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内容摘要：碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。本文主要根据实际工程详细介绍碳纤维布加固的施工方法和技术要求。
关键词：碳纤维布；加固混凝土；施工方法
碳纤维布加固技术是一種新型的结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。本加固工程为某铝业公司露天钢筋混凝土排架结构。长220m，宽58.6m,柱距6m，跨距29.1m，共两跨。本工程分两期建成，第一期有**设计院于1967年设计，共17个柱距，处于南侧，第二期有**设计院于1979年设计20个柱距，处于北侧。每跨设有Q16T，LK=28.5m抓斗式起重机两台。该工程已停用2年多，现根据生产需要新增两台吊车，在北侧运行。因一期工程接近50年使用寿命，二期也已扩建34年，根据外观检查框架梁已遭到破坏，保护层混凝土开裂、剥落；钢筋锈蚀，受力截面削弱，危及结构安全，影响新增两台设备安全使用。经建设单位、设计单位、加固公司等单位专家一起进行分析比较，选择粘贴碳纤维布进行加固，防止大梁的过度变形，延长梁的使用寿命。
1碳纤维布加固框架梁方案的确定
1.1 碳纤维布加固的前提
首先，利用回弹法对框架梁混凝土进行强度检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度约为C30。根据设计图纸及现场混凝土、钢筋的受损情况，考虑提高框架梁的抗拉强度等级，碳纤维布分两层粘贴在框架梁的底面及两侧，加固后，增加了原受拉钢筋面积，弥补了因原钢筋锈蚀而造成的截面削减，构件的承载力得到加强，可以满足使用要求。
1.2碳纤维布的设计
在受弯加固时，应使碳纤维片材的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致。因梁底宽度为300mm，碳纤维布的宽度为300mm，由中心向两侧粘贴刚好满足两侧粘贴150mm的要求。四块分两层粘贴在梁底；再粘贴100mm宽的两层碳纤维布“U”形箍；框架梁两侧面上边缘各粘贴三根100mm宽的碳纤维布条固定碳纤维布“U”形箍，间距200mm。值得注意的是，使用碳纤维进行加固时，具体粘贴层数要通过计算确定，考虑到各层的共同工作系数，抗疲劳的能力和避免脆性破坏，一般不宜超过5层。另外，从受力性能角度而言，单层优于多层，窄幅优于宽幅；必要时纵向可以搭接，搭接长度不能少于100mm。
1.3配套树脂粘结材料的设计
碳纤维粘贴胶粘剂应为专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，性能要求为A级胶。胶粘剂分为底胶和粘贴胶，分别有对应A和B胶按照比例配制而成。底胶应与粘贴胶相适配，安全性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范》相关规定要求。底胶作用是增强表面混凝土与找平材料或粘结树脂界面的粘结强度；粘结胶是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。
2施工准备
2.1 主要材料：底胶、粘贴胶、碳纤维布。
2.2 辅助材料：低速搅拌器、专用滚筒、角向磨光机、剪刀、凿子、刮板、吹风机、榔头、量具等。
2.3搭设脚手架： 按安全规程要求搭设好脚手架，高度以满足施工要求和施工方便。
3施工程序
表面处理→修补找平→定位、下料→胶料配制→粘贴碳纤维布→表面防护→检验、验收。
4施工方法
4.1表面处理
被加固的框架梁混凝土保护层部分疏松，应清除直至露出结构层；清理加固部位表层灰尘等污物。
4.2修补、找平
局部裂纹、蜂窝用环氧砂浆修补表层修复平整。平整度应达到4mm；框架梁节点转角粘贴处须打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。表面打磨后用水清洗干净，并用吹风机吹净。
4.3定位、下料
对加固部位进行现场测量，做好记录；根据记录裁剪碳纤维布。
4.4胶料配制
按产品使用说明书中的要求，称量相应比例的A、B两组胶料，按规定比例分别搅拌，混入后再充分搅拌。
4.5粘贴碳纤维布
将配制好的粘结胶均匀涂抹在加固部位的混凝土面层；铺贴碳纤维布，并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透到纤维中。等胶固化后（以指触干燥为准），再进行下一层粘贴碳纤维布的施工。
4.6表面防护
在粘贴好的碳纤维布最后一层后，再均匀涂抹一道粘结胶，在上面均匀地撒上干净的中砂，待粘结胶固化后做抹灰保护。
4.7检验
检验贯穿于整个施工过程。首先，施工材料进场时，必须有碳纤维布及其配套树脂胶生产厂家所提供的材料检验报告、合格证等资料。验收以企业标准为验收依据。其次，每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。最后，现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实的现象应采用针管注胶（浸渍树脂）的方法进行补救，粘结面积若少于90％则判定粘结无效，需重新施工。
5施工过程中的注意事项
5.1凹凸不平加固部位应用补强砂浆找平；有段差、转角加固部位应抹成平滑曲面，转角应成圆弧状，半径不小于20mm。
5.2胶料应严格按产品说明书比例配制，调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应充分均匀，配制搅拌后的胶料应无沉淀、色差、气泡，并应防止灰尘等杂质混入胶料。
5.3按设计要求裁剪碳纤维布，不得损伤横向织物面，涂抹粘结胶应均匀，铺贴应平整无气泡。
5.4粘贴完工经固化后，进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面，通过不同声音判别密实情况。密实度应达到相关规定，否则应重新修补后再检验。
5.5严格控制施工现场的温度和湿度，冬季施工要有可靠的技术措施保证。气温在5℃以下、相对湿度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时，无有效措施不得施工。
5.6大面积粘贴前需先做样板，待有关各方面验证后，再大面积施工。对于碳纤维布粘贴面积在1000m2 以上的工程为检验其加固效果应与建设单位、设计单位协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定及使用要求。
5.7由于碳纤维片为电的良导体，应使其远离电源。
5.8施工用的各种树脂远离明火，并避免阳光直射。
5.9施工及检查人员应穿防护工作服，配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品。脚手架要有足够的安全性，高空作业必须配戴安全带。
5.10施工现场通风状况良好。当树脂粘附在皮肤上时，应立即用肥皂水冲洗，溅入眼内用清水清洗或及时就医。
6结语
通过该工程实际的施工操作，深深体会到碳纤维布加固技术的各项优点，如其自重轻，抗拉强度高，施工简便，施工工期短等。本加固工程施工时，在确保安全的前提下，仅使用了简单的脚手架；而且碳纤维布裁剪非常方便，可以根据形状及尺寸随意裁剪，在各种支架的遮挡处可以随意穿过，施工非常方便。另外，由于碳纤维布不会生绣，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境，加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性。在铝业公司这种强碱环境中使用碳纤维结构加固技术优势明显。本工程从开工到结束仅29天（包括搭、拆脚手），工程总费用仅约为60万元，即使原本已经接近报废的建筑重新投入生产。由此可见，碳纤维布加固技术的优点很明显，应用前景很光明。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：碳纤维布；加固混凝土；施工方法
碳纤维布加固技术是一種新型的结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。本加固工程为某铝业公司露天钢筋混凝土排架结构。长220m，宽58.6m,柱距6m，跨距29.1m，共两跨。本工程分两期建成，第一期有**设计院于1967年设计，共17个柱距，处于南侧，第二期有**设计院于1979年设计20个柱距，处于北侧。每跨设有Q16T，LK=28.5m抓斗式起重机两台。该工程已停用2年多，现根据生产需要新增两台吊车，在北侧运行。因一期工程接近50年使用寿命，二期也已扩建34年，根据外观检查框架梁已遭到破坏，保护层混凝土开裂、剥落；钢筋锈蚀，受力截面削弱，危及结构安全，影响新增两台设备安全使用。经建设单位、设计单位、加固公司等单位专家一起进行分析比较，选择粘贴碳纤维布进行加固，防止大梁的过度变形，延长梁的使用寿命。
1碳纤维布加固框架梁方案的确定
1.1 碳纤维布加固的前提
首先，利用回弹法对框架梁混凝土进行强度检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度约为C30。根据设计图纸及现场混凝土、钢筋的受损情况，考虑提高框架梁的抗拉强度等级，碳纤维布分两层粘贴在框架梁的底面及两侧，加固后，增加了原受拉钢筋面积，弥补了因原钢筋锈蚀而造成的截面削减，构件的承载力得到加强，可以满足使用要求。
1.2碳纤维布的设计
在受弯加固时，应使碳纤维片材的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致。因梁底宽度为300mm，碳纤维布的宽度为300mm，由中心向两侧粘贴刚好满足两侧粘贴150mm的要求。四块分两层粘贴在梁底；再粘贴100mm宽的两层碳纤维布“U”形箍；框架梁两侧面上边缘各粘贴三根100mm宽的碳纤维布条固定碳纤维布“U”形箍，间距200mm。值得注意的是，使用碳纤维进行加固时，具体粘贴层数要通过计算确定，考虑到各层的共同工作系数，抗疲劳的能力和避免脆性破坏，一般不宜超过5层。另外，从受力性能角度而言，单层优于多层，窄幅优于宽幅；必要时纵向可以搭接，搭接长度不能少于100mm。
1.3配套树脂粘结材料的设计
碳纤维粘贴胶粘剂应为专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，性能要求为A级胶。胶粘剂分为底胶和粘贴胶，分别有对应A和B胶按照比例配制而成。底胶应与粘贴胶相适配，安全性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范》相关规定要求。底胶作用是增强表面混凝土与找平材料或粘结树脂界面的粘结强度；粘结胶是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。
2施工准备
2.1 主要材料：底胶、粘贴胶、碳纤维布。
2.2 辅助材料：低速搅拌器、专用滚筒、角向磨光机、剪刀、凿子、刮板、吹风机、榔头、量具等。
2.3搭设脚手架： 按安全规程要求搭设好脚手架，高度以满足施工要求和施工方便。
3施工程序
表面处理→修补找平→定位、下料→胶料配制→粘贴碳纤维布→表面防护→检验、验收。
4施工方法
4.1表面处理
被加固的框架梁混凝土保护层部分疏松，应清除直至露出结构层；清理加固部位表层灰尘等污物。
4.2修补、找平
局部裂纹、蜂窝用环氧砂浆修补表层修复平整。平整度应达到4mm；框架梁节点转角粘贴处须打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。表面打磨后用水清洗干净，并用吹风机吹净。
4.3定位、下料
对加固部位进行现场测量，做好记录；根据记录裁剪碳纤维布。
4.4胶料配制
按产品使用说明书中的要求，称量相应比例的A、B两组胶料，按规定比例分别搅拌，混入后再充分搅拌。
4.5粘贴碳纤维布
将配制好的粘结胶均匀涂抹在加固部位的混凝土面层；铺贴碳纤维布，并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透到纤维中。等胶固化后（以指触干燥为准），再进行下一层粘贴碳纤维布的施工。
4.6表面防护
在粘贴好的碳纤维布最后一层后，再均匀涂抹一道粘结胶，在上面均匀地撒上干净的中砂，待粘结胶固化后做抹灰保护。
4.7检验
检验贯穿于整个施工过程。首先，施工材料进场时，必须有碳纤维布及其配套树脂胶生产厂家所提供的材料检验报告、合格证等资料。验收以企业标准为验收依据。其次，每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。最后，现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实的现象应采用针管注胶（浸渍树脂）的方法进行补救，粘结面积若少于90％则判定粘结无效，需重新施工。
5施工过程中的注意事项
5.1凹凸不平加固部位应用补强砂浆找平；有段差、转角加固部位应抹成平滑曲面，转角应成圆弧状，半径不小于20mm。
5.2胶料应严格按产品说明书比例配制，调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应充分均匀，配制搅拌后的胶料应无沉淀、色差、气泡，并应防止灰尘等杂质混入胶料。
5.3按设计要求裁剪碳纤维布，不得损伤横向织物面，涂抹粘结胶应均匀，铺贴应平整无气泡。
5.4粘贴完工经固化后，进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面，通过不同声音判别密实情况。密实度应达到相关规定，否则应重新修补后再检验。
5.5严格控制施工现场的温度和湿度，冬季施工要有可靠的技术措施保证。气温在5℃以下、相对湿度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时，无有效措施不得施工。
5.6大面积粘贴前需先做样板，待有关各方面验证后，再大面积施工。对于碳纤维布粘贴面积在1000m2 以上的工程为检验其加固效果应与建设单位、设计单位协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定及使用要求。
5.7由于碳纤维片为电的良导体，应使其远离电源。
5.8施工用的各种树脂远离明火，并避免阳光直射。
5.9施工及检查人员应穿防护工作服，配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品。脚手架要有足够的安全性，高空作业必须配戴安全带。
5.10施工现场通风状况良好。当树脂粘附在皮肤上时，应立即用肥皂水冲洗，溅入眼内用清水清洗或及时就医。
6结语
通过该工程实际的施工操作，深深体会到碳纤维布加固技术的各项优点，如其自重轻，抗拉强度高，施工简便，施工工期短等。本加固工程施工时，在确保安全的前提下，仅使用了简单的脚手架；而且碳纤维布裁剪非常方便，可以根据形状及尺寸随意裁剪，在各种支架的遮挡处可以随意穿过，施工非常方便。另外，由于碳纤维布不会生绣，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境，加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性。在铝业公司这种强碱环境中使用碳纤维结构加固技术优势明显。本工程从开工到结束仅29天（包括搭、拆脚手），工程总费用仅约为60万元，即使原本已经接近报废的建筑重新投入生产。由此可见，碳纤维布加固技术的优点很明显，应用前景很光明。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。