纤维复合材料在施工中的应用
引言随着建筑加固技术不断更新，越来越多的新型加固材料、加固方法应运而生，纤维复合材料就是其中一种，并得到了建筑业界广泛推广且取得了良好的社会经济效益。然而在设计、施工过程中，由于施工图所载内容不够详细，有些从业人员对相应技术规程、规范熟悉程度不够，施工单位为追求经济效益盲目使用价格低廉、没有质量保证的建筑材料及在施工过程中不按正常工艺流程，偷工减料导致加固后果较差，并随着建筑物使用年限的增加，不断老化的加固材料形成的加固构件，给日后使用者带来了极大的安全隐患。本文针对纤维复合材料在选材、施工流程及应用方面进行论述。
1.材料选用1.1纤维复合材料的选用（1）常用于钢筋混凝土加固的纤维复合材料一般多为碳纤维和玻璃纤维，在使用这两种材料时必须为连续纤维，且品种和性能必须符合《混凝土结构加固设计规程》GB50367-2006中的明确规定。
（2）对符合安全性能指标要求的纤维复合材料与其他改性环氧树脂胶粘剂配套使用时，必须做抗拉强度测试；仰贴条件下纤维复合材料和混凝土应做下拉粘结强度测试、层间剪切强度测试等。当厂商直接提供配套贴粘剂与纤维复合材料时，应提供书面试验证明资料，该资料应存档备查。
1.2结构加固粘胶剂材料的选用（1）浸渍，粘贴纤维复合材料的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，其安全性能及指标必须符合GB50367-2006中规定。承重结构加固工程中不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等浸渍、粘贴胶粘剂。其承重结构用的胶粘剂一般选用A级或B级，胶粘剂分为有底胶型和免底胶型（保留厂家证书留档备查）。应根据结构加固方法和粘贴的材料选用安全性能不一样的胶粘剂。
（2）胶粘剂质量保证必须由厂商提供技术参数说明材料。其中钢粘结抗剪性能必须通过“湿热老化”测试检验是否合格；加固胶粘剂必须通过毒性检验，测试是否使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂、挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂等有害物质成分。
2.纤维复合材料在建筑加固施工中的应用2.1施工工艺步骤施工准备→粘贴部位的混凝土表面处理→涂刷底胶→修补找平→刷胶、粘贴纤维材料→修补不足→表面防护。
（1）施工准备①熟悉施工图纸。
②加固的承重构件上部荷载卸荷。
③根据图纸在需要加固混凝土表面弹线定位，保证粘贴的准确性。
（2）加固构建混凝土表面处理①清除被加固构件表面剥落、酥松、蜂窝、腐蚀等缺陷混凝土，露出混凝土原结构层物质。
②对构件（矩形）边角修角处理确保截面棱角应在粘贴前通过打磨加以圆化如图1.梁的圆化半径对碳纤维不应小于20mm，对玻璃纤维不应小于15mm；柱的圆化半径对碳纤维不应小于25mm，对玻璃纤维不应小于20mm.圆化的目的是为了减少在构件转角部位的应力集中。
③将所需粘贴纤维材料的混凝土表面打磨平整，用钢丝刷（除去表层浮浆、油污等）杂质，直至完全露出混凝土新面，并用丙酮将混凝土表面清理干净且保持干燥。
（3）涂刷底胶当采用有底胶粘剂时，在修补构件缺陷前应在构件表面缺陷处涂刷底胶（多采用滚筒），在底胶指触干燥后进行下道工序（如采用免底胶粘剂时可省略本步骤）。
（4）修补找平①修补。对于有新裂缝构件为使原构件在加固后可以视为一个新整体，保证裂缝修补时处于不再发展状态，分析易形成裂缝的原因、裂缝现阶段状态及严重程度采用下列方法：表面封闭法：利用混凝土表层微向独立裂缝（裂缝宽w≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收低黏度具体良好渗透性的修补胶液封闭裂缝通道（如：改性环氧树脂类、改性丙烯酸酯类、改性聚氨酯类）。
注射法：以一定的压力将低黏度，高强度的裂缝修补胶液注入裂缝腔内；此方法适用0.1mm≤w≤1.5mm静止的独立裂缝、贯穿裂缝。注射前应按产品说明书的规定对裂缝周边进行密封。
压力注浆法：在一定时间以较高压力将修补裂缝用的注浆料（如：聚合物水泥浆料等）压入裂缝腔内。此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝。
填充密封法：在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于200mm的U型槽然后用改性环氧树脂充填。此法运用处理w>0.5mm的裂缝。
②找平。原混凝土构件一般都或多或少存在凹陷不平，局部蜂窝状等缺陷，应根据现场特点除剔凿混凝土外还可以采用环氧树脂砂浆抹平，压力注浆料注缝等方法找平混凝土表面。
（5）粘贴纤维材料对钢筋混凝土受弯构件正弯矩进行正截面加固时，纤维方向与加固处受拉方向一致，其受拉面沿纵向粘贴的纤维复合材料应延伸至支座边缘，且应在纤维复合材料的顶端部及集中荷载作用点的两侧设置U型箍或压条，以加强受拉纤维锚固和构件抗剪能力。
纤维沿受力方向搭接长度不应小于100mm时，应采用多层多条加固，各层、各条纤维布应错位搭接（搭接率宜参考钢筋搭接）。纤维布实际粘贴尺寸应大于等于设计量，正常情况下总有效粘贴面积不得低于95%，位置偏差不得大于2cm.胶粘剂的配制应严格参照产品使用说明进行，不得额外添加固化剂及非反应性稀释剂，且应用搅拌器搅拌均匀。每次配制数量应按施工面积，人员数量，施工难易程度，天气温度等综合因素考虑，以免胶粘剂过早固化无法使用，搅拌过程中容器内应避免油污和杂质污染。
纤维丝织物应按施工图纸设计尺寸沿纤维剪裁，纤维布单位面积质量不大于300g/m2宽度一般以200～300mm为主，有可靠保证措施时可以适当放宽，但不宜超过1000mm以免影响粘结强度。
粘贴多层时应按从里到外由短到长的顺序进行，每层与下层粘贴时以上层胶粘剂以指触干燥为宜，用滚筒沿纤维轴单向滚压，快速挤出胶粘剂中的气泡，在粘贴过程中不得有纤维打折、堆叠现象，确保受拉时纤维束不产生应力集中。
（6）修补不足粘贴好的纤维丝织物在进行防护层施工前应进行复检，对存在气泡或起壳较大面积空鼓处进行修补；当空鼓面积小于100cm2时采用针管注胶方式进行，若大于100cm2时宜将空鼓处纤维物切除，重新搭接粘贴等厚纤维材料。（若采用图2、图3方式锚固，应在锚栓孔部位提前补层处理以满足截面抗拉要求）。
（7）表面防护由于环氧树脂、纤维复合材均有耐火性差，且两种材料胶结硬化后表面直接暴露于空气中易老化，因此在上层应加设保护层。一般多采用粘贴玻璃纤维网做过度，后粉刷水泥砂浆再滚防火涂料。
2.2一般节点构造做法（1）现行《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006中关于早期框架顶层梁柱端节点处贴纤维复合材料锚固方法如图2.
（2）梁上无现浇板，或负弯矩形区的支座点处需采取加强锚固措施如图3.
以上两个节点做法以前较多，而现在很多设计单位采用下图4方式。该方式复杂，但其加固效果更可靠，并且兼有增强功效，因此值得推广。
3.结束语随着市场经济不断的发展，原有建筑物的使用功能，很多已不能适应现阶段要求，因此产生了建筑加固产品，并对加固建筑物技术提出了更高的要求。纤维复合材料是近几年来通过科学不断的实践，参考国外先进理论，研发了一种轻而薄、柔软、易贴附、施工工艺简单、耐久、耐酸、耐腐、耐碱及后期基本无需保养等特点的新型建筑加固材料，应用到各类工程中且取得了良好的实际效果。
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1.材料选用1.1纤维复合材料的选用（1）常用于钢筋混凝土加固的纤维复合材料一般多为碳纤维和玻璃纤维，在使用这两种材料时必须为连续纤维，且品种和性能必须符合《混凝土结构加固设计规程》GB50367-2006中的明确规定。
（2）对符合安全性能指标要求的纤维复合材料与其他改性环氧树脂胶粘剂配套使用时，必须做抗拉强度测试；仰贴条件下纤维复合材料和混凝土应做下拉粘结强度测试、层间剪切强度测试等。当厂商直接提供配套贴粘剂与纤维复合材料时，应提供书面试验证明资料，该资料应存档备查。
1.2结构加固粘胶剂材料的选用（1）浸渍，粘贴纤维复合材料的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，其安全性能及指标必须符合GB50367-2006中规定。承重结构加固工程中不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等浸渍、粘贴胶粘剂。其承重结构用的胶粘剂一般选用A级或B级，胶粘剂分为有底胶型和免底胶型（保留厂家证书留档备查）。应根据结构加固方法和粘贴的材料选用安全性能不一样的胶粘剂。
（2）胶粘剂质量保证必须由厂商提供技术参数说明材料。其中钢粘结抗剪性能必须通过“湿热老化”测试检验是否合格；加固胶粘剂必须通过毒性检验，测试是否使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂、挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂等有害物质成分。
2.纤维复合材料在建筑加固施工中的应用2.1施工工艺步骤施工准备→粘贴部位的混凝土表面处理→涂刷底胶→修补找平→刷胶、粘贴纤维材料→修补不足→表面防护。
（1）施工准备①熟悉施工图纸。
②加固的承重构件上部荷载卸荷。
③根据图纸在需要加固混凝土表面弹线定位，保证粘贴的准确性。
（2）加固构建混凝土表面处理①清除被加固构件表面剥落、酥松、蜂窝、腐蚀等缺陷混凝土，露出混凝土原结构层物质。
②对构件（矩形）边角修角处理确保截面棱角应在粘贴前通过打磨加以圆化如图1.梁的圆化半径对碳纤维不应小于20mm，对玻璃纤维不应小于15mm；柱的圆化半径对碳纤维不应小于25mm，对玻璃纤维不应小于20mm.圆化的目的是为了减少在构件转角部位的应力集中。
③将所需粘贴纤维材料的混凝土表面打磨平整，用钢丝刷（除去表层浮浆、油污等）杂质，直至完全露出混凝土新面，并用丙酮将混凝土表面清理干净且保持干燥。
（3）涂刷底胶当采用有底胶粘剂时，在修补构件缺陷前应在构件表面缺陷处涂刷底胶（多采用滚筒），在底胶指触干燥后进行下道工序（如采用免底胶粘剂时可省略本步骤）。
（4）修补找平①修补。对于有新裂缝构件为使原构件在加固后可以视为一个新整体，保证裂缝修补时处于不再发展状态，分析易形成裂缝的原因、裂缝现阶段状态及严重程度采用下列方法：表面封闭法：利用混凝土表层微向独立裂缝（裂缝宽w≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收低黏度具体良好渗透性的修补胶液封闭裂缝通道（如：改性环氧树脂类、改性丙烯酸酯类、改性聚氨酯类）。
注射法：以一定的压力将低黏度，高强度的裂缝修补胶液注入裂缝腔内；此方法适用0.1mm≤w≤1.5mm静止的独立裂缝、贯穿裂缝。注射前应按产品说明书的规定对裂缝周边进行密封。
压力注浆法：在一定时间以较高压力将修补裂缝用的注浆料（如：聚合物水泥浆料等）压入裂缝腔内。此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝。
填充密封法：在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于200mm的U型槽然后用改性环氧树脂充填。此法运用处理w>0.5mm的裂缝。
②找平。原混凝土构件一般都或多或少存在凹陷不平，局部蜂窝状等缺陷，应根据现场特点除剔凿混凝土外还可以采用环氧树脂砂浆抹平，压力注浆料注缝等方法找平混凝土表面。
（5）粘贴纤维材料对钢筋混凝土受弯构件正弯矩进行正截面加固时，纤维方向与加固处受拉方向一致，其受拉面沿纵向粘贴的纤维复合材料应延伸至支座边缘，且应在纤维复合材料的顶端部及集中荷载作用点的两侧设置U型箍或压条，以加强受拉纤维锚固和构件抗剪能力。
纤维沿受力方向搭接长度不应小于100mm时，应采用多层多条加固，各层、各条纤维布应错位搭接（搭接率宜参考钢筋搭接）。纤维布实际粘贴尺寸应大于等于设计量，正常情况下总有效粘贴面积不得低于95%，位置偏差不得大于2cm.胶粘剂的配制应严格参照产品使用说明进行，不得额外添加固化剂及非反应性稀释剂，且应用搅拌器搅拌均匀。每次配制数量应按施工面积，人员数量，施工难易程度，天气温度等综合因素考虑，以免胶粘剂过早固化无法使用，搅拌过程中容器内应避免油污和杂质污染。
纤维丝织物应按施工图纸设计尺寸沿纤维剪裁，纤维布单位面积质量不大于300g/m2宽度一般以200～300mm为主，有可靠保证措施时可以适当放宽，但不宜超过1000mm以免影响粘结强度。
粘贴多层时应按从里到外由短到长的顺序进行，每层与下层粘贴时以上层胶粘剂以指触干燥为宜，用滚筒沿纤维轴单向滚压，快速挤出胶粘剂中的气泡，在粘贴过程中不得有纤维打折、堆叠现象，确保受拉时纤维束不产生应力集中。
（6）修补不足粘贴好的纤维丝织物在进行防护层施工前应进行复检，对存在气泡或起壳较大面积空鼓处进行修补；当空鼓面积小于100cm2时采用针管注胶方式进行，若大于100cm2时宜将空鼓处纤维物切除，重新搭接粘贴等厚纤维材料。（若采用图2、图3方式锚固，应在锚栓孔部位提前补层处理以满足截面抗拉要求）。
（7）表面防护由于环氧树脂、纤维复合材均有耐火性差，且两种材料胶结硬化后表面直接暴露于空气中易老化，因此在上层应加设保护层。一般多采用粘贴玻璃纤维网做过度，后粉刷水泥砂浆再滚防火涂料。
2.2一般节点构造做法（1）现行《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006中关于早期框架顶层梁柱端节点处贴纤维复合材料锚固方法如图2.
（2）梁上无现浇板，或负弯矩形区的支座点处需采取加强锚固措施如图3.
以上两个节点做法以前较多，而现在很多设计单位采用下图4方式。该方式复杂，但其加固效果更可靠，并且兼有增强功效，因此值得推广。
3.结束语随着市场经济不断的发展，原有建筑物的使用功能，很多已不能适应现阶段要求，因此产生了建筑加固产品，并对加固建筑物技术提出了更高的要求。纤维复合材料是近几年来通过科学不断的实践，参考国外先进理论，研发了一种轻而薄、柔软、易贴附、施工工艺简单、耐久、耐酸、耐腐、耐碱及后期基本无需保养等特点的新型建筑加固材料，应用到各类工程中且取得了良好的实际效果。
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