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碳纤维加固范文第1篇
【关键词】建筑结构；碳纤维；加固技术
在经济快速发展的时代，新工艺新设备的不断出现，一些建筑由于使用功能的改变，厂房升级改造，桥梁超负荷运行，增加荷载，导致原结构不满足安全实用要求，或原结构受到了一定程度的损坏，难以满足当前使用的需求，亟需进行维修、加固，经过加固处理后可以满足安全使用要求。结构的加固技术很多，根据结构构件的受力特性，选用合适的加固技术尤为重要。目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固技术应用成熟，碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。
1 技术应用
目前我国大多数的建筑为钢筋混凝土建筑，建筑材料老化，施工缺陷，荷载增加导致了结构安全性不满足要求。碳纤维加固技术碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注的应用。
1.1 材料特点
(1)抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍。
(2)重量轻，密度只有普通钢材的1/4。
(3)耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
(4)施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。
(5)适用范围广，混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。
1.2 适用范围
(1)碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
(2)混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
(3)隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。
(4)受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
1.3 工艺原理
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。
碳纤维复合材料安全性能指标
2 注意问题
碳纤维加固技术在应用过程中要根据其材料性能对加固构件进行加固。加固前需要具有相应资质的检测机构实测待加固构件的实际尺寸，强度及配筋情况并出具检测报告，不可按照图纸的尺寸，强度及配筋对构件进行加固。经过长时间的使用，钢构件表面被锈蚀，混凝土构件表面被碳化，钢筋被锈蚀，材料强度降低降级使用。
（1）一般情况按加固期30年考虑，到期后，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，可继续延期实用。
（2）承重结构加固用的碳纤维必须选用聚丙腈基小丝束纤维，严禁使用大纤维。
（3）碳纤维加固技术不能用于素混凝土构件及纵向受力钢筋配筋率低于最小配筋率的构件加固。
（4）被加固的混凝土结构构件现场实测强度等级不得低于C15。
（5）加固构件长期使用环境温度不得高于60度。
（6）按照检验程序检验碳纤维材料力学性能。
（7）碳纤维材料不能破损，避免阳光直射，雨林和浸水。
（8）碳纤维胶粘材料满足安全性能指标
（9）根据耐火要求对加固后碳纤维材料外表面进行防护处理。
3 结论
碳纤维加固是一种新型的结构加固技术，在越来越多的项目中得到应用，其优异的性能在混凝土结构加固中得到充分的应用，产品性能优越，施工简便，安全可靠。与传统的方法相比较，将产生巨大的经济效益，社会效益和环境效益。是未来结构加固中采用的不可或缺的新型材料，还有待于更广泛，深入的研究。
参考文献：
[1] GB/T 21490-2008,结构加固修复用碳纤维片材[S].
碳纤维加固范文第2篇
关键词: 碳纤维结构 加固 质量控制
1、碳纤维片材的加固原理
碳纤维材料具有优良的力学性的荷载时，部分应力较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度极限并断裂，接着片材最终整体破坏，这主要是因为片材中的各碳纤维丝缺乏一个媒介使得它们能共同工作以提高抗荷载能力：而使用树脂类粘结材料粘贴于构件表面，使得片材中的碳纤维丝在构件受力过程中与构件保持变形协同，提高抗荷载能力。碳纤维片材可用于加固混凝土结构的抗弯、抗剪和抗震构件：碳纤维片材可分为碳纤维布和碳纤维板两种。
采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，应通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面，使碳纤维片材承受拉应力，并与混凝土变形协调，共同受力。
碳纤维片材用于混凝土结构的加固形式主要有：（1）在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，纤维方向应与加固的受力方向一致。（2）采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固时，纤维方向宜与构件轴向垂直。（3）采用封闭式粘贴对柱进行抗震加固时，纤维方向应与柱轴向垂直。（4）当有可靠依据时，碳纤维片材也可用于其它混凝土结构构件和受力形式的加固。
2、工艺试验及材料性能要求
（1）工艺试验：在正式粘贴碳纤维片树前选取一与拱面混凝土强度和倾斜度相近的区域进行有关工艺试验和材料性能检验；对碳纤维片材粘贴质量进行检测，并根据破坏形式和设计正拉粘结强度要求进行相关物料指标的调整。从而确定施工技术要求、控制要点及质量检验、评定办法。
（2）主要施工工艺：碳纤维加固处理的主要施工工艺：混凝土基面处理――涂刷底层树脂――基面找平处理――粘贴碳纤维片材一碳纤维片材表面防护。
（3）主要材料性能：要求碳纤维布的主要力学指标：抗拉强度标准值≥3000MPa，弹性模量≥2．1×105MPa，伸长率≥1．5％。单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于150g／，也不宜高于450g／。配套树脂粘结材料的主要性能指标可参照《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》GB/T14522―93规定的环境条件下进行耐久性检验，经2000h加速老化后，按《碳纤维片材加固混凝土结构技术程)CECS146：2003附录A测定的正拉粘结强度不应明显的降低。表面防护材料可采用喷撒石英砂的方法，应保证与浸渍树脂或粘结树脂可靠粘结。
3、施工方法与质量控制的要点
（1）进场材料。鉴于所用材料均为化工产品，检验工艺复杂，现场试验室难以具备相应的条件，均送专业检验部门检测。原材料除应具备出厂合格证书外，每批材料进场均按照有关测试方法进行材料基本性能的检测。
（2） 施工环境。施工宜在环境温度为5℃以上的条件下进行，并应符合配套树脂要求的施工使用温度。若环境温度达不到上述要求时，应采用适合于低温环境的配套树脂或采取升温措施。
（3）混凝土基面处理。首先自上而下清除混凝土表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整；按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理；被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表面浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面；转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状， 圆弧半径不应小于20mm；用高压水枪冲洗混凝土表面并用鼓风机通风使之干燥。清理后的基面应无有机物污染、清洁、干燥、无浮尘。
（4）涂刷底层树脂。在涂刷底层树脂前再次对表面进行清理及干燥处理进行检查。施工顺序应由上而下。按照产品生产厂提供的工艺规定配制底层树脂。采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。宜在找平材料表面接触干燥到完全固化期间，进行下一工序的施工。配置底层树脂、找平材料、浸渍数值和粘结树脂应按使用说明中规定的配比称量,采用电动搅拌器进行搅拌以保证混合均匀，一次配料量不宜太多，并应尽快用完；搅拌用器具不得有油污和杂质；所用工具和材料，要严格避开水源；涂料现用现开盖；固化前不得雨淋。
（5）找平处理。按产品生产厂提供的工艺规定配制找平材料。对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，不应有棱角。转角处采用找平材料修理成为光滑的圆弧，半径不应小于20mm。宜在找平材料表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。
（6）粘贴碳纤维布。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；按产品生产厂提供的工艺规定配制浸渍树脂，并均匀涂抹于粘贴部位。将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向从左至右或从上到下多次滚压(也可从中间向两边滚压，但不允许来回反复滚动，以免损伤碳纤维)，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴时应重复上述步骤，并宜在纤维表面的浸渍树脂干燥到完全固化后再进行下一层纤维布的粘贴 (固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准，一般固化时间为2～3d)。
（7）表面防护。采用喷撒石英砂，并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。
（8）施工安全注意事项。碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源，或采取可靠的防护措施；施工过程中应避免碳纤维片材弯折；碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射；树脂的配制和使用场所应保持通风良好；现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。
碳纤维加固范文第3篇
Ren Zhenhua
（Shanxi Yuncheng Road & Bridge Co.，Ltd.，Yuncheng 044000，China）
摘要：随着我国经济的不断发展，对公路、铁路运输的要求的也越来越高，而这其中，桥梁技术是非常重要的环节。我国的桥梁技术自上个世纪八十年代以来，发展较为迅速，但是对桥梁的保养、维护、维修、加固技术的发展则比较缓慢，进度也相对滞后，这是目前我国公路桥梁发展的主要技术缺陷。本文重要探讨与研究如何使用碳纤维加固技术，使桥梁施工更加稳固。
Abstract： With the development of China's economy, the requirement of highway and railway transportation. Bridge technology is an important link. From 1980s, China's bridge technology develops rapidly. But service, maintenance and repair and reinforcement technology, the main technological defect of China's highway and bridge, develops slower. This paper mainly discussed how to use techniques of reinforcing bridge with carbon fiber.
关键词：碳纤维 加固桥梁
Key words： carbon fiber；reinforce bridg
中图分类号：U44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0068-01
0引言
随着国民经济的不断发展，公路桥梁的建筑也越来越受到高度的关注，因为公路桥梁的建筑不仅关系物流的四通八达，也关系着人民的生命财产安全。就目前的情况而言，我国的公路桥梁建筑没什么大问题，但是在桥梁的保养、维修、加固及技术改造方面仍然有所欠缺，尤其是加固技术需要技术人员进一步的加强与改良。
1材料及其性能
将碳纤维材料用于混凝土结构建筑，加强建筑结构的加固修复，是近几年来新开发的一项技术，这项新技术的优点在于，他利用浸渍树脂，将碳纤维材料制成的补助构件，沿着受损混凝土构件的受力方向，亦或是垂直于受损构件的受力方向，牢牢粘贴在受损构件之上，因为碳纤维材料优秀的韧性，使之与构件充分结合在一起，共同工作，发挥作用，从而有效的起到对混凝土构件的加固加强。
在桥梁加固施工中，通常使用两种碳纤维材料，分别是碳纤维复合材料包括碳纤维布和粘接材料，下面我们来做一个简单的介绍：①碳纤维布，碳纤维布是目前桥梁加固技术中运用最为广泛的材料，碳纤维布弹性好，不易被拉扯断，强度高，可以承受受损构件带来的巨大压力，韧性好，可以有效弥补受损构件的功能，同时，单根纤维间强度变化小、在制造与处理过程中强度稳定并保持不变。②粘接材料，粘接材料的功能就是将碳纤维与受损的混凝土构件连接在一起，具有一个纽带的作用。所以，粘接材料是碳纤维与受损构件是否能够连接在一起的重要关键点，也是两者传力途径中的薄弱环节，因此，粘接材料应当具有足够的刚度与强度以及韧性，才能够有效保障碳纤维与受损混凝土构件之间的剪力的传递，也不会因为混凝土构件的开裂从而导致脆性粘接的破坏。
2碳纤维加固的主要特点
作为一种新型的高效桥梁加固技术，碳纤维加固技术具有以下的几个特点：①使用碳纤维加固与其它加固方法比较，碳纤维布加固技术因为碳纤维独特的强度与韧性不会再增加构件的承载压力，也不会进一步的扩大断面的尺寸，进一步说，碳纤维加固技术不会影响整座桥梁的结构外观，也不会减小桥下空间。②碳纤维加固技术施工十分简单，技术也并不复杂，所以不需要使用大型设备，而施工的工期也比较短，施工过程中，可以不受空间的限制，在碳纤维与受损构件的连接时，因为碳纤维布本身的柔性特点，所以碳纤维布可以与任何一种形状的受损构件进行连接，对其进行加固，成型非常方便。③在进行碳纤维布加固时，依据碳纤维布本身的刚度与强度，再通过环氧树脂等粘结材料与受损混凝土构件进行有效的粘结，从而不需要再额外设置锚栓或者是凿开混凝土，所以不会损伤原有完好的构件。④在进行碳纤维布加固时，由于碳纤维布本身柔性很好的特点，当他粘贴在受损混凝土构件表面的时候，能够有效封闭并连接受损混凝土构件表面的裂缝，并能强力约束混凝土结构裂缝的生成，阻止裂缝的进一步扩展。⑤在加固时，由于受损构件的老化，可能使用的碳纤维布也许不止一次，但是碳纤维布能够在同一个部位不断缠绕、重叠、粘贴，从而充分的满足构件的补强要求，将加固的效果达到最佳。
3碳纤维加固技术的计算
虽然碳纤维加固技术有诸多优点，但是在施工时也不能有半点马虎，必须经过严格周详的计算，才能够进行施工。
①碳纤维布虽然柔韧性极好，但也仅仅能在活载作用下承担一部分承载压力，所以，在施工前的计算时，应当根据相应的弹性模式比值，并且按照极限应力法来计算碳纤维布的应力状态。②碳纤维布在进行加固时，技术人员应当先对受损构件的截面进行假定：当受损构件弯曲后，他的截面仍然保持为平面，那么在加固时，粘贴的碳纤维布材料的拉力应变能力仍然按照截面假定计算进行确定，但是也不能够超过碳纤维布材料的容许拉力应变强度。③在碳纤维布的加固时，应当注意，钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但是不大于其设计的强度值，否则尽管碳纤维布的柔韧性较好，但是也无法承受巨大的压力。④在达到受弯承载力极限状态前，碳纤维片材与混凝土之间必须粘结可靠，不发生粘结剥离破坏。⑤碳纤维布加固混凝土结构的破坏模式较多，且与受拉钢筋间的相关性较大，需判定加固后构件的极限状态。
4结语
在世纪初，我国加入世贸组织后，公路运输、铁路运输行业变得越来越炙手可热，交通运输量的增长幅度，每年都有50%左右，高速增长的经济与运输量，迫使我们必须重视公路交通，因为公路交通在国民经济中的作用和地位越来越显著地为人们所重视，而与此同时，公路桥梁的建设也已经进入了大家的视线。
目前，我国桥梁建造技术已经进入了世界领先水平，但是很遗憾，我国对桥梁的维修并不是十分严重，以为建成一座桥梁，就可以一劳永逸，却不知这种想法大错特错。桥梁也有他的使用期限，也会老化，当桥梁出现损伤的时候，如果不能进行及时加固，则会加快桥梁的老化。所以，我们应当重视桥梁加固技术。
所以，我们必须尽快认识到碳纤维加固技术对于桥梁加固的重要意义，伴随着碳纤维修复和补强技术的不断深入的研究和进一步的发展，该项先进技术必将广泛为工程界所接受和采用，真正、有效地提高桥梁通行荷载及安全性能，为我们的公路工程建设服务。
参考文献：
[1]徐继红,卢丙灶,郭阳平.论碳纤维加固桥梁技术[J].应用技术,2009,(36).
[2]张逗.桥梁碳纤维加固技术研究.硕士学位论文，2007，(11).
[3]黄颖.碳纤维加固桥梁技术[J].公路交通技术，2005，(1).
[4]于泽友.碳纤维加固桥梁技术探索与研究[J].河北工程技术高等专科学校学报，2002，(1).
[5]樊丽辉，于泽友.碳纤维加固桥梁技术研究.第～届全国公路科技创新. 高科技论坛论文技术新设备卷.
碳纤维加固范文第4篇
关键词：碳纤维；加固；粘贴；桥梁结构；补强技术
中图分类号：TQ342+.742 文献标识码：A
自上世纪七十年代末初期，欧洲进行纤维增强复合材料（FRP）在土木工程应用研究以来，具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程，形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术，其中碳纤维增强复合材料（CFRP）应用更多。混凝土桥梁结构的粘贴碳纤维板技术在加固中具有不中断交通，且工期短，人工少的优点。所以扩展该项技术开展了配有大偏心CFRP体外束预应力混凝土连续梁桥体系应用研究，是本世纪新型桥梁建设方向之一。
1 碳纤维材料的基本特性
碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。
1.1 碳纤维片材
片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。
片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。
相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀，有良好的耐寒和耐热性。
1.2 配套树脂类粘结材料
混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。
浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。
就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土桥梁的加固工作。
2 碳纤维加固补强的施工工艺
2.1 根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理
2.1.1 将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原。
2.1.2 裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
2.1.3 将构件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角。
2.1.4 清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。
2.2 底层涂刷（底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内）
2.2.1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准。
2.2.2 用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料。
2.2.3 底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光。
2.2.4 注意在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。
2.3 环氧腻子对构件表面残缺的修补
2.3.1 构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整。
2.3.2 内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。
2.4 贴碳纤维片。
2.4.1 为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片，每段长度一般不超过6rn。
2.4.2 碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接。
2.4.3 按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂，称为下涂。
2.4.4 贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。
2.5 养护
粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。
2.6 涂装
根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。
3 碳纤维（片材）加固处理要点
在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支顶措施，然后按以下施工工序进行加固施工。
3.1 破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。
3.2 按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm，利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。
3.3 涂刷底层树脂：用专用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。
3.4 找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。
3.5 粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如超过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。
3.6 在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
4 对碳纤维加固补强技术的展望
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点：
4.1 施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等。
4.2 不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m～300g/m，设计厚度0.111mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计。
4.3 能适应各种结构外形的补强。
4.4 可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。
随着我国高等级公路的迅速发展，高速公路桥梁通车里程也在不断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维布补强技术。
碳纤维加固范文第5篇
关键词：结构加固；碳纤维布；胶粘剂；粘贴；施工控制；
随着社会的快速发展，在建筑业中有越来越多建筑结构需要提高承载力及延长寿命，目前一种比较新型的结构加固技术，利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，采用碳纤维布加固的优点在于以下几点：1、碳纤维具有强度高，自重轻的优点，如高强度Ⅰ级单向织布，抗拉强度标准值≥3400MPa，是普通钢材的10倍，单位面积质量≤300g/，密度只有普通钢材的1/4。2、施工方便快捷，适用范围较广，施工工期较短，自重轻基本不增加结构自重及截面尺寸，便于裁剪，柔性较好，适合各种形状。3、易于操作，经济效益较高。
我国碳纤维加固的应用实践先于理论，相关的技术不十分成熟，当前只有GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》、CECS146：2003《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》推荐给工程设计、施工、检测、使用单位采用。为确保碳纤维布加固结构技术应用的工程质量，结合工程加固实际状况来介绍碳纤维布加固应用及施工控制技术。
1、工程概况及方案的选择设计
某公建综合大楼为20层框剪结构，框架梁柱采用HRB400级钢筋，由于四层的使用功能的改变，导致荷载增大使四层的局部梁将不能满足设计要求而需要加固。根据实际情况，设计了四种方案：1、采用钢筋混凝土将梁截面加高，但施工复杂进度较慢，且减少了空间尺寸。2、采用预应力加固梁截面，由于空间限制，所用的施工设备无法完成，且不经济。3、采用贴粘钢板或碳纤维加固，二者施工都方便易操作，施工工期短，但碳纤维抗拉强度比钢板高很多且耐腐蚀性好。经过方案论证和经济技术可行性比较，最终采用梁下碳纤维材料进行加固，梁的负弯矩处采用贴粘钢板加固。
梁的跨度为12m，b×h=400×750，HRB400级钢筋，梁底受拉钢筋面积ASo=2122mm2，，,受压A'So=982，混凝土强度等级为C35，梁底最大正弯矩为M=670KN.m，梁的抗剪能力满足设计要求，由于新楼还没有投入使用，上面无活荷载。
采用《混凝土结构设计规范》GB50367-2006第9.2.3条进行正截面抗弯加固计算：
M≤a1fcobx(h-x/2)+f 'yoA'so(h-a')-fyoAso(h-ho)
670×106≤1.0×16.7×400x(750-x/2)+360×982(750-35)-360×2122×(750-715)
所以x2-1500x+13295.3=0 解得 x=94.6 ≥2a'
因新建大楼无活荷载，不考虑二次受力影响，取Σfo=0
Φf=(0.8Σwh/x-Σw-Σfo)/Σf=（0.8×0.0033×750/94.6-0.0033-0)/0.01=1.76
当φf＞1.0时，取φf＝1.0
又有规范GB20367-2006第9.2.3-2式得：
α1fcobx=fyoAso+φfffAfe-f'yoA'so
1×16.7×400×94.6=360×2122+1.0×2300Afe-360×982
Afe=96.32
预估计采用0.167规格的碳纤维布，则应粘贴的碳纤维布，宽度为B=96.3/0.167=576.6＞400
取二层粘贴纤维布，根据规范GB20367-2006第 9.2.4-1、9.2.4-2有 Af=Afe/km
Km=（1.16-nfEftf）/308000=（1.16-2×2.3×105×0.167）/308000=0.91
因km≤0.9 取km=0.9Af=96.3/0.9=1072
实际宽度为Bcf=107/2×0.167=320
因此选用高强度Ⅰ级碳纤维布厚度0.1672层，宽350规格的碳纤维布即可满足要求。
构造要求：为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力，在梁端每侧粘贴250宽U型粘贴的粘贴高度应至板底面，并在上端粘贴纵向碳纤维布压条，宽度为100。
2、碳纤维布及加固用胶粘剂的控制
为了能保证结构加固工程的安全可靠性，首先确保所使用的碳纤维布、胶粘剂质量的可靠性。按照设计要求，选用碳纤维布和胶粘剂。进场时应提供国家质量监督机构提出的型式检验报告。根据施工单位与监理单位共同确认的抽样方案，进行现场见证取样，并进行送检。取样时应对外观质量进行检查，主要项目有：
①纤维排列均匀，不能有皱褶，小束应直顺，不得有零乱歪斜现象。
②尺寸偏差长度不准出现负偏差，宽度允许偏差在±0.5%。
③不得有断经缺纬脱纬现象。
根据设计方案的设计计算所使用的参数，主要有Ef( 碳纤维受拉弹性模量)、f f（碳纤维抗拉强度设计值）胶粘剂的粘结强度，结构胶粘剂主要承重结构构件粘结，长期承受设计应力和环境作用，所以其主要承受抗拉抗压抗剪等作用。因此材料进场后，抽样送检，做针对性的性能指标材料复试检验，在材料进场时做了如下复试检测，符合要求后再使用于本工程：
1碳纤维布现场检测指标（高强度Ⅰ级）
检测项目 计量单位 技术要求 检测结果 单项评定
抗拉强度标准值 MPa ≥3400 3443 合格
受拉弹性模量 MPa ≥2.4×105 2.59×105 合格
伸长率 % ≥1.7 2.32 合格
2碳纤维布浸渍胶粘现场检测指标(A级胶)
性能项目 技术要求 检测结果
抗拉强度MPa ≥40 59.5
受拉弹性模量MPa ≥2500 2899
伸长率% ≥1.5 2.0
抗拉强度 ≥7.0 76.1
钢一钢拉伸抗剪强度标准值MPa ≥14 16.6
3底胶的现场检测性能指标
性能项目 技术要求 检测结果
与混凝土的正拉粘结强度MPa ≥2.5且为混凝土内聚破坏 4.0混凝土内聚破坏
钢-钢拉伸抗剪强度MPa ≥14 7.1
3、施工过程控制：
3.1施工流程：
1准备工作2基层处理3涂敷基底胶4绘制碳纤维布的布设图5裁剪碳纤维布6铺贴基准放线7确认基底胶面状态8搅拌浸渍胶脂9涂浸渍胶10铺贴碳纤维布11表面涂浸渍胶12二层粘贴碳纤维布重复7~11。
3.2碳纤维布加固施工过程的要点：
碳纤维布加固施工过程，主要是基层的处理和碳纤维布的粘贴过程，如果这两个过程控制不当，将直接影响加固的效果，所以在施工前对操作人员技术人员进行认真的技术交底，对每道工序严格按照方案和规范要求执行。混凝土结构的表面强度较低或污染较重，它与纤维布的粘贴强度就会很低，易发生脆性的剥离破坏，使得纤维布不能充分发挥作用。
3.2.1混凝土结构的表面处理：
①清除加固区域混凝土表面所需加固部位的剥落、疏松、蜂窝等劣化混凝土，露出混凝土结构层，如有严重凹凸不平处，用专用修复，再用手提砂轮机磨平。
②将被粘贴的混凝土面打磨坚实平整，除去表面浮浆，油污等杂质直至露出混凝土新面，特别模板接缝处需打磨平整、圆滑、自然，不得有急弯或凸出，在梁的阳角处另需磨掉棱角打磨成R≥20弧形角。
③确保处理好的混凝土表面保持干净干燥。不得有灰尘油污等二次污染，否则应重新进行处理，下道工序施工前应用吹风机将混凝土表面清理干净。
3.2.2涂刷底层树脂的控制要点
①将底涂的主剂和固化剂严格按厂家工艺规定的配比进行计量称取，置于干净容器内搅拌均匀，一次的配制量以在可使用时间内用完为准（根据施工时的环境温度，常温一般控制在40分钟内），根据现场实际气温来决定配制量，并要严格控制使用时间。
②施工前再次对加固区域混凝土表面作好仔细检查，确保表面干净干燥，施工时用滚筒或毛刷含底涂树脂，在被粘贴混凝土表面均匀涂布，并注意涂布时不得留下空洞或漏涂，涂层厚度应均匀。
③等待胶固化后，固化时间应根据施工现场气温确定，以手指触感干燥为宜。底涂树脂达到指触干燥后，尽快进行下一步施工。
3.2.3粘贴面不平整修复的控制要点
①仔细观察混凝土表面，查找是否存在凹阴角部位等缺陷，划出需要修补的区域。
②按厂家提供的材料工艺规定配制找平树脂。
③对需要修补的凹陷部位用找平材料填补密实、平整，尽量不应有棱角或凸起。
④将转角或阴角部位用修复材料修理成光滑的圆角，半径不应小于20。
⑤将修复后的粘贴面再进行平整打磨一次，并清理干净待用。
⑥宜在找平材料指触干燥后尽快进行下一道工序的施工。
3.2.4粘贴碳纤维布的控制要点
①将碳纤维布用剪刀依据设计尺寸裁切并小心放置，避免弄脏和损坏。同时在加固粘贴区域按设计尺寸进行弹线，确保粘贴位置准确无误。
②将浸渍树脂的主剂及固化剂按规定比例称重后搅拌均匀待用，一次配制不宜过多，应于40分钟内用完。
③用滚筒或毛刷含浸渍树脂在混凝土表面所粘贴区域均匀涂布，涂布时应注意浸渍胶不宜过多或不足，以免引起涂布不均或漏涂。在搭接捌角部位处适当多涂抹一些。
④将碳纤维布平顺地贴合在均匀涂布浸渍胶的加固混凝土面上，碳纤维布的搭接长度不小于100。
⑤粘贴时开始用手轻压，用滚轮沿纤维方向单向反复滚压碳纤维布，使得浸渍胶充分浸透碳纤维布并除去碳纤维布中残留气泡，滚压时不得损伤碳纤维布，拱起部位及角落容易产生气泡处须用刮刀小心除泡。
⑥在已贴好的碳纤维面层上，用滚筒含浸渍胶重复滚压使碳纤维表面浸润良好。后续施工须待碳纤维粘贴30分钟以上时间方能进行，并注意是否有浮起或错位现象，若有则应用滚轮或刮刀压平修正。
⑦在粘贴二层碳纤维布的部位重复3~6步骤。并在碳纤维布表面均匀涂抹浸渍树脂胶。
⑧如果需要在已粘贴好的碳纤维布表面进行粉刷，为了方便后道工序粉刷牢固则应当在最后一遍浸渍胶初凝前粘撒黄砂或绿豆砂，以使表面毛糙，待糙化表面固化后抹5~10水泥砂浆。
3.3碳纤维施工质量检验及施工效果
每一道工序结束后及时按照工艺要求进行检查，如出现质量问题立即返工处理，做好相关的验收记录。施工温度宜在5~35度范围内，相对湿度不大于70%。
施工结束后的现场质量检点是碳纤维布与混凝土之间的粘结，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，根据回音来判断粘结效果，是否出现空鼓、粘贴不密实的现象。总有效粘结面积不应低于95%，当碳纤维布的空鼓面积小于100002时，可采用针管注胶的方式进行补救，当空鼓面积大于100002时，宜将空鼓处的碳纤维布切除重新搭接贴上等量的碳纤维布，搭接长度应不小于100。【2】
对现场施工质量自查合格后委托具有资质的南京工业大学南京工大建设工程技术有限公司进行现场碳纤维布与混凝土的正拉粘结强度试验，随机抽取一组。
碳纤维布正拉粘结强度检测结果如下：
序号 抗拉强度 抗拉强度平均值
1 2.97 3.01
2 3.14
3 2.93
本综合楼采取碳纤维加固方法施工，从准备到完成只用15天，没有出现任何质量问题，满足了工程的使用功能，达到了良好质量效果。
4、 结语：
通过碳纤维布加固施工实践表明，应用本施工技术是成功的，但在施工过程中应特别关注下列关键技术措施：
1、施工所用的碳纤维布和胶粘剂的质量必须符合设计技术要求。同时须对纤维布与胶粘剂相适配性和安全性进行检验，否则就会导致结构加固工程失败，造成更大的危害。
2、 碳纤维布与混凝土的粘剂质量必须高度重视，首先保证被粘贴的混凝土强度不得低于C20，在粘贴碳纤维布时必须浸透使碳纤维布内和层间达到设计的粘结强度，才能充分发挥碳纤维布的抗拉强度，才能确保承重结构加固后的安全可靠。
参考文献：
1、 GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》
