碳纖維在火災(zāi)后混凝土構(gòu)件加固中的應(yīng)用

周 鵬, 李一帆

1洛陽市雅琦裝飾設(shè)計工程有限公司（471003）2河南科技大學(xué)建筑工程學(xué)院工程力學(xué)系（471003）

1 火災(zāi)對混凝土構(gòu)件的影響

建筑火災(zāi)造成的經(jīng)濟損失日益嚴(yán)重,其危害越來越受到人們重視。鋼筋混凝土構(gòu)件在火災(zāi)下的安全性對保證結(jié)構(gòu)的整體性至關(guān)重要。建筑物遭受火災(zāi)高溫后,混凝土構(gòu)件抗壓強度明顯降低。研究表明，混凝土在300℃時，其抗壓強度與常溫下相比波動不大，超過300℃時，混凝土的抗壓強度有降低的趨勢，在900℃時，混凝土幾乎不到常溫下抗壓強度的10%，對工程的安全性影響是巨大的。

2 碳纖維加固技術(shù)簡介

近年來，碳纖維開始大量用于房屋建筑、橋梁、市政、地鐵等方面的補強加固。碳纖維加固技術(shù)是利用樹脂類材料把碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面,達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件補強加固及改善受力性能的目的。碳纖維具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕性能好、易于施工等優(yōu)點。尤其是高彈模型碳纖維，其抗拉強度比鋼材大68倍,彈性模量比鋼材大1.8～2.6倍，在600℃高溫下其性能保持不變，在-180℃低溫下仍很柔韌，在惡劣環(huán)境下不被酸、堿、鹽腐蝕。因此碳纖維加固技術(shù)對于工程補強加固來說是一種施工簡單,效果良好的加固技術(shù)。

3 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件加固施工方法

加固施工工序為：混凝土基底處理—涂底層涂料—粘結(jié)面修補—貼碳纖維片—養(yǎng)護。

3.1 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件基底處理

1)由于火災(zāi)高溫作用混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以鑿除，構(gòu)件表面殘缺、破損部分應(yīng)清除干凈，達到結(jié)構(gòu)密實，表面平整，對較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應(yīng)用環(huán)氧砂漿進行修復(fù)。

2)用機具除去構(gòu)件表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，火燒灰塵，凸出部分打磨平整,修復(fù)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≥30 mm。

3)構(gòu)件表面打磨后，用鋼絲刷刷去混凝土構(gòu)件表面的松散浮渣，用吹風(fēng)機將表面灰塵和雜物吹掉，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行下一道工序。

3.2 涂底層涂料

1)先稱量主劑，再加入固化劑，用低速旋轉(zhuǎn)的方法攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn)。

2)底層涂料可使用滾筒或刷子均勻涂抹，硬化后，若表面有凸起部分，用磨光機或砂紙打磨平整。

3)底層涂料指觸干燥或固化后，進入下道工序。

3.3 粘結(jié)面修補

1)構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩子填平，并修復(fù)至表面平整、順滑。

2)內(nèi)角要用環(huán)氧膩子填補，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。

3.4 粘貼碳纖維片

1)按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布。

2)用和底膠相同的使用方法調(diào)配、攪拌粘貼材料粘結(jié)劑，均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底膠稍厚。嚴(yán)禁出現(xiàn)漏刷現(xiàn)象，特別注意要粘貼碳纖維的邊緣部位。

3)粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后，用特制工具反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使粘結(jié)膠充分浸透碳纖維布；并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠，使之均勻。多層粘貼應(yīng)重復(fù)上述步驟,待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。

4)在碳纖維布的表面均勻涂抹粘結(jié)膠。用工具反復(fù)沿纖維方向滾壓,并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠,使之均勻。

5)在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹粘結(jié)膠。用工具反復(fù)沿纖維方向滾壓，并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠，使之均勻。

6)碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于200 mm。

3.5 養(yǎng)護

碳纖維片施工后，應(yīng)進行養(yǎng)護，保證養(yǎng)護期間的溫度不低于環(huán)氧樹脂的允許使用溫度。養(yǎng)護期為1～2周。對于有風(fēng)吹、雨淋或有可能人為擾動的地方應(yīng)進行遮擋封閉養(yǎng)護。

4 工程應(yīng)用

某建筑工程，框架八層，柱間距8 000 mm×8 000 mm，一層地下室。由于工程管理上的原因,主體工程施工完成后，二層堆積的施工木模板發(fā)生火災(zāi),導(dǎo)致部分混凝土柱構(gòu)件發(fā)生表面開裂、漏筋、麻面等工程缺陷。經(jīng)多方協(xié)商，同意對該層混凝土柱進行加固，方案要求盡量不增加柱體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，經(jīng)充分研究采用碳纖維布加固補強。加固后的建筑物經(jīng)工程質(zhì)量檢測部門的性能測試，達到了預(yù)期的效果。目前加固工程已經(jīng)順利的交付使用，運營情況良好。

5 結(jié)語

從工程的實際使用情況看，碳纖維加固具有強度高、施工方便、加固技術(shù)可靠、加固效果好等特點。碳纖維加固技術(shù)還具有技術(shù)及經(jīng)濟上的優(yōu)勢，同時適用的范圍相當(dāng)廣泛。在混凝土結(jié)構(gòu)使用最多的中國,碳纖維的使用一定會在建筑加固領(lǐng)域中占據(jù)重要地位，具有良好的發(fā)展空間及應(yīng)用前景。

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