摘要：随着科技发展，城市面貌焕然一新，高楼林立的同时，许多老旧建筑逐渐老化，年久失修。旧城改造工作在各大建筑企业提上日程，建筑结构加固技术的应用也在增多。碳纤维材料凭借具有高强度、高效率、抗腐蚀、抗老化、轻便的特点成功打入建筑结构“内部”。利用碳纤维进行建筑结构加固改造的技术发展已相对成熟，是替代钢筋进行加固最适宜的材料。

关键词：碳纤维;建筑结构;加固;改造工程

一、碳纤维加固技术

碳纤维加固技术主要应用的板材材质为碳纤维布与碳纤维。碳纤维结合浸渍胶形成复合材料碳纤维板，该种材料主体是碳纤维布片，并且具有极强的稳定性。可用于以下几种情况：

1、增加建筑结构荷载;

2、增强工程稳定性能;

3、材料发生老化时，混凝土因强度问题易产生裂缝，可用于加固裂缝;

4、修缮构件，提高构件性能;

5、防护类加固工程。

该技术主要是将碳纤维材料加固在旧建筑改造具体结构构件的位置上，碳纤维增强技术应运用的碳纤维材料具有加固稳定性强、耐腐蚀老化等极佳的性能，因此，在建筑加固工程中得以广泛应用。

该技术加固所用材料为碳纤维布与碳纤维板，碳纤维材料离析性能皆十分良好，其中，碳纤维布富含碳纤维丝，搭配树脂胶能达到非常好的加固效果，且碳纤维材料抗拉伸能力比普通钢材好很多，泡过环氧树脂后，形成的新型复合材质，即单向连续性纤维，更是整体提升了碳纤维材料的拉伸度。结合环氧树脂粘合剂，将其固定在需要加固的建筑构件上，增加构件的受力以此达到加固建筑的目的。

二、碳纤维加固技术的优势

碳纤维材料自身具有极强的稳定性，不易与酸、盐、碱等常见化学物质反应，运用于建筑结构钢筋混凝土等结构上能有效减少自然环境产生化学反应腐蚀，亦可降低对钢筋的氧化反应，减少除锈成本。碳纤维加固施工工艺相对容易，操作简单，便于控制，能达到高质量修缮加固标准。碳纤维材料弹性模量与钢材类似，但抗拉强度却比普通钢材强度高出大约十倍左右，用于加固建筑结构，有效提高建筑结构性能与受力程度。

此外，碳纤维材料加固时无需使用大型设备操作，噪声低不扰民、减少维修成本，对建筑整体外形影响很小，不易受外界环境影响，施工工作周期短。

三、碳纤维在建筑结构加固改造工程中的设计

在建筑结构的受拉区域，可以将碳纤维片材利用封闭性粘贴、U型粘贴等方式粘贴上去，而且要保持受力方向一致，以便其受弯加固性能优良发挥。采用这种粘贴纤维片材加固混凝土结构，应遵照国家政策标准，以理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态来计算以及正常使用极限状态验算。当采用粘贴碳纤维片材对结构进行加固时，应该充分考虑，如果加固后是否会对其他构件产生影响，并且最好将作用在构件上的活荷载拆除。当采用封闭粘贴碳纤维片材加固时，混凝土的强度最好高于C10。

以微宏动力三期停车库受火区域构件加固工程为例，对受火的框架梁进行碳纤维加固整体计算，采用高强度1级碳纤维布，厚度0.167mm，梁底设置3层碳纤维布，宽度300mm，长度为梁净跨，单根框架梁计算抗弯承载力提高18.12%，满足加固要求，效果非常明显。

四、碳纤维在建筑结构加固工程中的应用分析

1、选择合理加固方案

碳纤维加固技术是树脂胶混合碳纤维织物制成碳纤维板，通过黏合剂粘着于需要修补的建筑结构表面，进行补强加固。各个旧建筑，由于建造年代与结构工艺各不相同，在进行加固前，工程需要了解到该建筑的年代、建筑规范、整体建筑结构特点及抗震性等，全面综合建筑的各方面进行有效设计加固方案的选择。碳纤维材料加固时无需大型机器操作，低噪声、低成本，对建筑外形影响小，不易受外界环境影响。

2 施工前准备

建筑改造工程需了解建筑各个构件的受力情况后方可进行施工。将各个建筑需要加固的部位详细分析，确保施工时不会对其他无关构件造成影响并去除掉无关的一些构件，在进行基底粘合前减轻构件荷载，以保证加固达到最好效果。

混凝土表面在施工前确定是否存在腐蚀情况，清理干净表面后对钢筋是否腐蚀进行检查，若表面已有腐蚀则需要先进行处理，清除干净钢筋腐蚀的部分。此外，混凝土表面容易出现蜂窝与空鼓的现象，施工时需加以注意，清除表面面积过大时为避免凹陷出现可用环氧砂浆进行修补找平。表面有油渍与其他污渍时可以配合角磨机与砂纸进行去污处理。改造建筑构件的转角位置也在处理范围内，所有表面修整或者放置一段时间后可用鼓风机吹走表面灰尘，避免对后续操作产生影响。

3、处理粘贴基底

碳纤维材料在加固前，要评估建筑构件表面是否合适，裂缝是建筑改造常见问题，发现相对较小的缝隙可用环氧树脂对表面进行涂刷，达到密封效果即可。若是很大的缝隙，已无法用密封方式修补则可用树脂灌输到裂缝中，待到干燥用砂纸打磨平整。提前将碳纤维材料需要使用到的范围进行标记，可用高压水枪或者高压空气处理对应标记的表面范围，待到表面灰尘与污渍完全清除且表面干燥时即可进行碳纤维粘贴基底。

4、涂刷底胶

底胶涂刷需要按照使用面积计算数量，配比底胶依据精准数量进行均匀调制，每次使用即调效果最好，底胶放得时间久了效果会逐渐减弱。提前预估使用剂量，避免浪费或再次使用效果变差。使用普通刷子涂抹即可，注意涂抹底胶的气候，在冬季天气寒冷不易干透，涂抹不能过厚，用手指感受一下底胶是否干透，待完全风干后可用砂纸打磨表面至光滑平整，步骤完成后即可进行下一步操作准备。

5、粘贴碳纤维材料

碳纤维材料使用时要注意管控质量，在制作与运输时层层把关，注意剪裁时勿出现失误而弯折。在进行粘贴时，注意横向粘贴，两个碳纤维片需在交接处叠加大约20厘米;需要叠加碳纤维片时，若重叠多于30厘米，则在对应垂直方向上维持10厘米左右重叠;多条碳纤维板平行粘贴时，每块间距5毫米以上。粘贴好碳纤维片后用橡皮材质的滚筒来回碾压以排出粘贴时多余的空气，确保粘贴效果达到最佳。

6、后期纤维材料的养护

碳纤维材料在工艺制作后期需要养护，碳纤维布粘贴牢固后需在自然条件下养护24个小时左右，为避免在固化的时候受到外界干扰可在每道工序完成后将其用塑料膜覆盖，防止沙尘雨水对碳纤维布造成损坏，影响加固工艺效果。在碳纤维加固工艺的各个环境中，养护是最关键的一步，碳纤维能不能达到加固的效果，最重要的是养护时间与养护过程，气温对于养护时间有至关重要的影响，气温高则养护时间短，气温低则养护时间长，根据不同气候条件确定不同养护时长。

五、碳纤维在建筑结构加固改造工程中的应用与社会经济效益

碳纤维加固技术是一种应用广泛的新型建筑结构增强技术，具有巨大经济优势。碳纤维材料自身具有的抗腐蚀性、抗老化、高强度、使用轻便简单的特性符合旧建筑加固材料的需求，对于建筑工程来说，是修缮建筑结构材料的不二之选，极具很大的社会经济效益。

六、结束语

综上所述，碳纤维材料轻便、加工无需重大设备、轻薄且占用空间小，是建筑改造工程材料的首选，加之其加固技术相较传统钢材，抗腐蚀性好，抗拉伸度强，更适合于旧建筑的加固改造工程中。使用碳纤维材料与树脂结合的新型材料不容易生锈，也不易受到天气因素影响从而腐蚀老化。用碳纤维材料进行改造的建筑外观轻巧美观，且结构构件的重量没有增加，碳纤维加固工艺的开发和应用对建筑结构加固改造工程具有重要意义。

参考文献

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