摘要：碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)加固方法。某110kV變電所戶內(nèi)電容器爆炸引起火災(zāi)，導(dǎo)致電容器室框架梁受到一定程度的損傷，危及結(jié)構(gòu)安全，影響設(shè)備的安全運(yùn)行，經(jīng)分析比較多種加固方案，最終采用粘貼碳纖維布對(duì)該框架梁進(jìn)行加固。
關(guān)鍵詞：碳纖維布 加固
1、 碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)簡(jiǎn)介
碳纖維復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是近年來(lái)興起的一項(xiàng)新型加固技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是將碳素纖維這種高性能纖維應(yīng)用于土木工程，利用樹指類材料把碳纖維粘貼于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面，形成復(fù)合材料體（CFRP），通過其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的協(xié)同工作，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善受力性能的目的。
2、 碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)原理
碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)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(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所用碳纖維材料主要為二種：碳纖維材料與配套樹脂。其中碳纖維的抗拉強(qiáng)度為建筑鋼材的十倍，而彈性模量與鋼材相當(dāng)，某些種類(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(fù)材料；配套樹指則包括底層樹脂、找平樹脂及粘結(jié)樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結(jié)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(fù)合性整體，并且共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪承載能力，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)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(hù)層混凝土開裂、酥松、剝落，下弦鋼筋變形較嚴(yán)重，鋼筋受力截面削弱，危及結(jié)構(gòu)安全，影響電力的安全生產(chǎn)。經(jīng)基建部門、設(shè)計(jì)部門、加固公司等單位專家一起進(jìn)行分析比較，選擇粘貼碳纖維布進(jìn)行加固，防止大梁的過度變形，延長(zhǎng)梁的使用壽命。
4、碳纖維布加固框架梁設(shè)計(jì)
4．1碳纖維布加固的前提
首先，利用回彈法對(duì)框架梁混凝土進(jìn)行檢測(cè)，以供加固參考。經(jīng)檢測(cè)，混凝土的實(shí)際強(qiáng)度為C30。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，及現(xiàn)場(chǎng)混凝土、鋼筋的受損情況，考慮提高框架梁的抗拉強(qiáng)度等級(jí)，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(cè)，加固后，增加了原受拉鋼筋面積，彌補(bǔ)了由于原鋼筋變形而造成的截面削減，構(gòu)件的承載力得到加強(qiáng)，而且，總體配筋率ρmin≤ρ≤ρmax ，可以滿足使用要求。
4．2碳纖維布的設(shè)計(jì)
在受彎加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)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(yīng)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(cè)；再粘貼100mm寬的碳纖維布“U”形箍；框架梁兩側(cè)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。
碳纖維布的主要力學(xué)指標(biāo)
抗拉強(qiáng)（Mpa）
彈性模（Mpa）
延伸率（%）
技術(shù)規(guī)程指標(biāo)
≥3000
≥2.1×105
≥1.4
4．3配套樹脂粘結(jié)材料的設(shè)計(jì)
配套樹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(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，應(yīng)按工藝要求、按照規(guī)定的比例混合均勻，以形成所需要的底層樹脂、找平樹脂、粘結(jié)樹脂。
①底層樹脂 底層樹脂作用是增強(qiáng)表面混凝土與找平材料或粘結(jié)樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度；
②找平樹脂 找平樹脂是使表面平整度符合規(guī)定要求，并與底層樹脂及粘浸樹脂具有可靠的粘結(jié)強(qiáng)度；
③粘結(jié)樹脂 粘結(jié)樹脂是粘貼碳纖維布的主要粘結(jié)材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結(jié)，使其共同承受結(jié)構(gòu)的作用。
配套樹脂粘結(jié)材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)：
正拉粘結(jié)強(qiáng)度（Mpa）
剪切強(qiáng)度
（Mpa）
拉伸強(qiáng)度
（Mpa）
彎曲強(qiáng)度
（Mpa）
底層樹脂
找平樹脂
技術(shù)規(guī)程指標(biāo)
≥2.5，且大于混凝土抗拉強(qiáng)度的1.2倍
/
/
/
粘結(jié)樹脂
技術(shù)規(guī)程指標(biāo)
同底層樹脂
≥10
≥30
≥40
4、 施工準(zhǔn)備
（1）、主要材料：底膠、粘著膠、碳纖維布。
（2）、輔助材料：低速攪拌器、專用滾筒、角向磨光機(jī)、剪刀、鑿子、刮板、吹風(fēng)機(jī)、榔頭、量具等。
（3）、搭設(shè)腳手架：
按安全規(guī)程要求搭設(shè)好腳手架，高度以滿足施工要求和施工方便。
5、 施工程序
表面處理→修補(bǔ)找平→定位、下料→膠料配制→粘貼碳纖維布→表面防護(hù)→檢驗(yàn)、驗(yàn)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(bǔ)，平整度應(yīng)達(dá)到5mm/m；框架梁、柱節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)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(jī)吹凈，并用PT劑清洗干凈。
（2）、修補(bǔ)找平：被加固的框架梁混凝土保護(hù)層部分疏松，應(yīng)清除直至露出結(jié)構(gòu)層；局部裂紋、蜂窩用MA砂漿修補(bǔ)表層修復(fù)平整。
（3）、膠料配制：按稱量比例調(diào)制粘結(jié)膠，調(diào)制前對(duì)A、B兩組按規(guī)定比例分別攪拌，混入后再充分?jǐn)嚢琛?/p>
（4）、粘貼碳纖維布：按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布，將配制好的粘結(jié)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(jié)膠充分浸透纖維中。
（5）、表面防護(hù)：在粘貼好的碳纖維布最后一層均勻涂抹一道粘結(jié)膠。
（6）、檢驗(yàn)：粘貼完工后，按規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)。
