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【摘 要】碳纤维布其材料轻质高强、抗腐蚀、耐老化、耐热性、疲劳强度高。施工后保持结构原状，外形美观，施工简便、快捷。碳纤维加固技术作为一种新兴的、技术含量高的加固技术，具有很大的研究推广价值和巨大的社会经济效益。
【关键词】碳纤维布；比强度；劣化层；基底处理；底层涂料；环氧腻子
随着建筑业的发展，原有的房屋、桥梁、特别是大型的基础设施工程在使用一段时间又未到使用年限，出现了老化和破损等病害，不得不进行加固和修复的方式。目前，一种新兴的加固技术——碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，简称CFRP）加固修补混凝土结构技术，正在推广应用。
一、特点
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。它的比重小于钢的1/4；碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍；抗拉弹性模量23000～43000Mpa，也高于钢。材料的比强度（即材料的强度与其密度之比）愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，碳纤维的比强度为2000Mpa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度为59Mpa/（g/cm3）左右；其比模量也比钢高。
碳纤维布复合材料是一种质轻、柔软、抗拉强度好、刚度大、疲劳强度高等力学性能优异的新材料，施工操作简易、方便。
二、使用范围
碳纤维复合材料目前主要应用于各种结构类型（如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等）、各种结构形状（如矩形、圆形、曲面结构）、各种结构部位（如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等）的加固补修，而且不改变结构形状及不影响结果的外观，尤其对于大型土木工程结构，采用碳纤维加固法效果比较好。
本文主要对碳纤维复合材料施工工艺作详细的分析探讨，希望对从事结构补强的同仁有所帮助。
三、工艺流程
（一）碳纤维布及粘贴胶材质要求
碳纤维布粘贴在混凝土上，碳纤维布、粘接胶、混凝土三者能够共同工作、一起受力，胶体本身不会被拉断，碳纤维布与混凝土之间的胶层也不致被拉脱， 应选用受拉弹性模量高，与混凝土的正拉粘结强度好的浸渍用胶粘剂。碳纤维布采用优质的单向的0.167mm厚（300g/m2）。
粘贴碳纤维布主要材料技术指标应满足《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）第4.6.2条的要求（见表）。
碳纤维浸渍、粘贴用胶黏剂的安全性能指标
（二）理解设计文件意图
获得设计文件后，熟读设计文件，理解设计意图，从设计文件中了解加固结构类型及其特点，拟定施工时的重点、难点及其注意事项。
（三）粘贴碳纤维布施工工艺
根据设计文件内容，现场校对结构病害，并将病害用有色粉笔从结构体中进行标注。根据设计文件进行初步的施工放线后，再进行构件基底处理（打磨）——涂刷底层涂料——环氧腻子修补——粘贴碳纤维片——表面防护。
1、基底处理
（1） 底层混凝土表面的劣化层
底层混凝土表面的劣化层（如：风化、浮浆、剥离的原浆、涂抹、不洁物等）要彻底踢打清除，并用环氧砂浆修补复原；
（2）混凝土表面缺陷部分，打磨掉浮浆部分，用环氧砂浆修补复原；
（3）表面的凸出部分要用角向砂轮磨平，用环氧砂浆修补复原；
（4）根据设计文件放出的施工线进行整体打磨至结构层，要求表面平整后，用吹风机、棉纱、酒精或水等清除掉磨粉，并使其干燥。
2、涂刷底层涂料
按比例将称量好的底层涂料的主剂和固化剂放入容器内均匀搅拌。一次调和量在可使用时间内用完，超过可使用时间不能再用。
特别注意：严禁在涂料中添加溶剂，含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。
用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料，养护3小时—24小时，以指触干燥为准。底层涂料固化后，在表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土表面，应再补涂底层涂料。当气温在5℃以下、相对湿度RH>85%，混凝土表面含水率在8%以上，不能施工，要了解施工部位的温度、湿度，根据其变化选择适当的涂料。
3、环氧腻子修补
配置环氧腻子时，按规定的主剂与固化剂的比例进行配料，且一次调和量在可使用时间内用完，表面凹陷部位（混凝土接头、模板段差、小孔）要用环氧腻子补平，刮贴环氧腻子要密实，表面顺滑无隆起或凹陷、无划痕，腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，再用砂纸打磨平整。
4、粘贴碳纤维布
根据设计文件要求，用刀片按规定的尺寸裁切碳纤维布，确认施工面的底层涂料、环氧腻子指触干燥。粘结树脂的主剂和固化剂经称量按规定的比例装入容器，搅拌均匀，用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂（下涂层），修正不良的地方要多涂一些。按照设计文件要求将纤维布贴好，尽量使纤维布和树脂之间不要有空气。为了使空气从纤维布下逸出，可用专用工具—罗拉沿纤维方向多滚压几次。
纤维布施工30分钟（根据干燥程度）后，用滚筒刷涂抹粘结树脂（上涂层）。上涂时滚筒刷沿纤维方向移动不得将已贴好的纤维布卷起。
5、表面防护
粘贴碳纤维布后，需自然养护24小时达到初期固化，应保证固化期间不受干扰。当树脂固化期间存在气温降低到5℃以下的可能时，采取有效的升温措施，保证环境温度不低于5℃。贴布达到设计强度所需自然养护的时间：
当平均气温在10℃以下时，需要14天；
当平均气温在10℃以上20℃以下时，需要7～14天；
当平均气温高于20℃时，需要7天。
在此期间应防止贴片受到硬性冲击。
（四）检查标准
上涂后3小时至4天时间，进行固化后的空鼓检查处理。对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10个可以认为合格；若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行补修；对于直径在30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需要进行补修。
以上碳纤维布施工工艺，是本人在长期的桥梁结构加固工作中的总结，与同仁共勉，从而把碳纤维布施工工艺标准化、精细化，充分发挥碳纤维布材料的优异性能，使其在建设施工中得以广泛推广应用。
【关键词】碳纤维布；比强度；劣化层；基底处理；底层涂料；环氧腻子
随着建筑业的发展，原有的房屋、桥梁、特别是大型的基础设施工程在使用一段时间又未到使用年限，出现了老化和破损等病害，不得不进行加固和修复的方式。目前，一种新兴的加固技术——碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，简称CFRP）加固修补混凝土结构技术，正在推广应用。
一、特点
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。它的比重小于钢的1/4；碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍；抗拉弹性模量23000～43000Mpa，也高于钢。材料的比强度（即材料的强度与其密度之比）愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，碳纤维的比强度为2000Mpa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度为59Mpa/（g/cm3）左右；其比模量也比钢高。
碳纤维布复合材料是一种质轻、柔软、抗拉强度好、刚度大、疲劳强度高等力学性能优异的新材料，施工操作简易、方便。
二、使用范围
碳纤维复合材料目前主要应用于各种结构类型（如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等）、各种结构形状（如矩形、圆形、曲面结构）、各种结构部位（如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等）的加固补修，而且不改变结构形状及不影响结果的外观，尤其对于大型土木工程结构，采用碳纤维加固法效果比较好。
本文主要对碳纤维复合材料施工工艺作详细的分析探讨，希望对从事结构补强的同仁有所帮助。
三、工艺流程
（一）碳纤维布及粘贴胶材质要求
碳纤维布粘贴在混凝土上，碳纤维布、粘接胶、混凝土三者能够共同工作、一起受力，胶体本身不会被拉断，碳纤维布与混凝土之间的胶层也不致被拉脱， 应选用受拉弹性模量高，与混凝土的正拉粘结强度好的浸渍用胶粘剂。碳纤维布采用优质的单向的0.167mm厚（300g/m2）。
粘贴碳纤维布主要材料技术指标应满足《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）第4.6.2条的要求（见表）。
碳纤维浸渍、粘贴用胶黏剂的安全性能指标
（二）理解设计文件意图
获得设计文件后，熟读设计文件，理解设计意图，从设计文件中了解加固结构类型及其特点，拟定施工时的重点、难点及其注意事项。
（三）粘贴碳纤维布施工工艺
根据设计文件内容，现场校对结构病害，并将病害用有色粉笔从结构体中进行标注。根据设计文件进行初步的施工放线后，再进行构件基底处理（打磨）——涂刷底层涂料——环氧腻子修补——粘贴碳纤维片——表面防护。
1、基底处理
（1） 底层混凝土表面的劣化层
底层混凝土表面的劣化层（如：风化、浮浆、剥离的原浆、涂抹、不洁物等）要彻底踢打清除，并用环氧砂浆修补复原；
（2）混凝土表面缺陷部分，打磨掉浮浆部分，用环氧砂浆修补复原；
（3）表面的凸出部分要用角向砂轮磨平，用环氧砂浆修补复原；
（4）根据设计文件放出的施工线进行整体打磨至结构层，要求表面平整后，用吹风机、棉纱、酒精或水等清除掉磨粉，并使其干燥。
2、涂刷底层涂料
按比例将称量好的底层涂料的主剂和固化剂放入容器内均匀搅拌。一次调和量在可使用时间内用完，超过可使用时间不能再用。
特别注意：严禁在涂料中添加溶剂，含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。
用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料，养护3小时—24小时，以指触干燥为准。底层涂料固化后，在表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土表面，应再补涂底层涂料。当气温在5℃以下、相对湿度RH>85%，混凝土表面含水率在8%以上，不能施工，要了解施工部位的温度、湿度，根据其变化选择适当的涂料。
3、环氧腻子修补
配置环氧腻子时，按规定的主剂与固化剂的比例进行配料，且一次调和量在可使用时间内用完，表面凹陷部位（混凝土接头、模板段差、小孔）要用环氧腻子补平，刮贴环氧腻子要密实，表面顺滑无隆起或凹陷、无划痕，腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，再用砂纸打磨平整。
4、粘贴碳纤维布
根据设计文件要求，用刀片按规定的尺寸裁切碳纤维布，确认施工面的底层涂料、环氧腻子指触干燥。粘结树脂的主剂和固化剂经称量按规定的比例装入容器，搅拌均匀，用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂（下涂层），修正不良的地方要多涂一些。按照设计文件要求将纤维布贴好，尽量使纤维布和树脂之间不要有空气。为了使空气从纤维布下逸出，可用专用工具—罗拉沿纤维方向多滚压几次。
纤维布施工30分钟（根据干燥程度）后，用滚筒刷涂抹粘结树脂（上涂层）。上涂时滚筒刷沿纤维方向移动不得将已贴好的纤维布卷起。
5、表面防护
粘贴碳纤维布后，需自然养护24小时达到初期固化，应保证固化期间不受干扰。当树脂固化期间存在气温降低到5℃以下的可能时，采取有效的升温措施，保证环境温度不低于5℃。贴布达到设计强度所需自然养护的时间：
当平均气温在10℃以下时，需要14天；
当平均气温在10℃以上20℃以下时，需要7～14天；
当平均气温高于20℃时，需要7天。
在此期间应防止贴片受到硬性冲击。
（四）检查标准
上涂后3小时至4天时间，进行固化后的空鼓检查处理。对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10个可以认为合格；若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行补修；对于直径在30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需要进行补修。
以上碳纤维布施工工艺，是本人在长期的桥梁结构加固工作中的总结，与同仁共勉，从而把碳纤维布施工工艺标准化、精细化，充分发挥碳纤维布材料的优异性能，使其在建设施工中得以广泛推广应用。