建筑結(jié)構(gòu)加固改造工程中碳纖維的應(yīng)用

劉浩

摘要：加固和重建建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)工作越來越多。碳纖維加固是一種利用建筑加固的相對成熟的新技術(shù)。碳纖維織物具有強(qiáng)度高，效率高，重量輕，耐腐蝕，耐老化，施工實用，用途廣泛的優(yōu)點?；诩庸汤碚摵图夹g(shù)實例，本文介紹了碳纖維板的性能及其在現(xiàn)有建筑物的翻新和加固過程中的應(yīng)用和分析。

關(guān)鍵詞：碳纖維; 加固; 改造工程;

建筑業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著重要作用，除了新建工程外，現(xiàn)有的建筑物維護(hù)和翻新工程也在不斷增加，難以加強(qiáng)，改造。碳纖維增強(qiáng)技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相比，碳纖維可用于在常溫下將環(huán)氧樹脂與建筑結(jié)構(gòu)緊密粘合。加固效果理想，可廣泛用于建筑加固和翻新項目。碳纖維在建筑結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用越來越廣泛。

1 在建筑物結(jié)構(gòu)的加固和改造中使用碳纖維的好處

與以前的加固方法相比，碳纖維加固效果更好：碳纖維材料尤其用于老建筑中，以加固老房子中的預(yù)應(yīng)力空心板。碳纖維增強(qiáng)不需要使用大型機(jī)械和設(shè)備，并且具有高增益效率和低噪聲。碳纖維增強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢可主要分析如下：（1）具有廣泛的應(yīng)用范圍：碳纖維可以代替剪切和彎曲的鋼筋，也可以用于預(yù)防在聯(lián)排別墅或工業(yè)建筑中發(fā)生地震和裂縫，還可以加強(qiáng)防腐結(jié)構(gòu)。碳纖維具有防水結(jié)構(gòu)作用。環(huán)氧樹脂粘合劑用于用碳纖維增強(qiáng)的混凝土表面。環(huán)氧粘合劑本身具有良好的密封性能。因此，碳纖維增強(qiáng)方法也具有很強(qiáng)的密封能力。（2）碳纖維增強(qiáng)是可行的，碳纖維材料也是可行的。質(zhì)地輕薄，不需要復(fù)雜的施工機(jī)械，施工人員可以手工完成，采用碳纖維加固方法也可以有效縮短工程周期。（3）碳纖維加固方法容易隨意切割，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際加固要求，碳纖維切割后，增強(qiáng)的碳纖維材料不影響外觀建筑結(jié)構(gòu)。（4）碳纖維增強(qiáng)法具有很高的耐腐蝕性。由于碳纖維材料性能穩(wěn)定，因此不受所用室外環(huán)境的影響，可以有效地擴(kuò)展建筑物的結(jié)構(gòu)。

2 碳纖維增強(qiáng)材料在各種混凝土受力構(gòu)件中的使用

碳纖維本身具有許多優(yōu)勢，例如強(qiáng)度高，耐腐蝕，輕便，厚度大和易于使用。通過選擇適當(dāng)和有效的連接材料，可以更大程度地確保碳纖維和混凝土的結(jié)合。

通過施加力，碳纖維增強(qiáng)材料可以在建筑結(jié)構(gòu)加固時滿足各種承重混凝土構(gòu)件的加固和加固要求。（1）普通截面碳纖維的鋼筋混凝土折彎件通過對普通截面碳纖維的鋼筋混凝土折彎件進(jìn)行試驗，我們可以確定使用該纖維材料獲得的構(gòu)件的混凝土部分在強(qiáng)度，穩(wěn)定性和負(fù)載能力方面用于增強(qiáng)的碳。通過一些改進(jìn)，增強(qiáng)構(gòu)件整體上的強(qiáng)度也得到了顯著提高，并且由于構(gòu)件的破裂而引起的裂縫的寬度也得到了顯著減小。當(dāng)增強(qiáng)部件達(dá)到承載能力的極限時，由該部件產(chǎn)生的裂紋的數(shù)量和寬度將大大減少，并且裂紋的分布更加規(guī)則。（2）碳纖維增強(qiáng)混凝土壓力元件碳纖維在方形混凝土柱上的規(guī)則纏繞可以顯著提高方形混凝土柱的承載能力和穩(wěn)定性。通過使用碳纖維增強(qiáng)方法來增強(qiáng)混凝土柱的承載力也可以提高。用碳纖維加固后，受壓混凝土在荷載作用下被壓縮。然而，由于碳纖維的強(qiáng)固位作用，它確保了增強(qiáng)元件的被動固位并產(chǎn)生了相應(yīng)的橫向固位力。當(dāng)形成有限的混凝土?xí)r，混凝土壓縮元件的承載能力大大提高。（3）斜截面碳纖維增強(qiáng)的混凝土剪力元件在建筑結(jié)構(gòu)的加固和改造中使用碳纖維也可以有效地提高混凝土元件的抗剪強(qiáng)度。通過選擇適當(dāng)?shù)募庸谭椒?，加固量和錨固方法，可以有效地提高混凝土構(gòu)件的抗剪性能。過去，使用碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)和轉(zhuǎn)化通常使用包裝和粘合方法來充分利用碳纖維并獲得更好的增強(qiáng)強(qiáng)度。然而，纏繞和粘合過程具有某些缺點，即，強(qiáng)化過程很復(fù)雜，這就是為什么使用U形碳纖維糊代替碳纖維糊的原因。

3增強(qiáng)碳纖維的步驟和程序

碳纖維增強(qiáng)材料的分析主要包括以下步驟：在生產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)材料之前，必須在基礎(chǔ)上對建筑結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行處理。然后，必須根據(jù)實際要求施加粘合劑，并且必須在增強(qiáng)部件的表面涂上底漆以確保表面的柔軟度符合要求，然后再涂一層膠水。使用粘合劑將纖維布和保護(hù)層放置在表面上。為了確保碳纖維材料加固的質(zhì)量，施工人員必須在加固之前進(jìn)行徹底清潔，并清除所有附著在結(jié)構(gòu)表面的雜質(zhì)，僅留下結(jié)構(gòu)的實心部分。在結(jié)構(gòu)的混凝土中，如果及時糾正缺陷。確保結(jié)構(gòu)表面平坦。如果鋼筋建筑構(gòu)件的表面有裂縫，建議施工人員指出裂縫的實際大小并封閉現(xiàn)場。將混凝土結(jié)構(gòu)的表面弄平后，除去表面上的浮灰，同時拋光邊角膏，以確保混凝土結(jié)構(gòu)的角是圓的。必須根據(jù)實際的建筑條件并結(jié)合環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行粘合劑的涂覆，以確保粘合劑的充分儲存，并且粘合劑不得暴露在直射的陽光下在存儲期間。在施工過程中，粘合劑的施加不得對其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響。優(yōu)選使用一次用于增強(qiáng)碳纖維的粘合劑和第二次使用的粘合劑。

碳纖維加固完成后，施工人員必須及時核實加固效果。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)小的空心鼓或變形的邊緣，建議及時進(jìn)行維修;如果空心鼓的表面較大，建議在切割后進(jìn)行修復(fù)，以確保碳纖維≥的有效粘合表面為95%。施工完成后，將在現(xiàn)場進(jìn)行拉伸測試以確定實際的粘結(jié)效果。建議在樣品準(zhǔn)備7天后檢查起飛測試的開始時間。結(jié)構(gòu)膠粘劑可能無法過早完全固化，這可能會導(dǎo)致測試失敗，并且滿足要求也為時過晚。碳纖維織物材料除了可以增強(qiáng)建筑物的混凝土構(gòu)件外，還可以增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)，從而提高舊建筑物的承載力和抗震能力，建筑物的使用壽命，并利用碳纖維織物來確保項目的加固和改造。

4 應(yīng)用和社會經(jīng)濟(jì)效益

碳纖維結(jié)構(gòu)增強(qiáng)技術(shù)是一種新型的增強(qiáng)技術(shù)，其廣泛應(yīng)用并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：碳纖維織物主要承擔(dān)鋼筋上的應(yīng)力，說碳纖維織物的主要任務(wù)是改善結(jié)構(gòu)組件?？箯垙?qiáng)度，因此該技術(shù)被廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固?；炷翗?gòu)件普通型材的承載能力的改善小于碳纖維織物，但是在不增加構(gòu)件重量和不使用自由空間的情況下進(jìn)行了增強(qiáng)。然而，當(dāng)重建現(xiàn)有建筑物時，與不開孔的情況相比，樓板的剛度和強(qiáng)度被削弱到不同的程度，特別是剛度被進(jìn)一步削弱。應(yīng)力的集中和偏差集中在開口的側(cè)面和短角上。因此，在選擇加固方法時，應(yīng)根據(jù)土的跨度和開口的大小進(jìn)行具體分析，以確定最佳的加固措施。

5 結(jié)語

碳纖維材料重量輕，在施工過程中不需要笨重的設(shè)備，并且很薄且占用的空間很小，特別是在空間有限的情況下，對于可能具有這種優(yōu)勢的技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品而言。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。連接高彈性模量的高強(qiáng)度碳纖維的方法可以獲得與鋼板相同的增強(qiáng)效果，但結(jié)構(gòu)重量并未增加，并且其外觀也輕巧美觀。得益于這項技術(shù)，這種增強(qiáng)結(jié)構(gòu)具有出色的抵抗力：由于僅使用碳纖維和載體樹脂進(jìn)行增強(qiáng)，因此不會生銹，并且對酸，堿，鹽和大氣腐蝕?？梢杂行Эs短施工時間。CFRP材料的價格高于其他常用材料，但已證實其優(yōu)異的性能。碳纖維用于加強(qiáng)房屋建設(shè)。通過對CFRP材料的研究，開發(fā)和不斷了解，碳纖維將在未來的技術(shù)增強(qiáng)中具有廣泛的應(yīng)用范圍，并將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]崔士起，張?zhí)锏?，成勃等碳纖維在建筑結(jié)構(gòu)加固改造工程中的應(yīng)用研究[A].山東建筑學(xué)會成立50周年優(yōu)秀論文集[C]，2003.

[2]黃金亮，楊寶才，李飛.碳纖維片材在建筑結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（5）.

[3]潘贛斌.碳纖維在建筑結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用[J].山西建筑（33）：67～68.