摘  要：碳纖維材料加固混凝土結構是一種新型結構加固方法。某110kV變電所戶(hù)內電容器爆炸引起火災，導致電容器室框架梁受到一定程度的損傷，危及結構安全，影響設備的安全運行，經(jīng)分析比較多種加固方案，最終采用粘貼碳纖維布對該框架梁進(jìn)行加固。
   關(guān)鍵詞：碳纖維布 加固深固
 1、碳纖維加固結構構件技術(shù)簡(jiǎn)介
   碳纖維復合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固修復混凝土結構技術(shù)是近年來(lái)興起的一項新型加固技術(shù)，該項技術(shù)是將碳素纖維這種高性能纖維應用于土木工程，利用樹(shù)指類(lèi)材料把碳纖維粘貼于結構或構件表面，形成復合材料體（CFRP），通過(guò)其與結構或構件的協(xié)同工作，達到對結構構件補強加固及改善受力性能的目的。
  2、碳纖維加固結構構件技術(shù)原理
   碳纖維材料具有高強度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點(diǎn)，其抗拉強度是普通鋼筋的十倍左右，彈性模量略高于普通鋼筋的彈性模量。加固修復混凝土結構所用碳纖維材料主要為二種：碳纖維材料與配套樹(shù)脂。其中碳纖維的抗拉強度為建筑鋼材的十倍，而彈性模量與鋼材相當，某些種類(lèi)(如高彈性)碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的兩倍以上，且施工性能與耐久性良好，是一種很好的加固修復材料；配套樹(shù)指則包括底層樹(shù)脂、找平樹(shù)脂及粘結樹(shù)脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結質(zhì)量，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成一個(gè)復合性整體，并且共同工作，提高結構構件的抗彎、抗剪承載能力，達到對結構構件進(jìn)行加固、補強的目的。
   3、加固工程概況
  某110kV變電所建于2000年，因電容器室爆炸燃燒，第二榀框架梁遭到破壞，保護層混凝土開(kāi)裂、酥松、剝落，下弦鋼筋變形較嚴重，鋼筋受力截面削弱，危及結構安全，影響電力的安全生產(chǎn)。經(jīng)基建部門(mén)、設計部門(mén)、加固公司等單位專(zhuān)家一起進(jìn)行分析比較，選擇粘貼碳纖維布進(jìn)行加固，防止大梁的過(guò)度變形，延長(cháng)梁的使用壽命。
   4、碳纖維布加固框架梁設計
   4．1碳纖維布加固的前提
   首先，利用回彈法對框架梁混凝土進(jìn)行檢測，以供加固參考。經(jīng)檢測，混凝土的實(shí)際強度為C30。根據設計圖紙，及現場(chǎng)混凝土、鋼筋的受損情況，考慮提高框架梁的抗拉強度等級，為此，將610mm寬的碳纖維布裁成兩半，分兩層粘貼在框架梁的底面及兩側，加固后，增加了原受拉鋼筋面積，彌補了由于原鋼筋變形而造成的截面削減，構件的承載力得到加強，而且，總體配筋率ρmin≤ρ≤ρmax ，可以滿(mǎn)足使用要求。
   4．2碳纖維布的設計
   在受彎加固時(shí)，應使碳纖維片材的纖維方向與受拉區的拉應力方向一致。因梁底寬度為350mm，而碳纖維布的寬度為610mm，兼顧加固時(shí)碳纖維布的幅寬效應及框架梁下的受拉范圍，考慮將碳纖維布裁為兩半，一層為300mm寬，一層為310mm寬，分兩層粘貼在梁的下側；再粘貼100mm寬的碳纖維布“U”形箍；框架梁兩側面上邊緣各粘貼四根100mm寬的碳纖維布條固定碳纖維布“U”形箍。
  4．3配套樹(shù)脂粘結材料的設計
   配套樹(shù)脂分別由主劑和固化劑配制而成，分為適合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主劑和固化劑分別包裝，在現場(chǎng)使用時(shí)，應按工藝要求、按照規定的比例混合均勻，以形成所需要的底層樹(shù)脂、找平樹(shù)脂、粘結樹(shù)脂。
   ①底層樹(shù)脂  底層樹(shù)脂作用是增強表面混凝土與找平材料或粘結樹(shù)脂界面粘結強度；
   ②找平樹(shù)脂  找平樹(shù)脂是使表面平整度符合規定要求，并與底層樹(shù)脂及粘浸樹(shù)脂具有可靠的粘結強度；
   ③粘結樹(shù)脂  粘結樹(shù)脂是粘貼碳纖維布的主要粘結材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結，使其共同承受結構的作用。
   4、  施工準備
   （1）主要材料：底膠、粘著(zhù)膠、碳纖維布。
   （2）輔助材料：低速攪拌器、專(zhuān)用滾筒、角向磨光機、剪刀、鑿子、刮板、吹風(fēng)機、榔頭、量具等。
   （3）搭設腳手架：
   按安全規程要求搭設好腳手架，高度以滿(mǎn)足施工要求和施工方便。
   5、施工程序
   表面處理→修補找平→定位、下料→膠料配制→粘貼碳纖維布→表面防護→檢驗、驗收。
   6、  施工方法
   （1）表面處理：清理粘貼部位混凝土表層，打磨平整，并用MA砂漿修補，平整度應達到5mm/m；框架梁、柱節點(diǎn)轉角粘貼處須打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。表面打磨后用吹風(fēng)機吹凈，并用PT劑清洗干凈。
   （2）修補找平：被加固的框架梁混凝土保護層部分疏松，應清除直至露出結構層；局部裂紋、蜂窩用MA砂漿修補表層修復平整。
   （3）膠料配制：按稱(chēng)量比例調制粘結膠，調制前對A、B兩組按規定比例分別攪拌，混入后再充分攪拌。
   （4）粘貼碳纖維布：按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布，將配制好的粘結膠均勻涂抹在粘貼部份的混凝土面層上；鋪貼碳纖維布，并用滾筒沿碳纖維布纖維方向多次滾壓，使粘結膠充分浸透纖維中。
   （5）表面防護：在粘貼好的碳纖維布最后一層均勻涂抹一道粘結膠。
   （6）檢驗：粘貼完工后，按規程進(jìn)行檢驗。
   7、施工要求
   （1）表面處理：混凝土表面應露出結構，本體潔凈。構件轉角應成圓弧狀，半徑不小于20mm。
   （2）修補找平：經(jīng)表面處理后的粘貼面平整度應達到5mm/m，有段差轉角部位、凹凸部位應用MA砂漿找平，抹成平滑曲面。
   （3）膠料配制：膠料應嚴格按比例配制，調膠使用的工具應為低速攪拌器，攪拌應充分均勻，配制攪拌后的膠料應無(wú)沉淀、色差氣泡，并應防止灰塵雜質(zhì)混入膠料。
   （4）粘貼碳纖維布：應按設計要求裁剪碳纖維布，不得損傷橫向織物面，涂抹粘結膠應均勻，鋪貼應平整無(wú)氣泡。
   （5）表面防護：在粘貼好的碳纖維布上應涂抹粘結膠一道，進(jìn)行防護，涂抹應均勻充分，不應漏涂。
   （6）檢驗：粘貼完工經(jīng)固化后，進(jìn)行檢驗。密實(shí)度可用小錘敲擊構件粘貼表面，通過(guò)不同聲音判別密實(shí)情況。密實(shí)度應達到相關(guān)規定，否則應重新修補后再檢驗。
   8、質(zhì)量檢驗及驗收標準
   （1）纖維產(chǎn)品應按設計圖紙要求選用，技術(shù)指標必須符合有關(guān)規定，所用纖維產(chǎn)品應有產(chǎn)品質(zhì)保書(shū)。
   （2）粘結膠料應按設計要求選用，符合基本性能要求，所用膠料產(chǎn)品應有產(chǎn)品質(zhì)保書(shū)。
   （3）施工質(zhì)量檢驗及驗收標準。
   7、結論
   根據加固原理可知，在施工前必須選擇合適的粘結劑，認真查看材料的質(zhì)保書(shū)及使用說(shuō)明，掌握材料的各有關(guān)參數，以確保它有足夠的強度，能保證碳纖維絲共同工作，同時(shí)又確保碳纖維布與結構共同工作；在施工過(guò)程中，參照使用說(shuō)明，每道膠都必須處理好，特別是粘貼碳纖維布的膠，應盡可能讓膠充分地滲入到碳纖維絲之間（細部空鼓處，可用針筒注射膠），確保相互共同工作。通過(guò)對某110kV變電所工程實(shí)例的施工操作，深深體會(huì )到碳纖維結構加固技術(shù)簡(jiǎn)介中介紹的各項優(yōu)點(diǎn)，該工程施工時(shí)，在確保安全的前提下，僅使用了簡(jiǎn)單的腳手架，而且，碳纖維布裁剪非常方便，可以根據形狀及尺寸隨意裁剪，在各種支架的遮擋處可以隨意穿過(guò)，施工非常方便；另外，從2005年4月28日加固后到現在，一切使用良好；該工程從開(kāi)工到結束僅7天（包括搭、拆腳手），工程總費用僅為16772.00元。
   由此可見(jiàn)，碳纖維材料加固結構技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，應用前景很光明。
   8、探討
   粘貼碳纖維結構加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，已經(jīng)得到較為廣泛的應用，并已產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益；在混凝土結構的加固中，碳纖維布主要是分擔鋼筋的受力，即碳纖維布的主要作用是提高結構構件的抗拉強度和抗變形能力，減少裂縫的開(kāi)展，那么在正常使用狀態(tài)中，碳纖維布與鋼筋混凝土一起各發(fā)揮了多少作用呢？它們的應力狀態(tài)如何呢？在其它結構構中，碳纖維布能否也起到加強抗拉強度的作用呢？這些問(wèn)題有待工程技術(shù)人員進(jìn)一步研究、開(kāi)發(fā)。
參考文獻：
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   [2]. 《建筑抗震加固技術(shù)規程》  JGJ116-98
   [3]. 《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術(shù)規程》  CECS146：2003
   [4]. 《纖維片材加固修復結構用粘結樹(shù)脂》   JG/T166-2004
   [5]. 《結構加固修復用碳纖維片材》  JG/T167-2004