碳纤维在建筑领域的应用是近年来建筑工程领域的新课题，碳纤维材料是一种新型、高科技化工产品，在国际上发展迅猛，应用广泛。《新材料产业“十二五”发展规划》碳纤维列入其中，作为重大工程进行重点发展，显示了碳纤维的应用推广极具潜力。碳纤维具有高强度、耐腐蚀等特点，近年来，随着碳纤维生产技术的革新和发展，碳纤维的成本随之下降，碳纤维也越来越多地应用到各类房屋抗震加固改造、旧建筑物混凝土加固等工程项目中，获得了较好的社会效益和经济效益。

1 碳纤维的特点

1.1 质量轻、强度高

碳纤维的密度在1.6～2.5g/cm3之间，拉伸强度达到了2.2Gpa以上。因此，碳纤维具有比较高的强度和比模量，绝大多数金属相比较，碳纤维的比强度要比它们高出7倍以上，比模量达到了金属的5倍以上。

1.2 有较好的耐磨性

碳纤维有比金属更高的耐磨性，用碳纤维来作为建筑材料，可以增强建筑的抗震能力和抗衰老能力。

1.3 耐腐蚀性

由于碳纤维的成分几乎是纯碳（最稳定的元素之一），酸、碱、有机化学药品对它的腐蚀作用很低，作为建筑材料，可以增强建筑的抗腐蚀能力，延长建筑物寿命。

1.4 热膨胀系数小

绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为负数（-0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃时为零，在小于1000℃时为1.5×10-6/K。）因此，作为建筑外墙材料使用，具备一定的节能功效。碳纤维还耐高温，在400℃以下性能非常稳定。对建筑节能也有一定的贡献。

1.5 疲劳强度高

碳纤维的结构稳定，强度超过钢材的20%，铝材的30%，因此碳纤维建筑材料的安全系数显著提高。

2 工程概况

本工程主要施工项目为天津大港第一小学、第七中学、第九中学校舍加固及功能提升工程，包括墙体加固、楼梯、梁、柱加固等加固项目及内外檐墙面维修、装饰、屋面维修以及室内电气、给排水、暖气的改造、维修项目等相关的功能提升项目。

2.1 工程依据

2.1.1 大港一小、七中校舍加固工程施工图纸。

2.1.2 混凝土的破坏及现场踏勘情况。

2.1.3 《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》、《砖混结构加固与修复》。

3 施工准备

3.1 施工材料的准备

打底胶、找平胶、浸润胶、JCT-35Ⅰ、Ⅱ型碳纤维布。

3.2 材料的准备

符合质量要求和工程要求的碳纤维布及相应工具和辅助材料等。

3.3 按规程要求搭设施工平台

为方便工程顺利施工，按照安全规程的要求和施工高度，搭设脚手架等施工平台。

4 施工过程

4.1 工艺流程

清理现场→放线定位→混凝土基层处理→混凝土基层表面找平→涂刷底层树脂→粘贴碳纤维布→涂刷保护面料→固化养护→竣工验收。

4.2 施工方法

4.2.1 定位放线

按设计要求在部位放线，放线宽度应在粘碳投影面外围加宽20mm，这样在用丙酮或酒精擦拭砼面时，便可减少对粘贴面的污染。

4.2.2 混凝土基层处理

墙体表面附着的腐蚀、损坏、剥落的混凝土块应予以机械或手工清除，使得混凝土下的结构层完全裸露出来，同时使用修复材料将表面打磨、修复，使之变得平整干净，为下一步工作作准备。

用工具将原混凝土表面需要进行修补的被破坏层进行剔除工作，如混凝土表面有抹灰层，还应当先剔除掉抹灰层后进行混凝土的表层剔除工作，在表层被剔除露出原来的混凝土的基层面后，再用工具打磨干净混凝土的表面浮浆层，打磨宽度为每边比片材宽度多1～2cm，直到去除混凝土的表面灰浆层，露出混凝土坚实层，要求混凝土的坚实层表面越粗糙越好。

将混凝土坚实层的表面浮尘清除干净，用丙酮将需粘贴处清洗干净。由于预制板脱离剂等化学物质的存在，可能影响底胶的粘结性，所以基面打磨必须全面彻底。如清除表面遇有蜂窝麻面，应用修补料将表面修补找平；如原混凝土有裂缝，应进行灌胶或封闭处理。

在墙面的转角处、梁边、墙角直角处用工具进行倒角处理，工艺要求是曲面半径应不小于20mm，目的是要保证碳纤维布在转角处实现圆滑过渡，不能因为角门粗糙而损伤碳纤维丝，造成碳纤维布的表面破损，影响施工效果。表面处理完之后，应当将粉尘完全吹净。

4.2.3 涂胶、找平

按照3:1的比重，分两组进行底胶的配比调和，调匀后用专用刮板均匀地涂抹在打磨平整干净的混凝土结构层上，要求按照0.25～0.3kg/m2的密度进行涂胶作业。根据不同施工季节温度条件，在底胶固化后，继续下一道工序。按规定，底胶应当在调和均匀后的40分钟内用完。之后，对不平整的部位进行补胶作业，填平空隙和空洞，修改平整。

4.2.4 粘贴碳纤维布

将调和均匀的浸润胶用专用刮板均匀地涂抹到需粘贴的碳纤维布的底层上，要求按照0.6～1.0kg/m2的密度进行，之后粘贴到刮好胶的混凝土墙面上，并用专用滚子沿碳纤维布受力方向来回用均匀的力度进行滚压，挤出其中的汽泡、压平、压实。待指触干燥后，可进行第二粘贴工作，方法同前。两块碳纤维布之间的搭接长度不应超过100mm，端部用横向碳纤维布固定。待面胶指触干燥后，表面用防火涂料或水泥砂浆做一层保护层。

4.2.5 固化养护

碳纤维布贴完后，要根据环境温度的不同确定养护周期的时间。

环境温度在20℃以上时，养护时间约1天可以达到初步硬化效果，进行施工质量检测工作则需要时间在养护1周后方可进行；而环境温度低于20℃高于10℃时，养护硬化时间要延长到1～2天，施工质量检测工作也需在养护时间1～2周后；环境温度低于10℃时，需要2天的养护时间，施工质量检测时间也相应地需要延长到养护2周时间后。

在养护期间，禁止对作业面移动、敲击，更要禁止高温处理。

5 质量保证措施

5.1 材料

5.1.1 碳纤维布采用北京某公司生产的JCT-35型200g/平方米、300g/平方米碳纤维布，达到《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）Ⅰ级碳纤维布要求。

5.1.2 碳纤维布粘结剂采用该公司生产的配套碳纤维浸润胶碳纤维专用粘结剂，达到《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）A级胶要求。

5.1.3 施工用材料均有产品合格证及产品质量保证书，以及厂家的产品抽样检测报告。

5.2 施工组织措施

5.2.1 该工程有严格的施工组织体系，做到各施其职、各负其责；

5.2.2 施工全过程报现场总包施工单位、监理单位验收后，继续下一步施工工序；

5.2.3 每一施工过程的相应资料及时报总包施工单位。

5.3 施工工艺

5.3.1 施工工程严格按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》要求进行；

5.3.2 碳纤维搭接长度严格按规范要求的100mm进行施工；

5.3.3 阴角部位粘贴完成后用角钢挤压成型，用专用夹具夹紧角钢。施工中应使用隔离层将粘结剂与角钢有效的隔离开。

5.4 检测

施工完成后及时协调检测单位对该项目进行检测工作，接受监理单位的随机抽样。

6 施工安全注意事项

6.1 多数胶含有对健康有害的物质，容易使皮肤发炎。

6.2 勿在近火源处使用。

6.3 作业场所请充分换气。

6.4 作业中注意勿接触皮肤，必要时戴上有机气体用防毒面具、送气面具、保护手套、保护眼镜等。

6.5 取放时避免从容器中漏出，一旦从容器中漏出，撒上砂后处理。

6.6 作业完后，须洗手、漱口。

6.7 若附在皮肤上，须迅速檫去，用肥皂和水洗掉。感到疼痛或外观有变化时，应去看医生。

6.8 若吸入蒸气或毒气等，感到恶心时，在空气清新处休息，必要时看医生。

6.9 若溅入眼中，用大量水洗净，必要时看医生。

6.10 发生火灾时，请使用二氧化碳泡沫灭火器。

6.11 若大量混合使用多种粘合胶，会出现发热冒烟、有效可使用时间缩短的现象，应在有效使用时间内，混合用量依据有效时间酌量提取。

7 结论

通过工程实践体会到，碳纤维布结构加固工程只要按照安全规程搭设简单的脚手架，现场根据要求按比例调配粘合胶，可根据墙体形状和尺寸随意剪裁碳纤维布，因此，十分简便，快捷，安全，易掌握，说明该项技术十分适用，优点很明显，应用前景广阔。