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在建筑工程中，由于各種原因，經(jīng)常需要對(duì)已有建筑物進(jìn)行維修、加固。碳纖維具有強(qiáng)度高、自重輕、施工方便、工期短、等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑補(bǔ)強(qiáng)加固使用。現(xiàn)通過分析碳纖維材料性質(zhì)，對(duì)加固工藝進(jìn)行闡述，供工程加固時(shí)作為參考。
1 碳纖維適用范圍
(1)碳纖維加固法可用于梁、板受彎加固，梁、柱、墻受剪加固，約束混凝土對(duì)柱抗震加固，也可用于裂縫修補(bǔ)及動(dòng)荷載構(gòu)件加固、補(bǔ)強(qiáng)及修補(bǔ)，廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)，特別適合于曲面及節(jié)點(diǎn)等復(fù)雜形式的結(jié)構(gòu)加固。
(2)受彎加固和受剪加固時(shí)，被加固混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的實(shí)際混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C15，采用封閉粘貼碳纖維布加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C10。
(3)施工環(huán)境溫度宜在5~35℃范圍內(nèi)，相對(duì)濕度不大于70％。加固混凝土構(gòu)件長期使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。
2 碳纖維主要優(yōu)點(diǎn)
(1)抗拉強(qiáng)度高，耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性能良好。碳纖維抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的10倍左右，彈性模量優(yōu)于鋼材，具有優(yōu)異的抗蠕變性能、耐腐蝕性和抗震性。極適合鋼筋混凝土的加固修補(bǔ)。
(2)重量輕、柔韌性好
碳纖維比鋼材拉伸強(qiáng)度高、質(zhì)量僅為鋼的1/5，加固修復(fù)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。還具有較高的韌性，可以盤卷，能以較大長度供應(yīng)而無須搭接。
(3)施工便捷，施工質(zhì)量易保證沒有潮濕作業(yè)，無需大型施工器具和現(xiàn)場固定設(shè)施，施工占用場地少。碳纖維長度可任意剪裁，施工簡單，工期短。材料不用預(yù)加工，工序方便。
(4)良好的耐久性和耐腐蝕性
耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境的腐蝕，無須定期維護(hù)。且對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用，能達(dá)到雙重加固修補(bǔ)之目的。
3 碳纖維工藝原理
碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，通過配套樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼于結(jié)構(gòu)表面，使碳纖維片材與原有混凝土結(jié)構(gòu)共同受力，增大了結(jié)構(gòu)抗拉或抗剪能力，并能有效地提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，延性及抗裂性，控制裂縫和撓度的繼續(xù)發(fā)展。
4 工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1 工藝流程
基面處理→刷抹漆底膠→粘貼面修補(bǔ)→粘貼碳纖維→表面養(yǎng)護(hù)。
4.2 混凝土基底處理
(1)將混凝土構(gòu)件表面疏散、蜂窩、腐蝕、強(qiáng)度低劣化混凝土鑿掉，露出密實(shí)的結(jié)構(gòu)層，并用不低于原混凝土強(qiáng)度等級(jí)水泥砂漿或環(huán)氧砂漿將表面修補(bǔ)平整。
(2)被粘貼混凝土表面要磨平，構(gòu)件轉(zhuǎn)角應(yīng)成圓弧狀，半徑不小于20mm 。
(3)縫寬小于0.20mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹密閉；大于或等于0.20mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
(4)用鋼絲刷刷去表面的松散浮渣。用壓縮空氣除去表面粉塵。用丙酮或無水酒精擦拭表面，也可用清水沖洗，但必須待其充分干燥后再進(jìn)行下道工序
4.3 涂底層樹脂
(1)按比例將粘結(jié)樹脂的主劑和硬化劑放入容器內(nèi)，用低速旋轉(zhuǎn)的方法攪拌均勻，一次調(diào)合量應(yīng)在可使用時(shí)間內(nèi)用完，超過可使用時(shí)間絕對(duì)不能用。
(2)用滾筒或刷子均勻涂抹，膠的粘度較高，不能涂得太厚(含有溶劑的毛刷或用溶劑弄濕了的滾筒不得使用)。
(3)底層涂料固化后，在構(gòu)件表面有凝結(jié)凸起時(shí)，要用砂紙磨光。磨光后若露出混凝土基面，應(yīng)再補(bǔ)涂底層涂料。
(4)待粘結(jié)樹脂指觸干燥后(一般為3h到1 d)，進(jìn)入第二道工序。
4.4 構(gòu)件表面的殘缺修豐
(1)對(duì)粘貼面的凹入部位，用環(huán)氧膩?zhàn)?或找平膠)修補(bǔ)至表面平整。平整度應(yīng)達(dá)到5mm／m。
(2)環(huán)氧膩?zhàn)油抗魏螅砻嫒源嬖诘陌纪共诩y和棱角，應(yīng)再用砂紙打磨平整。
(3)待環(huán)氧膩?zhàn)?或找平膠)指觸干燥后，進(jìn)入下一道工序。
4.5 粘貼碳纖維片
(1)按設(shè)計(jì)尺寸裁剪碳纖維，且嚴(yán)禁折疊；若碳纖維原件已有折痕，應(yīng)裁去有拆痕一段織物，搭接長度不得低于100mm。
(2)將配制好的浸漬、粘結(jié)專用樹脂粘劑均勻涂抹于粘貼部位的混凝土表面。
(3)將裁剪好的纖維織物按照放線位置敷在涂好樹脂粘劑的混凝土表面，織物應(yīng)充分展平，不得有皺褶。
(4)采用滾筒沿纖維方向多次滾壓，使膠液充分浸漬纖維織物，并使織物的鋪層均勻壓實(shí)，無氣泡發(fā)生。
(5)碳纖維粘貼后，為保證樹脂的充分滲浸，應(yīng)至少放置30min以上，此期間若發(fā)生浮起、錯(cuò)位等現(xiàn)象，需進(jìn)行處理。
(6)多層粘貼纖維織物時(shí)，應(yīng)在纖維織物表面所浸漬的膠液達(dá)到指干狀態(tài)時(shí)立即粘貼下一層。若延誤時(shí)間超過1h，則應(yīng)等待12h后，方可重復(fù)上述步驟繼續(xù)進(jìn)行粘貼，但粘貼前應(yīng)重新將織物粘合面上的灰塵擦拭干凈。
(7)后一層纖維織物粘貼完畢，尚應(yīng)在其表面均勻涂刷一道浸漬、粘結(jié)樹臘。并甩粗沙以利于做面層粘結(jié)。
(8)進(jìn)行空鼓檢查，并進(jìn)行處理方法如下：
① 當(dāng)空鼓面積<10000mm2時(shí)注入粘結(jié)樹脂法。在碳纖維上打開2個(gè)
以上的孔，使用注射器注入粘結(jié)樹脂(或低粘度型樹脂)。
② 當(dāng)空鼓面積>10000mm2時(shí)割刀切人填充樹脂修補(bǔ)法。沿纖維方向切入2～3刀，用橡膠刮板。毛刷沾上適量粘結(jié)樹脂，填進(jìn)割開的縫內(nèi)。
③補(bǔ)丁補(bǔ)修法。當(dāng)貼片完全固化后，無法用割刀切開或注入樹脂，或纖維片表面出現(xiàn)沼皺或松弛時(shí)，應(yīng)采用此方法沿空鼓邊沿，將空鼓部分的碳纖維割除，以每邊向外緣擴(kuò)展100mm大小之同樣碳纖維材料，用同樣粘結(jié)劑，補(bǔ)貼在原處。
(9)粘結(jié)質(zhì)量必須保證其有效粘貼面積大于95％及有關(guān)規(guī)定。
4.6 表面養(yǎng)護(hù)固化
(1)粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化，并應(yīng)保證固化期間不受干擾。
(2)碳纖維片粘貼后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需自然養(yǎng)護(hù)的時(shí)間：平均氣溫在10℃以下時(shí)，需要2周；平均氣溫在10℃以上20℃以下時(shí)，需要1～2周；平均氣溫高于20℃時(shí)，需要1周。在此期間應(yīng)防止貼片部分受到硬性沖擊。
5 安全注意事項(xiàng)
(1)碳纖維為導(dǎo)電材料，施工時(shí)應(yīng)使其遠(yuǎn)離電氣設(shè)備，或采取可靠保護(hù)措施。
(2)各種粘結(jié)劑應(yīng)在其說明書規(guī)定的環(huán)境溫度中密封儲(chǔ)存，并遠(yuǎn)離火源，且避免目光直射。
(3)粘結(jié)劑的配制應(yīng)在室內(nèi)進(jìn)行，其操作環(huán)境及施工現(xiàn)場均應(yīng)保持良好通風(fēng)。
(4)施工人員應(yīng)帶防護(hù)面罩、手套和工作服。
(5)各種粘結(jié)劑材料不得沾染生活水源。廢棄物不得倒入下水道，應(yīng)按環(huán)保要求集中處理。