树脂的配制和使用场所应保持通风良好，并且严禁烟火，远离电源，防止电火花；现场粘贴人员要戴橡胶手套，防止树脂的蚀伤；施工过程中应避免碳纤维片材弯折，刮涂浸渍树脂时防止刮伤碳纤维；施工宜在环境温度为5℃以上的条件进行，并应符合配套树脂要求的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应采用适用于低温环境的配套树脂或采取升温措施；配制底层树脂、找平材料、浸渍树脂时均应满足一般施工要求，还应根据施工进度和环境温度控制每次的拌和量，以保证在粘结材料规定的使用时间内有效的使用拌和好的粘结材料。
碳纤维加固完成后应进行检查，当碳纤维布的空鼓面积小于100mm2时采用针管注胶，埋设灌浆嘴或压力罐注胶的方式进行补救；空鼓面积大于100mm2，宜将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭接贴等厚的碳纤维布，碳纤维布沿纤维布方向的搭接长度不得小于200mm。
6处理效果
博斯腾湖西泵站更新改造工程于2011年底投入运行，通过近两年的运行观察，经碳纤维加固的电机大梁和排架柱运行正常，没有出现变形和开裂现象，达到了很好的效果。
7结语
通过碳纤维加固在博斯腾湖西泵站更新改造工程中的成功应用，进一步证明了碳纤维加固混凝土结构具有高强、轻质、高效、施工简便等优点，可广泛的应用到混凝土结构加固工程中。
参考文献：
[1]刘涛.碳纤维布在桥梁维修加固中的应用[J].华东公路,2008(3).
[2]李荣,佟晓利,颜子涵.碳纤维材料加固混凝土结构技术应用实践[J].工业建筑,1998(11).
[3]汤光明.结构碳纤维加固技术在某改造工程中的应用[J].中外建筑,2006(7).