碳纤维材料在加固工程中的应用

李杨

摘 要：碳纤维材料是一种高效、高强的加固材料，其具有较高的拉伸模量和拉伸强度，将其应用于建筑加固工程，能有效提升加固构建的整体性和稳定性。本文在阐述碳纤维材料加固原理和优势的基础上，就其在加固工程中的施工要点展开分析，同时指出加固工程碳纤维材料使用时的注意事项，期望能进一步提升碳纤维材料在加固工程中的应用质量，仅为推动建筑工程行业的有序发展。

关键词：碳纤维;加固工程;技术要点

城市化建设背景下，加固工程项目建设数量逐渐增多，其能在合理使用加固材料、工艺的基础上，实现原建筑结构的强度、刚度和承载能力。碳纤维材料是一种高效化的加固材料，其在建筑加固项目中的应用极为普遍;然在工程项目建设中，碳纤维加固施工工艺具有极强的专业性，一旦加固工艺不合理，势必会降低加固工程的施工质量。基于此，有必要进行碳纤维材料加固工艺的深入研究。本文就碳纤维材料在加固工程中的应用要点展开分析。

1 碳纤维材料加固原理和优势

1.1 碳纤维材料加固的基本原理

碳纤维材料是当前建筑工程加固项目中使用的基本材料，与普通钢筋相比，碳纤维材料不均具有较高的强度和密度，而且在弹性以及抗辐射性等方面效果突出。采用碳纤维材料对工程构件进行加固时，施工人员会配合使用树脂进行加固处理。具体而言，通过树脂的粘结作用，碳纤维材料与建筑主体结构结合在一起，随后，碳纤维材料会凭借自身突出的抗拉强度和弹性模量，实现建筑结构件的有效加固。现阶段，底层树脂、找平树脂及粘结树脂是碳纤维加固中树脂应用的三种基本形态，通过这些树脂的应用，碳纤维和建筑构件紧密联系在一起，有效地保证了构建的强度、刚度和承载力[1]。

1.2 碳纤维材料加固优势

现阶段，碳纤维材料在工程项目中的应用较为广泛，从材料本身特性来看，其碳纤维材料密度较低，其密度仅为普通钢材密度的25%;然碳纤维材料具有超高的抗拉强度，有研究显示，碳纤维材料抗拉强度为普通钢材的10倍;此外，该材料抗辐射能力突出，能避免加固构件过早损坏。将碳纤维材料应用于加固工程具有突出优势，具体表现在：其一，碳纤维材料受氯离子、酸、碱环境影响小，工程适用性较强，应用范围广;其二，碳纤维材料加固施工的过程较为简单，能有效提升施工效率;其三，从加固效果来看，将碳纤维材料应用于加固工程，能有效提升工程构建抗弯、抗震能力，同时碳纤维材料不会对构建自荷载造成影响，工程治疗较为突出。

2 碳纤维材料在加固工程中的应用要点

工程项目结构加固施工具有较高的专业性，就碳纤维材料而言，其在加固工程项目中的使用通常是按照基底处理、底层涂料涂抹、贴碳纤维材料、固化涂装、保养处理的流程进行施工的。

2.1 构件基底处理

采用碳纤维材料进行工程构件加工时，需要对构件基底进行规范处理。首先，施工人员应将构建上面的粉刷层、松动部分进行彻底清除和打磨，同时应通过高压水或空气清理构件表面，确保表面洁净、无粉尘、油污，待构件完全恢复干燥后，开展碳纤维加固施工。其次，构件存在钢筋露筋问题时，还应对保留钢筋进行除锈处理，然后通过环氧砂浆进行修补处理，确保钢筋被砂浆包裹密实;同时，当构件存在裂缝问题时，采用环氧树脂进行补缝施工，当缝隙较小时，采用涂抹密封工艺，而当缝隙较大时，采用环氧树脂灌注施工方法;最后，做好碳纤维材料粘贴位置的有效标记，并对相应的位置进行整平处理。

2.2 涂刷树脂施工

为确保碳纤维和加固构件的有效衔接，需做好底层树脂涂刷工作质量的有效保证。就树脂材料而言，应就底胶和固化剂按照一定的比例进均匀混合，然后采用滚筒进行均匀涂刷，涂刷过程无流淌或气泡。底胶涂刷过程中，应分多层涂刷，带上一层风干后，进行下层底胶涂刷，确保底胶的平整度。通常，土层厚度需保证在0.4mm以内。在涂刷树脂过程中，还应进行环境因素的有效控制，即应确保在涂刷树脂时，气温处于5℃以上，而空气湿度不超过85%，同时单次配置的树脂胶液应在45min内涂刷完毕。涂刷过程中应重点关注构件转角部位的处理，施工中，需将将转角部位修补为光滑的圆弧，且圆弧的半径不小于20mm，涂刷底胶固化后，进行下一层施工[2]。

2.3 碳纤维材料粘贴

碳纤维材料粘贴施工是整个加固工程建设的重点所在。在施工前，应按照工程项目设计要求，对碳纤维材料进行规范裁剪，避免碳纤维布折弯。在碳纤维片粘贴标准见表1。此外，碳纤维片粘贴施工还需考虑以下要求：其一，在拐角部位粘贴是，应采用毛刷多涂一些粘接胶体，确保粘贴效果良好。其二，在各层搭接位置处理时， 应确保搭接部位错开，同时需用塑料刮子在碳纤维布表面沿同一方向反复排压至胶料渗出碳纤维布外表，这样能去除气泡，使得碳纤维布充分浸润胶料。其三，在多层碳纤维材料粘贴时，应待纤维表面指触感干燥候，再进行下层粘贴施工，同时对于最外一层的碳纤维材料，需通过涂抹粘贴胶料的方式进行防护，必要时还需要点粘豆砂，待其固化后，在进行防护砂浆施工[3]。

2.4 碳纤维补强后的养护管理

针对完成粘贴补强的碳纤维材料，还应科学合理地进行养护管理。当自然温度处于20～25℃时，碳纤维材料加固件的固化时间多处于2h以上，在养护过程中，需保证所施工项目在24h内无受潮或雨淋问题，同时严禁粘贴碳纤维材料受硬物碰撞。完成碳纤维补强养护后，应就其整体加固质量进行检查，在检查过程总，应确保碳纤维片材的实际粘贴面积不应少于设计面积，同时位置偏差不超过10mm。针对碳纤维片材与混凝土之间粘接质量检查，可通过手压碳纤维片或小锤轻敲的方式进行检查。整个检查过程中应重点关注碳纤维材料的空鼓问题，当碳纤维材料空鼓面积不超过100cm2时，通过针管注胶的方式进行修补，而当空鼓面积超过100cm2时，需将空鼓区域切除，然后进行进行搭接。最后，若碳纤维布表面粘石英砂子，则在后期粉刷中，采用107胶加水泥粉刷两次。

3 加固工程中碳纤维材料应用的注意事项

3.1 规范碳纤维材料选用

碳纤维材料的选择和应用对于加固工程施工质量具有较大影响，在材料选择中，应考虑碳纤维材料的均匀程度。这是因为当选择的碳纤维片排列不均匀时，就会出现加固构件受力不均匀问题，这会极大的降低构件的加固质量。对此，在项目初期，还应选择均匀的碳纤维片进行加固施工。同时在碳纤维材料使用中，应合理控制碳纤维片的尺寸规格，同时应做好纤维片粘贴和接缝处理，确保加固工程整体质量突出。

3.2 规范碳纤维片的粘贴

针对碳纤维片的粘贴管理，应注重以下要点控制：其一，在碳纤维片粘贴前，进行构件加固位置、粘贴位置的精准定位，同时做好碳纤维片表面的细部处理。其二，在碳纤维片裁剪过程中，应确保裁剪后后的碳纤维片符合工程项目建设标准，碳纤维片厚度应控制在10～15cm。其三，粘貼前，应进行碳纤维片表面的清理，确保碳纤维片表面情况干净、无粉尘。其四，在纤维片压人树脂施工是，应采用橡皮滚筒对碳纤维板滚压，要求滚压方向顺着纤维方向，同时确保树脂和碳纤维板能贴附紧密并渗入其中。

4 结论

碳纤维材料在加固工程项目建设中具有广泛应用，其能有效提升工程机构件的强度和刚度。在加固项目施工中，施工人员只有充分了解碳纤维材料加固的原理，并进行施工要点的全面管理，才能有效地提升碳纤维材料加固施工质量，进而促进建筑工程行业的有序发展。

参考文献：

[1]伍坤，余赛.桥梁加固中碳纤维材料的应用[J].交通世界， 2020（1）：172-173+183.

[2]田雷，侯计睿.碳纤维补强柱体混凝土结构施工方法及计算分析[J].住宅与房地产，2019（33）：198.

[3]厉国林.碳纤维加固技术在市政工程应用领域的研究[J].工程技术研究，2019，4（13）：87-88.