纖維復合材料在施工中的應用
引言隨著建筑加固技術不斷更新，越來越多的新型加固材料、加固方法應運而生，纖維復合材料就是其中一種，并得到了建筑業界廣泛推廣且取得了良好的社會經濟效益。然而在設計、施工過程中，由于施工圖所載內容不夠詳細，有些從業人員對相應技術規程、規范熟悉程度不夠，施工單位為追求經濟效益盲目使用價格低廉、沒有質量保證的建筑材料及在施工過程中不按正常工藝流程，偷工減料導致加固后果較差，并隨著建筑物使用年限的增加，不斷老化的加固材料形成的加固構件，給日后使用者帶來了極大的安全隱患。本文針對纖維復合材料在選材、施工流程及應用方面進行論述。
1.材料選用1.1纖維復合材料的選用（1）常用于鋼筋混凝土加固的纖維復合材料一般多為碳纖維和玻璃纖維，在使用這兩種材料時必須為連續纖維，且品種和性能必須符合《混凝土結構加固設計規程》GB50367-2006中的明確規定。
（2）對符合安全性能指標要求的纖維復合材料與其他改性環氧樹脂膠粘劑配套使用時，必須做抗拉強度測試；仰貼條件下纖維復合材料和混凝土應做下拉粘結強度測試、層間剪切強度測試等。當廠商直接提供配套貼粘劑與纖維復合材料時，應提供書面試驗證明資料，該資料應存檔備查。
1.2結構加固粘膠劑材料的選用（1）浸漬，粘貼纖維復合材料的膠粘劑必須采用專門配制的改性環氧樹脂膠粘劑，其安全性能及指標必須符合GB50367-2006中規定。承重結構加固工程中不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等浸漬、粘貼膠粘劑。其承重結構用的膠粘劑一般選用A級或B級，膠粘劑分為有底膠型和免底膠型（保留廠家證書留檔備查）。應根據結構加固方法和粘貼的材料選用安全性能不一樣的膠粘劑。
?。?）膠粘劑質量保證必須由廠商提供技術參數說明材料。其中鋼粘結抗剪性能必須通過“濕熱老化”測試檢驗是否合格；加固膠粘劑必須通過毒性檢驗，測試是否使用乙二胺作改性環氧樹脂固化劑、揮發性有害溶劑和非反應性稀釋劑等有害物質成分。
2.纖維復合材料在建筑加固施工中的應用2.1施工工藝步驟施工準備→粘貼部位的混凝土表面處理→涂刷底膠→修補找平→刷膠、粘貼纖維材料→修補不足→表面防護。
?。?）施工準備①熟悉施工圖紙。
?、诩庸痰某兄貥嫾喜亢奢d卸荷。
?、鄹鶕D紙在需要加固混凝土表面彈線定位，保證粘貼的準確性。
?。?）加固構建混凝土表面處理①清除被加固構件表面剝落、酥松、蜂窩、腐蝕等缺陷混凝土，露出混凝土原結構層物質。
?、趯嫾ň匦危┻吔切藿翘幚泶_保截面棱角應在粘貼前通過打磨加以圓化如圖1.梁的圓化半徑對碳纖維不應小于20mm，對玻璃纖維不應小于15mm；柱的圓化半徑對碳纖維不應小于25mm，對玻璃纖維不應小于20mm.圓化的目的是為了減少在構件轉角部位的應力集中。
?、蹖⑺枵迟N纖維材料的混凝土表面打磨平整，用鋼絲刷（除去表層浮漿、油污等）雜質，直至完全露出混凝土新面，并用丙酮將混凝土表面清理干凈且保持干燥。
（3）涂刷底膠當采用有底膠粘劑時，在修補構件缺陷前應在構件表面缺陷處涂刷底膠（多采用滾筒），在底膠指觸干燥后進行下道工序（如采用免底膠粘劑時可省略本步驟）。
（4）修補找平①修補。對于有新裂縫構件為使原構件在加固后可以視為一個新整體，保證裂縫修補時處于不再發展狀態，分析易形成裂縫的原因、裂縫現階段狀態及嚴重程度采用下列方法：表面封閉法：利用混凝土表層微向獨立裂縫（裂縫寬w≤0.2mm）或網狀裂紋的毛細作用吸收低黏度具體良好滲透性的修補膠液封閉裂縫通道（如：改性環氧樹脂類、改性丙烯酸酯類、改性聚氨酯類）。
注射法：以一定的壓力將低黏度，高強度的裂縫修補膠液注入裂縫腔內；此方法適用0.1mm≤w≤1.5mm靜止的獨立裂縫、貫穿裂縫。注射前應按產品說明書的規定對裂縫周邊進行密封。
壓力注漿法：在一定時間以較高壓力將修補裂縫用的注漿料（如：聚合物水泥漿料等）壓入裂縫腔內。此法適用于處理大型結構貫穿性裂縫。
填充密封法：在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于200mm的U型槽然后用改性環氧樹脂充填。此法運用處理w>0.5mm的裂縫。
②找平。原混凝土構件一般都或多或少存在凹陷不平，局部蜂窩狀等缺陷，應根據現場特點除剔鑿混凝土外還可以采用環氧樹脂砂漿抹平，壓力注漿料注縫等方法找平混凝土表面。
（5）粘貼纖維材料對鋼筋混凝土受彎構件正彎矩進行正截面加固時，纖維方向與加固處受拉方向一致，其受拉面沿縱向粘貼的纖維復合材料應延伸至支座邊緣，且應在纖維復合材料的頂端部及集中荷載作用點的兩側設置U型箍或壓條，以加強受拉纖維錨固和構件抗剪能力。
纖維沿受力方向搭接長度不應小于100mm時，應采用多層多條加固，各層、各條纖維布應錯位搭接（搭接率宜參考鋼筋搭接）。纖維布實際粘貼尺寸應大于等于設計量，正常情況下總有效粘貼面積不得低于95%，位置偏差不得大于2cm.膠粘劑的配制應嚴格參照產品使用說明進行，不得額外添加固化劑及非反應性稀釋劑，且應用攪拌器攪拌均勻。每次配制數量應按施工面積，人員數量，施工難易程度，天氣溫度等綜合因素考慮，以免膠粘劑過早固化無法使用，攪拌過程中容器內應避免油污和雜質污染。
纖維絲織物應按施工圖紙設計尺寸沿纖維剪裁，纖維布單位面積質量不大于300g/m2寬度一般以200～300mm為主，有可靠保證措施時可以適當放寬，但不宜超過1000mm以免影響粘結強度。
粘貼多層時應按從里到外由短到長的順序進行，每層與下層粘貼時以上層膠粘劑以指觸干燥為宜，用滾筒沿纖維軸單向滾壓，快速擠出膠粘劑中的氣泡，在粘貼過程中不得有纖維打折、堆疊現象，確保受拉時纖維束不產生應力集中。
?。?）修補不足粘貼好的纖維絲織物在進行防護層施工前應進行復檢，對存在氣泡或起殼較大面積空鼓處進行修補；當空鼓面積小于100cm2時采用針管注膠方式進行，若大于100cm2時宜將空鼓處纖維物切除，重新搭接粘貼等厚纖維材料。（若采用圖2、圖3方式錨固，應在錨栓孔部位提前補層處理以滿足截面抗拉要求）。
?。?）表面防護由于環氧樹脂、纖維復合材均有耐火性差，且兩種材料膠結硬化后表面直接暴露于空氣中易老化，因此在上層應加設保護層。一般多采用粘貼玻璃纖維網做過度，后粉刷水泥砂漿再滾防火涂料。
2.2一般節點構造做法（1）現行《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006中關于早期框架頂層梁柱端節點處貼纖維復合材料錨固方法如圖2.
（2）梁上無現澆板，或負彎矩形區的支座點處需采取加強錨固措施如圖3.
以上兩個節點做法以前較多，而現在很多設計單位采用下圖4方式。該方式復雜，但其加固效果更可靠，并且兼有增強功效，因此值得推廣。
3.結束語隨著市場經濟不斷的發展，原有建筑物的使用功能，很多已不能適應現階段要求，因此產生了建筑加固產品，并對加固建筑物技術提出了更高的要求。纖維復合材料是近幾年來通過科學不斷的實踐，參考國外先進理論，研發了一種輕而薄、柔軟、易貼附、施工工藝簡單、耐久、耐酸、耐腐、耐堿及后期基本無需保養等特點的新型建筑加固材料，應用到各類工程中且取得了良好的實際效果。
更多信息請關注復合材料信息網http://www.lzzz.net
1.材料選用1.1纖維復合材料的選用（1）常用于鋼筋混凝土加固的纖維復合材料一般多為碳纖維和玻璃纖維，在使用這兩種材料時必須為連續纖維，且品種和性能必須符合《混凝土結構加固設計規程》GB50367-2006中的明確規定。
（2）對符合安全性能指標要求的纖維復合材料與其他改性環氧樹脂膠粘劑配套使用時，必須做抗拉強度測試；仰貼條件下纖維復合材料和混凝土應做下拉粘結強度測試、層間剪切強度測試等。當廠商直接提供配套貼粘劑與纖維復合材料時，應提供書面試驗證明資料，該資料應存檔備查。
1.2結構加固粘膠劑材料的選用（1）浸漬，粘貼纖維復合材料的膠粘劑必須采用專門配制的改性環氧樹脂膠粘劑，其安全性能及指標必須符合GB50367-2006中規定。承重結構加固工程中不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等浸漬、粘貼膠粘劑。其承重結構用的膠粘劑一般選用A級或B級，膠粘劑分為有底膠型和免底膠型（保留廠家證書留檔備查）。應根據結構加固方法和粘貼的材料選用安全性能不一樣的膠粘劑。
?。?）膠粘劑質量保證必須由廠商提供技術參數說明材料。其中鋼粘結抗剪性能必須通過“濕熱老化”測試檢驗是否合格；加固膠粘劑必須通過毒性檢驗，測試是否使用乙二胺作改性環氧樹脂固化劑、揮發性有害溶劑和非反應性稀釋劑等有害物質成分。
2.纖維復合材料在建筑加固施工中的應用2.1施工工藝步驟施工準備→粘貼部位的混凝土表面處理→涂刷底膠→修補找平→刷膠、粘貼纖維材料→修補不足→表面防護。
?。?）施工準備①熟悉施工圖紙。
?、诩庸痰某兄貥嫾喜亢奢d卸荷。
?、鄹鶕D紙在需要加固混凝土表面彈線定位，保證粘貼的準確性。
?。?）加固構建混凝土表面處理①清除被加固構件表面剝落、酥松、蜂窩、腐蝕等缺陷混凝土，露出混凝土原結構層物質。
?、趯嫾ň匦危┻吔切藿翘幚泶_保截面棱角應在粘貼前通過打磨加以圓化如圖1.梁的圓化半徑對碳纖維不應小于20mm，對玻璃纖維不應小于15mm；柱的圓化半徑對碳纖維不應小于25mm，對玻璃纖維不應小于20mm.圓化的目的是為了減少在構件轉角部位的應力集中。
?、蹖⑺枵迟N纖維材料的混凝土表面打磨平整，用鋼絲刷（除去表層浮漿、油污等）雜質，直至完全露出混凝土新面，并用丙酮將混凝土表面清理干凈且保持干燥。
（3）涂刷底膠當采用有底膠粘劑時，在修補構件缺陷前應在構件表面缺陷處涂刷底膠（多采用滾筒），在底膠指觸干燥后進行下道工序（如采用免底膠粘劑時可省略本步驟）。
（4）修補找平①修補。對于有新裂縫構件為使原構件在加固后可以視為一個新整體，保證裂縫修補時處于不再發展狀態，分析易形成裂縫的原因、裂縫現階段狀態及嚴重程度采用下列方法：表面封閉法：利用混凝土表層微向獨立裂縫（裂縫寬w≤0.2mm）或網狀裂紋的毛細作用吸收低黏度具體良好滲透性的修補膠液封閉裂縫通道（如：改性環氧樹脂類、改性丙烯酸酯類、改性聚氨酯類）。
注射法：以一定的壓力將低黏度，高強度的裂縫修補膠液注入裂縫腔內；此方法適用0.1mm≤w≤1.5mm靜止的獨立裂縫、貫穿裂縫。注射前應按產品說明書的規定對裂縫周邊進行密封。
壓力注漿法：在一定時間以較高壓力將修補裂縫用的注漿料（如：聚合物水泥漿料等）壓入裂縫腔內。此法適用于處理大型結構貫穿性裂縫。
填充密封法：在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于200mm的U型槽然后用改性環氧樹脂充填。此法運用處理w>0.5mm的裂縫。
②找平。原混凝土構件一般都或多或少存在凹陷不平，局部蜂窩狀等缺陷，應根據現場特點除剔鑿混凝土外還可以采用環氧樹脂砂漿抹平，壓力注漿料注縫等方法找平混凝土表面。
（5）粘貼纖維材料對鋼筋混凝土受彎構件正彎矩進行正截面加固時，纖維方向與加固處受拉方向一致，其受拉面沿縱向粘貼的纖維復合材料應延伸至支座邊緣，且應在纖維復合材料的頂端部及集中荷載作用點的兩側設置U型箍或壓條，以加強受拉纖維錨固和構件抗剪能力。
纖維沿受力方向搭接長度不應小于100mm時，應采用多層多條加固，各層、各條纖維布應錯位搭接（搭接率宜參考鋼筋搭接）。纖維布實際粘貼尺寸應大于等于設計量，正常情況下總有效粘貼面積不得低于95%，位置偏差不得大于2cm.膠粘劑的配制應嚴格參照產品使用說明進行，不得額外添加固化劑及非反應性稀釋劑，且應用攪拌器攪拌均勻。每次配制數量應按施工面積，人員數量，施工難易程度，天氣溫度等綜合因素考慮，以免膠粘劑過早固化無法使用，攪拌過程中容器內應避免油污和雜質污染。
纖維絲織物應按施工圖紙設計尺寸沿纖維剪裁，纖維布單位面積質量不大于300g/m2寬度一般以200～300mm為主，有可靠保證措施時可以適當放寬，但不宜超過1000mm以免影響粘結強度。
粘貼多層時應按從里到外由短到長的順序進行，每層與下層粘貼時以上層膠粘劑以指觸干燥為宜，用滾筒沿纖維軸單向滾壓，快速擠出膠粘劑中的氣泡，在粘貼過程中不得有纖維打折、堆疊現象，確保受拉時纖維束不產生應力集中。
?。?）修補不足粘貼好的纖維絲織物在進行防護層施工前應進行復檢，對存在氣泡或起殼較大面積空鼓處進行修補；當空鼓面積小于100cm2時采用針管注膠方式進行，若大于100cm2時宜將空鼓處纖維物切除，重新搭接粘貼等厚纖維材料。（若采用圖2、圖3方式錨固，應在錨栓孔部位提前補層處理以滿足截面抗拉要求）。
?。?）表面防護由于環氧樹脂、纖維復合材均有耐火性差，且兩種材料膠結硬化后表面直接暴露于空氣中易老化，因此在上層應加設保護層。一般多采用粘貼玻璃纖維網做過度，后粉刷水泥砂漿再滾防火涂料。
2.2一般節點構造做法（1）現行《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006中關于早期框架頂層梁柱端節點處貼纖維復合材料錨固方法如圖2.
（2）梁上無現澆板，或負彎矩形區的支座點處需采取加強錨固措施如圖3.
以上兩個節點做法以前較多，而現在很多設計單位采用下圖4方式。該方式復雜，但其加固效果更可靠，并且兼有增強功效，因此值得推廣。
3.結束語隨著市場經濟不斷的發展，原有建筑物的使用功能，很多已不能適應現階段要求，因此產生了建筑加固產品，并對加固建筑物技術提出了更高的要求。纖維復合材料是近幾年來通過科學不斷的實踐，參考國外先進理論，研發了一種輕而薄、柔軟、易貼附、施工工藝簡單、耐久、耐酸、耐腐、耐堿及后期基本無需保養等特點的新型建筑加固材料，應用到各類工程中且取得了良好的實際效果。
更多信息請關注復合材料信息網http://www.lzzz.net
