一、前言

由于建筑加固技术的普及，目前加固施工已深入至建筑领域的各个角落，施工普及的同时带来管理的缺失，导致施工质量不能满足要求，主要表现在偷工现象严重，比如：粘钢或粘碳纤维、碳纤维板时基础打磨不到位，直接导致抗拉不合格，为解决施工人员偷工及后粘贴加固抗剥离差的缺陷，本公司与威士邦公司合作开发了“嵌入式碳板加固施工技术”较好地解决了这一加固难题。

二、材料性能

碳板类别 材质 抗拉强度 弹性模量 伸长率 用 途

柔性碳板WSB-RT-20-1.5 东丽T700+芳纶纤维 2600Mpa 200Gpa 2.0～2.5% 预张拉碳纤维板、桥梁动荷载结构补强加固、混凝土严重破坏结构加固(梁、板)

配套胶

WSB-QT 改良型环氧树脂 40.8 Mpa 3.0x103 1.5% 柔性碳板专用胶

柔性碳纤维板性能表

备注：

碳纤维板规格为20㎜宽，1.5㎜或2.0㎜厚;

检测依据，按照GB-50728-2011【工程结构加固材料安全鉴定技术规范】的最新标准来检测的。50728是最新的关于加固材料的标准。目前市场的胶没有按此标准做检测的。

三、嵌入式加固与普通加固对比

A、造价对比

碳布与碳板施工的最大区别：当碳布取200mm宽时碳板仅20mm宽，造价为碳布的60%;碳布为粘贴表面其强度受限制仅取70%，本工法碳板嵌入结构内，等同于预埋，当粘贴2层200mm宽碳布时，造价仅为碳布的60%，整体造价优于粘贴碳纤维布，且质量有保证，完全可以杜绝造假和偷工艺现象。

造价分析：

粘贴一层碳纤维布时：取200mm宽5000mm长，单价350元/㎡，其费用为0.2x5x350=350元，后期防护1.2x40=48元，合计398元;等量碳布转换为柔性碳板时：取20mm宽5000mm长，单价1350元/㎡，施工费用及配套胶700元，其费用为：0.02x5x2250=225元，后期防护0.35x40=14元，合计239元。

粘贴二层碳纤维布时：取200mm宽5000mm长，单价550元/㎡，其费用为0.2x5x550=550元，后期防护1.2x40=48元，合计598元;等量碳布转换为柔性碳板时：取25mm宽5000mm长，单价1350元/㎡，施工费用及配套胶700元，其费用为：0.03x5x2250=337.5元，后期防护0.53x40=21.2元，合计358.7元。

以上数据表明：同等建筑面积的加固采用柔性碳板价格将优于碳布近40%，整体节约造价很明显。

B、优缺点对比

粘贴碳布最大的弱点：

1附着在结构的外侧，最大受力仅为材料的70%，造成材料的浪费。

2后期处理难度较大，其防火或装修成本较高。

3施工时的偷工现象较普遍，无法确保施工质量。

4材料良莠不齐，市场上碳布造假严重，无法确保材料的可靠性。

5基材的平整度无法保证，直接造成碳纤维布附着的平整度将影响其受力。

6粘贴工艺无法保证，碳布是单向受力，如果碳布不是处于直线其受力将受影响。

7碳布粘贴后不能与原结构同时受力，会出现应力滞后现象。

8碳布的抗剥离效果差。

粘贴嵌入式柔性碳板的优点：

1嵌入在结构内，其材料的性能完全利用。

2开槽施工，不存在施工质量问题。

3柔性碳板为工厂化复合，碳丝已拉直且处于受力状态，强度高，可以保证所有碳丝都同时处于工作状态。

4所用材料省仅为碳纤维宽幅的1/10，且为嵌入式，后期施工容易。

五、嵌入式碳板工艺

材料优势

(1)单位面积抗拉强度高

柔性碳纤维复合材料是由碳纤维丝经柔性热固型环氧树脂浸渍，通过牵引张拉进入模具，当模具内温度达140℃时树脂快速固化，在牵引拉伸的作用下实现挤压成型，达到两种不同物质以不同方式复合而成的材料。柔性热固型环氧树脂的浸渍好，碳纤维丝含量可以达到70%，高温拉伸挤压成型时碳纤维完全预紧张拉平直，抗拉强度可以达到2500Mpa，单位面积的抗拉强度约为常规300克碳纤维片材的5倍，Q235钢材的9～10倍。

(2)韧性好

碳纤维采用柔性热固型树脂高温拉伸挤压复合加工成型，不但断裂伸长率从常规的1.6%提高到2～2.5%，而且横断面抗弯强度也有较大提高，从而改善了碳纤维脆性大、板材刚性大、受拉滞后应变差的缺点，且具备一定柔性材料的特性。

(3)弹性模量

柔性碳纤维复合材料的拉伸弹性模量继续保持高弹模的优点，大于规范要求的1. 6×105Mpa，略低于Q235钢材, 高于预张紧钢丝绳网-聚合物砂浆面层加固采用的高强不锈钢丝绳和高强镀锌钢丝绳，优于其它复合材料(芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的三分之一)。

(4)疲劳强度

碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与树脂高温挤压复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。

(5)提高加固补强效能

柔性碳纤维复合材料成型时经拉伸挤压，不但具有一定的纤维预紧张力和优良的韧性，而且保持了碳纤维复合材料高弹模的特性和具备一定的柔性材料的基本特征。同时，采取混凝土结构层开浅槽(2.5～3㎜㎜)埋设，环氧结构胶V型粘结的方式，有效解决了碳纤维板粘结锚固差的缺点，降低了混凝土受压区高度，其二次受力滞后应变明显优于常规的外粘纤维或钢板的被动加固补强方式，新增材料补强的强度利用系数及补强效能基本等同于预埋。

(6)施工便捷、质量可靠

常规外粘碳纤维粘贴面打磨施工效率低、环境污染大，因粘贴碳纤维片材的宽度较宽，粘贴面打磨的平直度较差，施工质量难于保证。新型工法采用混凝土开槽机，槽深、槽宽一次成型，槽底粘贴面平直度好，施工效率高，混凝土开槽机可配置吸尘器减少粉尘污染。

新型工法施工勿须涂抺底胶和修补，碳纤维板采用结构胶粘贴于平直槽底的结构层，牢固可靠且用胶量省。

新型工法施工粘贴面机械开槽，碳纤维板复合成型工厂标准化制作(包括型箍)，梁板结构补强的综合成本与常规外粘碳纤维片材相当，既可保证施工质量，又可杜绝施工现场的偷工减料。

(7)比常规外粘碳纤维加固更可靠

碳纤维片材因其材料薄、粘贴打磨面积大、现场复合平直度较差、普遍存在纤维翘曲现象，结构受力时因粘结面剥离强度低而容易脱落，其二次受力应变滞后等缺陷。在各类混凝土结构受拉加固补强中，无论是与混凝土界面的粘接强度或施工质量，还是结构加固补强效能，柔性碳纤维板材加固工法明显优于外粘碳纤维片材。

外粘碳纤维板也存在粘贴打磨面积大、材质硬、粘结及锚固较困难且用胶量大的缺点。当采用柔性碳纤维板及新型加固工法时，不但可减少粘贴用胶量达到节省工程成本的目的，而且粘结锚固的质量更可靠。

(8)柔性碳纤维板是一种力学性能优异的新材料，断裂伸长率高达2～2.5%,它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在2500Mpa以上，是钢的8 ～9倍，抗拉弹性模量为160Gpa略低于钢。因此柔性碳纤维板的比强度即材料的强度与其密度之比可达到1800Mpa/(g/cm3)，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也与钢材基本相当。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大。采用新的加固工法又赋予较高的施工质量的可靠性和便捷性，从这个意义上已预示了新型柔性碳纤维板加固工法在加固工程中广阔的应用前景，可完全取代常规的外粘碳纤维加固和部分取代外粘钢板加固法。

施工工艺

1、施工节点大样

2、施工流程图

碳纤维板糙化

预试张拉

施 工 放 线

砼凿毛、凿槽

硁粘贴面机械切槽沟

检查验收

结构胶固化养护拆卸张拉体系

碳纤维板粘贴

碳纤维板配胶、涂胶

3、施工步骤及要点

(1)施工放线

柔性碳纤维板挤压成型后直线度十米全长不超过2㎜，施工放线时槽沟宽度应大于碳纤维板2㎜，施工槽沟线应通长，不得分段放线。

(2)、混凝土粘贴面机械切割槽沟

a混凝土表面普遍都存在碳化、脆化、疏松、浮灰层现象，一般1～3毫米。如果界面处理时没有打凿掉脆化疏松层，粘结受力破坏往往容易发生在脆化疏松层，这对于单位截面积受力很大，而粘结面积相对较小的碳纤维复合板材，无疑将严重影响碳纤维复合板材加固补强的效果。因此，对混凝土粘贴面采用金刚石切割片如图所示机械开槽沟，不但使粘结真正处于结构层，而且增大了有效粘结面，保证锚固的可靠性。

b常规加固方式对混凝土高凸面应采用金刚石打磨片打磨，对混凝土低凹面应采用环氧修补胶修补，实际的施工质量根本达不到粘贴面平直度要求，这也是造成常规加固方式补强作用不理想的根本原因。采用专业石材开槽机切割槽沟，不仅槽沟底面平直勿须环氧修补胶修补，而且可杜绝施工中的偷工现象，既能保证质量又可提高施工效率。

c假如粘贴时混凝土湿度较大，对混凝土粘贴面尚须进行人工干燥处理。

(3)碳纤维板检查及糙化处理

a、裁剪碳纤维板，重点检查碳纤维板直线度，其全长直线度不得超过2 ㎜;

b、对于纤维复合板材粘贴表面的处理同样重要，粘贴表面残留的油污在胶粘剂与纤维复合板材之间容易产生一层油脂状薄膜，导致胶粘剂与纤维复合板材之间粘结失效，同时，纤维复合板材光滑的粘贴表面也不利于粘接，因此，纤维复合板材粘贴表面应采用粗砂布进行糙化处理，并且使用无水乙醇擦拭干净。

(4)配胶、涂抺结构胶

a、WSB-QT动荷载纤维复合板材胶为AB双组份，配合比A：B=1：1，AB双组份分别称重后搅拌至颜色均匀;

b、WSB-QT动荷载纤维复合板材胶对细微多孔、粗糙的混凝土粘贴面，均具有一定的渗透性及较好的浸润性，而对组织密实的、粗糙度光滑的纤维复合板材粘贴面浸润性相对较差。胶粘剂配制好后，为了使胶粘剂能充分浸润、渗透、粘附于纤维复合板材粘贴面，应先使用抹刀在纤维复合板材粘贴面刮抹少量胶粘剂，并且用力刮抹数遍，然后，按照纤维复合板材宽度方向中间厚、边缘薄的原则，再刮抹至所需胶体厚度1～2毫米;

c、碳纤维板粘贴压实步骤：

①碳纤维板刮抹胶液后，应按照从一端开始粘贴压实，逐步向中间粘贴压实，最后在另一端结束。这样不仅可有效消除气泡，同时又能保证碳纤维板的平直度;检查碳纤维板边缘与梁槽沟表面之间是否有胶液挤压溢出，如局部未出现胶液挤压溢出现象，应及时补充胶液或重新粘贴;

当环氧结构胶凝时，应及时检查碳纤维板是否有翘曲现象，如局部出现翘曲现象，应采取措施补充压实;如一切正常即刻抹胶环氧结构胶与结构面平整;

(5)、固化养护

WSB-QT动荷载纤维复合板材胶在施工环境温度≥25℃时，固化三天即可达7 0%，七天即可受力;当施工环境温度低于25℃时，固化时间相对延长;若施工环境温度低于5℃时，应采取加温养护固化措施(如红外线等)或使用低温固化型产品。

(6)、检验

具体的检查验收的方法、检测数量及评定标准，请参阅《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)、《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2012修订)相关规定或按设计图技术要求。