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發表日期：2013-06-18

1、 前言
    碳纖維增強復合材料，因為其具有優異的力學性能和化學穩定性，材料輕質高強，柔軟易于隨形，施工方便等，在國際土木工程加固修復領域中深受重視并已獲得了較廣泛的應用和發展，一些國家已有了正式的標準、規范。近年來，在國內混凝土結構修復補強工程中也得到了越來越多的應用。國家建設部建筑物鑒定與加固規范管理委員會于2002年6月頒布了《粘貼碳纖維增強復合材料加固混凝土工程施工與驗收暫行規定（修訂本）》來規范指導該加固技術的應用和推廣。 
    碳纖維加固補強技術，是利用粘結劑將碳纖維片粘貼在混土構件表面，使混凝土與碳纖維片形成一體，形成復合材料體，通過其與結構或構件的協同工作，達到對結構構件補強加固及改善受力性能的目的，是一種非常簡單且優良的加固補強方法。其主要特點如下： 
    （1）材料特性： 
    ①高抗拉強度、高彈性模量。 
    ②施工方便，無需任何夾具、模板，能適應各種結構外形的補強而不改變構件外形尺寸，可多層粘貼，并能有效地封閉混凝土的裂縫； 
    ③耐腐蝕及耐久性能好。
    ④不增加結構自重。 
    （2）適用范圍。適用于各種形式的鋼筋混凝土結構或構件的加固補強，并且加固后均可保持物體原狀，不影響表面裝飾。 
    （3）加固機理。利用專用粘結劑將抗拉強度極高的碳纖維片粘貼于混凝土結構表面，并與之形成整體，共同工作。 
    2、工程概況 
    某大廈位于深圳市建設路，主體為A、B兩棟寫字樓和C棟酒店式公寓，其中A、B棟地下2層，地上28層，建筑面積65000平方米，于在2001年底完工，C棟為舊樓改造項目，建筑面積35000平方米，原結構為框支——剪力墻結構，地下一層、地上26層，其中1~5層為框支——剪力墻結構，六層以上為剪力墻結構，1991年大廈結構通過竣工驗收，后因故停工，轉讓給深圳市中盛投資開發有限公司，于2002年進行改擴建施工，改造內容主要為頂層加建，改造前經過結構鑒定部門進行結構檢測后認為，由于深圳地區抗震設防烈度提高為7度，造成原設計的主樓框支梁上部分樓層剪力墻水平鋼筋配筋率低于現行抗震規范要求，因此決定采用剪力墻表面粘貼碳纖維進行加固處理。 
    3、 設計方案及使用材料 
    本加固工程采用在需加固剪力墻表面的水平和豎直雙方向粘貼雙層碳纖維的方法進行加固，加固方案詳見下圖： 
    本加固工程用碳纖維材料采用上海同砼碳纖維布有限公司生產的同砼牌型號為CFS2的12K碳纖維（碳絲為T700SC），粘結劑采用華東理工大學華昌聚合物有限公司生產的華昌牌HCJ碳纖維膠粘結劑。上述產品均通過了建設部建筑物鑒定與加固規范管理委員會安全鑒定辦公室的鑒定，質量合格，可以用于建筑結構承重構件的加固。施工前按規定在現場抽樣送深圳市建筑科學研究院建材質量檢驗站進行檢測，檢測結果為拉伸強度大于3000MPa，與其他特性均符合《粘貼碳纖維增強復合材料加固混凝土工程施工與驗收暫行規定（修訂本）》的技術要求。 
    4、施工流程與現場施工方法 
    碳纖維加固施工流程為：混凝土基底修補、打磨處理→涂底層HCJ碳纖維膠粘結劑→用HCJ碳纖維膠粘結劑進行殘缺修補→貼第一層碳纖維片→粘貼第二層碳纖維片→表面涂裝→養護→完工驗收。 
    4.1 混凝土基底修補、打磨處理 
    （1）表面裂縫及孔洞處理。該大廈需加固剪力墻砼施工質量較好，無裂縫現象，僅局部有少量細小蜂窩，采用HCJ碳纖維膠粘結劑進行修補填充密實，表面平整。 
    （2）將混凝土構件表面的殘缺、破損部分清除干凈，達到結構密實部位，使其表面平整。 
    （3）對經剔鑿、清除和露筋的構件殘缺部分，用專用黏結劑進行修補、復原，達到表面平整。 
    （4）將構件表面沿碳纖維粘貼結合面打磨平整，要求平整度應達到5mm/m，保證修復后的段差要盡量平順；棱角的部位，用磨光機磨成圓角，圓角半徑須≥20mm。 
    （5）結構或構件表面打磨后，用壓縮空氣將表面灰塵和雜物清理掉，用脫脂棉蘸丙酮進行擦拭清洗殘留粉塵，并使表面充分干燥。
    4.2涂底層HCJ碳纖維膠粘結劑 
    （1）把碳纖維膠粘結劑的主劑和固化劑按規定比例稱量準確后放入容器內，用低速攪拌器攪拌均勻去除氣泡，并應防止灰塵等雜質混入；一次調和量應在可使用時間內用完。 
    （2）用滾筒刷均勻地將底層涂料涂刷于混凝土表面，指觸干燥后才能進行下一道工序的施工。 
    （3） 底層涂料指觸干燥或固化后，表面上的凸起部分（一般類似結露的露珠一樣）要用砂布或角磨機磨平并丙酮清洗去塵。 
    4.3 用HCJ碳纖維膠粘結劑進行殘缺修補 
    （1）構件表面凹陷部位應用粘結劑填平，并修復至表面平整、順滑。 
    （2）內角（段差、起拱等）要用粘結劑填補，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋的，應再用砂紙打磨平整。 
    4.4 粘貼碳纖維片 
    （1）把粘結劑的主劑和固化劑應按規定的比列稱量準確，裝入容器用攪拌器均勻攪拌。一次調和量應在可使用時間內用完。 
    （2）按設計尺寸裁減碳纖維布，纖維順長方向片材的接頭必須搭接10cm以上。該部位應多涂粘結劑，在片材寬度方向不需要搭接，裁剪完成后用脫脂棉蘸丙酮把表面擦拭清洗干凈。 
    （3）將裁剪好的碳纖維織物敷在涂好粘結劑的基層上，貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘貼用粘結劑，稱為下涂。貼片時，在纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣。可用特制滾筒沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使樹脂滲浸進纖維中并擠除氣泡。滾壓時要小心操作，不得損傷碳纖維布。 
    （4）纖維片粘貼施工完畢30分鐘后，在用滾筒刷在表面均勻涂抹粘貼用粘結劑，使粘結劑能充分滲透到碳纖維里面，稱為上涂。 
    （5）第二層碳纖維布粘貼則重復4.4.1~4.4.4步驟，并保證底層粘貼的碳纖維片上涂黏結劑已指觸干燥，才能粘貼第二層。 
    （6）第二層碳纖維織物的表面應均勻涂抹一道粘結劑應涂刷均勻、周邊整齊。 
    4.5 表面涂裝 
    由于該剪力墻后期需要進行抹灰施工并進行內部裝修，所以粘貼后的碳纖維表面最后一道上涂粘結劑后用干燥黃沙覆于表面，增加與將來抹灰面的粘結力。 
    4.6 養護 
    （1） 碳纖維片施工后，應進行養護，保證養護期間的溫度不低于專用粘結劑的允許使用溫度。 
    （2）養護期一般在1~2周內。 
    （3）對施工部位應進行遮擋封閉養護，防止風吹、雨淋或有可能人為擾動造成損壞。 
    4.7按粘結劑生產供應商規定的固化時間養護至固化后，及時進行施工質量檢驗、驗收。 
    5、施工主意事項 
    （1）氣溫在5℃以下、相對濕度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有結露的可能時，無有效措施不得施工。 
    （2）由于碳纖維片為電的良導體，應使其遠離電源。 
    （3） 施工用各種樹脂遠離明火，并避免陽光直射。 
    （4）施工及檢查人員應穿防護工作服，配戴口罩、手套、防護眼鏡等防護用品。 
    （5）粘結劑的配制應在室內進行，施工現場保證通風狀況良好。 
    （6）當樹脂粘附在皮膚上時，應立即用肥皂水沖洗，濺入眼內用清水清洗或及時就醫。 
    （7）施工過程(cheng)中要注(zhu)意(yi)嚴格按照(zhao)設計方(fang)案中的位置(zhi)進行粘貼碳纖(xian)(xian)維(wei)，如有偏(pian)差應根據(ju)實際情況畫圖留底備查，并注(zhu)意(yi)告知(zhi)后續施工人員在裝修過程(cheng)中注(zhu)意(yi)保護(hu)，嚴禁鉆孔、打釘等可能損(sun)壞(huai)碳纖(xian)(xian)維(wei)的作(zuo)業。