碳纤维复合材料在混凝土结构抗震加固方面的应用与工艺研究
1 碳纤维复合材料的发展
碳纤维复合材料具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等优点，碳纤维板材加固补强混凝土结构的应用研究始于20世纪80年代美国、日本等发达，进入20世纪90年代中后期我国的许多科研机构和什业也相继进行了这方面的试验研究。近年，碳纤维复合材料在我国许多地区的桥梁和工民建工程中逐渐得了应用。
由于广东省并非地震多发区，早年有许多建筑物未进行抗震设防，满足不了《建筑抗震鉴定标准》GB50023-95要求。随着东南亚和台湾等周边地区地震的频发，如何对未进行抗震设防的建筑物进行抗 震加固这个总是引起广东省建筑业专家的重视。本人和同行一些专家经过进行综合比较后，认为采用碳纤维粘贴进行抗震加的方式应是优选的方案。下面结合广东省某中学艺术楼的具体工程实例探讨一下采用碳纤维板材对混凝土结构进行抗震加固的施工工艺。
2 碳纤维板材加固简介
2.1 优点
2.1.1 高抗拉强高背景性模量。
2.1.2 施工方便，无需任何夹具、模板，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝。
2.1.3 耐腐蚀及耐久性能好。
2.1.4 不增加结构自重。
2.2 适用范围：适用于各种形式的钢筋混凝土结构或构件的加固补强。
2.3 加固机理：利用专用环氧树脂将搞拉强度极高的碳纤维板材粘贴于混凝土结构表面，并与之形成整体，共同工作。
3 施工工艺
在碳纤维加固施工前，应尽可能地卸去部分荷载，使碳纤维粘贴施工时结构或构件承受的荷载作用减小到小程度。其加固施工工序为：混凝土基底处理―涂底层涂料―用环氧腻子进行残缺修补―贴碳纤维板材―养护―涂装―完工验收。
3.1混凝土基底处理
3.1.1 裂缝处理。宽度小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂抹封闭；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。该工程抗震加固的部分梁有宽度不一的裂缝，大的裂缝达到1mm以上，为此我们对所加固的部分梁先进行了压力灌胶处理。
3.1.2将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净，达到结构密实部位，使其表面平整。
3.1.3检查外露钢筋是否锈蚀。如有锈蚀，需进行必要处理。
3.1.4对经剔凿、清除和露筋的构件残缺部分，用环氧砂浆进行修补、复原，达到表面平整。
3.1.5将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的段差等）打磨平整，修复后的段差要尽量平顺；棱角的部位，用磨光机磨成圆角，圆角半径须≥30mm。
3.1.6结构或构件表面打磨后，用吹风机将表面灰尘和杂物清理掉，或用水及淡盐酸清洗，并使表面充分干燥。该工程施工中我们使用吹风机将灰尘清理后又用淡盐酸进行清洗。
3.2涂底层涂料
3.2.1把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌均匀；一次调和量应在可使用时间内用完。
3.2.2用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土表面，指触干燥后（一般养护3~24小时）才能进行下一道工序的施工。
3.2.3底层涂料指触干燥或固化后，表面上的凸起部分（一般类似结露的露珠一样）要用砂布或角磨机磨平。
3.3 用环氧腻子进行残缺修补
3.3.1构件表面凹陷部件应用环氧腻子填平，并修复至表面平整、顺滑。
3.3.2内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补，使之平顺。腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。
3.4粘贴碳纤维板材
3.4.1树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。
3.4.2 纤维顺长方向碳纤维板材的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂树脂，脱泡、树脂操作按正常进行。在碳纤维板材宽度方向不需要搭接。
3.4.3贴碳纤维板材前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用环氧树脂，称为下涂。贴碳纤维板材时，在碳纤维板材和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤维板材上滚压多次，使树脂渗浸进纤维中。
3.4.4 碳纤维板材施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘贴用环氧树脂，称为上涂。如需多层粘贴则重复上述（1）~（4）步骤，并保证底层粘贴的碳纤维板材上涂已指触干燥，才能粘贴下一层。
3.4.5 后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐。
3.5养护
3.5.1碳纤维板材施工后，应进行养护，保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度。
3.5.2养护期一般在1~2周内。
3.5.3对于有风吹、雨淋或有哥能人为扰动的地方应进行遮挡封闭养护。
3.6表面涂装
对于有外观装饰要求的结构或构件，可在粘贴后的碳纤维表面涂刷基于环氧基底的涂料或喷沙抹灰后涂刷浣涂料。
4 材料
以同固牌碳纤维板材及其专用树脂为例，其主要材料技术数据见表4.1~4.3。
5 劳动力及机工具安排
施工班组以3~4人为宜，每人每工日完成工程量在10
碳纤维复合材料具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等优点，碳纤维板材加固补强混凝土结构的应用研究始于20世纪80年代美国、日本等发达，进入20世纪90年代中后期我国的许多科研机构和什业也相继进行了这方面的试验研究。近年，碳纤维复合材料在我国许多地区的桥梁和工民建工程中逐渐得了应用。
由于广东省并非地震多发区，早年有许多建筑物未进行抗震设防，满足不了《建筑抗震鉴定标准》GB50023-95要求。随着东南亚和台湾等周边地区地震的频发，如何对未进行抗震设防的建筑物进行抗 震加固这个总是引起广东省建筑业专家的重视。本人和同行一些专家经过进行综合比较后，认为采用碳纤维粘贴进行抗震加的方式应是优选的方案。下面结合广东省某中学艺术楼的具体工程实例探讨一下采用碳纤维板材对混凝土结构进行抗震加固的施工工艺。
2 碳纤维板材加固简介
2.1 优点
2.1.1 高抗拉强高背景性模量。
2.1.2 施工方便，无需任何夹具、模板，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝。
2.1.3 耐腐蚀及耐久性能好。
2.1.4 不增加结构自重。
2.2 适用范围：适用于各种形式的钢筋混凝土结构或构件的加固补强。
2.3 加固机理：利用专用环氧树脂将搞拉强度极高的碳纤维板材粘贴于混凝土结构表面，并与之形成整体，共同工作。
3 施工工艺
在碳纤维加固施工前，应尽可能地卸去部分荷载，使碳纤维粘贴施工时结构或构件承受的荷载作用减小到小程度。其加固施工工序为：混凝土基底处理―涂底层涂料―用环氧腻子进行残缺修补―贴碳纤维板材―养护―涂装―完工验收。
3.1混凝土基底处理
3.1.1 裂缝处理。宽度小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂抹封闭；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。该工程抗震加固的部分梁有宽度不一的裂缝，大的裂缝达到1mm以上，为此我们对所加固的部分梁先进行了压力灌胶处理。
3.1.2将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净，达到结构密实部位，使其表面平整。
3.1.3检查外露钢筋是否锈蚀。如有锈蚀，需进行必要处理。
3.1.4对经剔凿、清除和露筋的构件残缺部分，用环氧砂浆进行修补、复原，达到表面平整。
3.1.5将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的段差等）打磨平整，修复后的段差要尽量平顺；棱角的部位，用磨光机磨成圆角，圆角半径须≥30mm。
3.1.6结构或构件表面打磨后，用吹风机将表面灰尘和杂物清理掉，或用水及淡盐酸清洗，并使表面充分干燥。该工程施工中我们使用吹风机将灰尘清理后又用淡盐酸进行清洗。
3.2涂底层涂料
3.2.1把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌均匀；一次调和量应在可使用时间内用完。
3.2.2用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土表面，指触干燥后（一般养护3~24小时）才能进行下一道工序的施工。
3.2.3底层涂料指触干燥或固化后，表面上的凸起部分（一般类似结露的露珠一样）要用砂布或角磨机磨平。
3.3 用环氧腻子进行残缺修补
3.3.1构件表面凹陷部件应用环氧腻子填平，并修复至表面平整、顺滑。
3.3.2内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补，使之平顺。腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。
3.4粘贴碳纤维板材
3.4.1树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。
3.4.2 纤维顺长方向碳纤维板材的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂树脂，脱泡、树脂操作按正常进行。在碳纤维板材宽度方向不需要搭接。
3.4.3贴碳纤维板材前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用环氧树脂，称为下涂。贴碳纤维板材时，在碳纤维板材和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤维板材上滚压多次，使树脂渗浸进纤维中。
3.4.4 碳纤维板材施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘贴用环氧树脂，称为上涂。如需多层粘贴则重复上述（1）~（4）步骤，并保证底层粘贴的碳纤维板材上涂已指触干燥，才能粘贴下一层。
3.4.5 后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐。
3.5养护
3.5.1碳纤维板材施工后，应进行养护，保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度。
3.5.2养护期一般在1~2周内。
3.5.3对于有风吹、雨淋或有哥能人为扰动的地方应进行遮挡封闭养护。
3.6表面涂装
对于有外观装饰要求的结构或构件，可在粘贴后的碳纤维表面涂刷基于环氧基底的涂料或喷沙抹灰后涂刷浣涂料。
4 材料
以同固牌碳纤维板材及其专用树脂为例，其主要材料技术数据见表4.1~4.3。
5 劳动力及机工具安排
施工班组以3~4人为宜，每人每工日完成工程量在10
