碳纤维在裂缝修补中的应用

提要：按质量强度比，碳纤维是迄今为止我们所能生产的最好的材料，其强度比钢高得多而体积很小。碳纤维织物是一种很好的消除弯曲和开裂的方法，几乎适用于各种情况包括混凝土砌块墙。

按质量强度比，碳纤维是迄今为止俺们所能消费的最好的资料，其强度比钢高得多而体积很小。碳纤维正在改动着许多行业，防水行业就是其中之一。
由于碳纤维神奇的功能，使根底的修复变得更容易、更经济和更无效。碳纤维产品有条状、U形和片状等多种，用户可依据实践状况选择合适的产品。
什么是碳纤维
确切地讲，如今市场上大少数的碳纤维根本上是“经过加工的天然纤维”。
将聚丙烯腈细丝置于500 ℃烤箱内烘烤，脱去氢，使碳原子排成链状，然后将温度降低至1 200 ℃，接近钢的熔点，在此温度下，其中的杂质(大局部是氮)被滤出，剩下的简直是纯的碳元素。其高强度的缘由是在最初的热处置进程中，碳原子以十分弱小的力结合在一同，构成一系列像蜂窝或细铁丝网那样的六角体。留在烤箱中的微纤维直径约5 μm (人头发的均匀直径约50 μm)。将这些微纤维纺成线，编成织物或置于各种根底修补资料中。
优点
碳纤维是已知的具有最高抗拉强度的资料之一。即便在难以相信的高张力作用下，碳纤维也不会伸长或断裂，这一特性在地下构造混凝土修补中十分有用。不管采用何种方式的产品，碳纤维能使地下室墙体不弯曲、不收缩开裂。
常用于根底修补的工字梁可以抵挡136~181 kN的拉力，避免墙体弯曲，而10 cm宽的碳纤维条可接受8至10倍这样的压力，其厚度只要3．2 mm。
关于业主来讲，用碳纤维修补房屋裂痕施工方便快捷，而且不占用空间，使房屋有更多的运用空间和增大再出售的时机。还有一个益处，修补完成后简直不留痕迹。
关于承包商来讲，这种办法不再需求风镐或反铲，也不需求有人拉混凝土料斗。少数状况下施工只需1~2人，不到1 d就能完成。
一位熟习碳纤维的地下室修补专家将碳纤维产品和钢梁作了粗略的比拟。在美国，整套碳纤维的费用为140美元，而采用钢梁的费用为122.5美元。他讲，假如把添加的休息力、设备、运输费用，卡车正常运用的磨损、钢梁运上天下室对墙体的损坏等要素思索在内，钢梁方案并不节省。
一位碳纤维修补产品经销商也以为，单从资料价钱看，碳纤维比钢梁要稍贵些，但假如把休息力、工具以及施工日子等思索出来，你会发现这样的价钱是可以承受的。
碳纤维的另一个优点是经久耐用。即便在室外严酷的气候条件下，其功能也不下降、不腐蚀、不变形(钢断裂时伸长约6%，而碳纤维不到1%)。
碳纤维可以用来波动任何一种清洁枯燥的基层，如混凝土砌块、现浇混凝土甚至砖和黏土瓦。
缺陷
虽然碳纤维具有难以相信的超强抗拉强度，但却简直没有抗压强度或抗剪强度。带状和U型的单向产品很容易断裂，除非采取措施确保其一直处于受拉形态，例如用环氧树脂或砂浆来填补裂痕，而不必聚氨酯泡沫，由于太软不能避免变形。
碳纤维的另一个弱点是需求嵌凸缝，这一点是承包商必需留意的。假如墙体在夏季有2.5 cm的扰度，修补时承包商又不留意嵌凸缝，到来年春天墙领会反弹回来，U形碳纤维就会脱开或零落。
碳纤维不能处理构造生效的成绩。任何沉降成绩必需在停止碳纤维处置前处理，不能指望用碳纤维来矫直墙体、接受剪力或阻止沉降。依据经历假如墙体弯曲曾经超越5.1 cm，碳纤维就不适用了。
施工
碳纤维的运用很像玻璃纤维。首先确定什么中央要补强，然后在墙上将部位标出。用环氧树脂修补裂痕时，每隔30~60 cm应有一个碳纤维条。
接着，在要运用碳纤维的部位将任何涂料、脏物或其他杂物打磨掉。许多制造商建议用环氧树脂填充裂痕和砂浆缝，以增加和消弭墙体的位移而且使外表较为平滑、有最佳的粘结性。
当显露集料、外表磨平和裂痕填补后，在墙体上和碳纤维产品的反面刷环氧树脂，细心地将碳纤维产品与墙粘结。碳纤维资料必需完全浸在环氧中。有多数制造商要求施工第二道环氧树脂，以确保粘结。但无论如何，环氧底涂是必需的。
地下室修补
在美国至多有6家公司制造专门用于地下室修补的碳纤维产品，包括用于弯曲墙体的条、修补裂痕的U形钉、包柱子用的薄片、替代钢的预固化板以及用于四角和接缝的专门产品。
碳纤维条
也许最著名的碳纤维修补产品要数碳纤维加强条(Reinforcer)了。混凝土砌块墙最蹩脚的成绩是会发作弓形弯曲，而采用碳纤维加强条波动墙体比任何其他办法都奏效快。
这种条状产品约宽10 cm，运用时固定在墙面，从接近空中的中央不断至顶棚，在整个长度上支撑墙面，使墙体波动。假如采用钢梁方案，钢梁只是与弓形墙体的两头局部接触。
用于地下室根底墙时，碳纤维加强条还能进一步抵消墙外压力，使墙的内外表不受拉；墙体不受拉，墙就不会弯曲。
还有一品种似的产品，碳纤维封装在热固性树脂里，制造进程中在压力形态下固化。墙体打底后，用起来就像自粘产品，宽度有5 cm、10 cm、15 cm 几种。
这种条状产品一个能够的成绩是会将土压力转移到根底墙的底部和顶部，有能够惹起外加的损坏。为理解决这个成绩，用螺丝将铝或镀锌的固定条固定至闽板上，上面用环氧将带状织物粘在墙上。也有运用碳纤维柱状钉将碳纤维加强条固定在墙基上的。
碳纤维薄片
单向碳纤维条在遇到垂直荷载时就不能发扬作用，为此需求能双向接受荷载的片状产品。
有一种碳纤维织物，尺寸为61 cm×152 cm，可以程度、垂直甚至对角方向运用，以确保与裂痕垂直，使碳纤维的高抗拉强度充沛发扬作用。
碳纤维织物是一种很好的消弭弯曲和开裂的办法，简直适用于各种状况包括混凝土砌块墙。
施工办法与条状产品相似。由于纤维必需完全渗透树脂，大少数此类产品在粘至墙上后还要施加第2遍环氧树脂。
这种产品还能处理条状产品不能处理的成绩。例如产品比拟柔软，能很好地顺应外形不规则的构造，如圆或方柱。此外，用于桥梁和立交桥的桩和梁上，比传统的修补办法经济，由于既不需求风镐，也不必封锁路途。
碳纤维U形钉
关于现浇混凝土墙，这种U形碳纤维钉十分无效。通常，现浇混凝土墙上的裂痕修补采用高压环氧注射技术，用环氧树脂将开裂的混凝土粘结在一同。成绩是假如有位移，裂痕能够再次在混凝土和环氧树脂的粘结处发生，运用碳纤维钉就可以处理这个成绩。有制造商称，运用这种产品对整个裂痕修补的费用添加不多，而且施工简便，只需在垂直裂痕走向的两边做一排孔，在注射环氧树脂时将钉固定住。
成绩是假如墙体稍有位移，在接近粘结缝、但没有U形钉的中央能够会发作裂痕。好在关于住宅业主来讲，裂痕不是在原来的中央，可以以为是新成绩。
结语
用碳纤维产品停止裂痕修补性价比高，与传统做法相比，不必设备、无需开挖、没有混凝土和钢梁等。
从美观的角度而言，用碳纤维修补后，完全不影响外表的装饰