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碳纤维布 ： 碳纤维布的特征、优点、应用范围
　　碳纤维布加固混凝土结构技术是一项应用外粘高性能复合材料加固结构的技术，该技术是将碳纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用浸渍胶把碳纤维粘贴于结构或构件表面，通过其与结构或构件的共同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。通过笔者近年来做过的一些加固项目，分别对碳纤维布的特征、优点及应用范围做了归纳。

　　【摘要】本文对碳纤维布在混凝土加固技术中的应用进行了探讨,分析了碳纤维布的加固原理,总结了碳纤维布加固技术的施工要点,以期促进这一新型高性能材料应用和研究工作的开展。

　　【关键词】碳纤维布混凝土结构技术要点

　　一、 碳纤维布加固混凝土的机理

　　碳纤维作为一种复合型材料，其具有很强的抗拉强度，经过测试其抗拉强度是同等截面面积钢材的7-10倍，并且具有刚度轻、密度小等优点，其耐久性也好，可以抵抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏，采用碳纤维进行施工能够在简化施工步骤的前提下提高施工速度，同时保证了施工质量，具有很强的适用范围，当加固混凝土结构时，能够大幅度的提高其强度和承载力，当采用粘结材料与梁板混凝土有序缠绕粘贴后，可以实现构件变形的约束，增强构件局部的抗拉性能。

　　碳纤维在顺纤维方向具有很高的拉伸强度和疲劳强度，而抗压和抗剪强度相对较低，因此主要适用于混凝土结构构件受拉区域的加固，尤其适用于桥梁等承受动荷载的大中型结构的抗震加固和承载力加固，但因碳纤维布可以加工成圆形或U 型，从而也可以用于混凝土构件的抗压和抗剪加固；由于碳纤维布具有较高的比强度和比模量，可以改善构件的延性；对于使用空间较小的加固现场，使用碳纤维布进行结构加固是一种理想的方法，因为这样不会减少使用空间；对于同时需要提高耐久性的结构构件来说，应用碳纤维布进行加固也是一种有效的方法，因为碳纤维布既可以提高构件的承载力，又不易老化，耐腐蚀，起到了保护结构的作用。碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的加固技术，主要用于混凝土结构的加固与修补工程。碳纤维材料与树脂粘接剂靠前节混凝土加固修补用碳纤维材料普通碳纤维足以聚丙烯腈(队N)或中间相沥青(MPP)纤维为原科经高温碳化制成，碳化杆度决定着诸如弹性模量、密度与导电性等性能。H前，用十混凝土结构补强加固的碳纤维材料种类较多，其分类方法也多种多样。一、按形式分类图2-1足碳纤维材料的儿种主要形式。(aJ八材(b)棒材(c)格状材图2-1碳纤维材料的主要形式(1)片材(包括布状和板状)一般通过环氧树脂类粘接剂粘贴于混凝-上受拉区表面，是用于结构加固修复较多的一种材料形式。其中布状材料的使用量较大，但由于板状材料的强度利用效率较高，近几年来使用量增长很快。碳纤维布的材料特性及优点
　　碳纤维布加固应用在以卜方面：(1)碳纤维加固楼板。对于钢筋混凝土楼板，目前主要侧重于其支座和跨中的抗弯强度不足而采用纤维布进行加固，或因为楼板的局部开洞而采用补强加固。当楼板因抗剪或抗冲切不足而需加固时，尚没有有效的加固方法。(2)碳纤维布加固框架梁，次梁。采用碳纤维布加固框架梁、次梁是工程中应用较广、业主以及广大设计人员较易接受的加固方法之一，其无论是在加固机理，施工方法，还是在加固设计方面都较为成熟，目前常用的加固方式有以下几种：梁支座和跨中抗弯加固：受弯构件受拉区补强；受拉区裂缝可在灌缝后贴碳纤维片密封，以控制裂缝的继续扩展。梁抗剪加固：对于主拉应力产生的斜裂缝，在梁侧垂直轴线或垂直斜裂缝的方向粘贴碳纤维片。(3)碳纤维加固框架柱。碳纤维材料及其加固技术对于框架柱的抗压、抗弯强度不足加固不太适用，但对框架柱抗剪不足以及以增加框架柱延性目的加固，是非常有效的加固方法。轴心受压构件补强——柱中部环包，增强对混凝土的约束，提高抗压强度；减小轴压比。ACl440有公式可以计算提高的／‘值。对于低标号混凝土或小截面柱，加固效果很有效。偏心受压构件和抗震补强——柱四面纵向粘贴抗弯补强；墩柱的塑性铰区域的抗弯补强；柱受侧向力时的抗剪补强——柱子环向缠绕粘贴(相当箍筋加密)；抗震柱结构的延性补强——抗弯、抗剪补强联合。(4)剪力墙。单面或双面沿抗剪钢筋方向粘贴碳纤维片。常用的有水平粘贴、垂直粘贴、斜向粘贴和网状粘贴。(5)碳纤维加固钢结构。粘贴碳纤维布加固钢结构技术可以有效提高钢结构的屈服较限，从而增加钢结构的储备，并可以通过对钢结构缺陷部位进行修补，恢复原始结构的承载能力。粘贴碳纤维布加固钢结构对提高吊车梁舒缓劳累性能具有明显的增效果好果。(6)其他结构。高耸结构：烟囱、筒仓、水塔——与柱受力状况及补强方式相似；水池、气罐侧壁——受拉补强；涵洞、隧道——异常受力状态下的抗弯、抗拉补强。(7)密封功能。骑缝粘贴碳纤维片，使碳纤维与混凝土共同工作，延长混凝土构件的使用寿命。7．4碳纤维加固施工外贴CFRP加固在国内还是一种新技术，而外贴CFRP加固时的施工质量对加固效果有很大的影响，根据试验及工程应用，总结出以下的施工要点，可供工程应用参考，外贴CFRP加固混凝土结构的施工流程。7．4．1基面的处理(1)混凝土构件表面处理。1)混凝土粘贴面的劣化层(如浮浆、风化层等)要用砂轮很好地进行除掉和打磨；露筋的锈块、锈皮均须清除，必要时作防锈处理；3)基面的凸出部分要削平，转角部位要进行倒角处理；4)若混凝土标号较低或质量较差，需把这部分混凝土打掉，并用不低于原混凝土标号的环氧砂浆进行修补；5)裂缝部分要注入环氧树脂进行修补。缝宽0．20mm的需用环氧树脂灌缝。(2)基面的清洗。1)先用钢丝刷将表面的松散浮渣刷去；2)用压缩空气除去粉尘；3)用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可用清水冲洗，但必须保证其充分干燥后再进行下一道工序。7．4．2涂刷底胶(1)按比例把底胶的主剂和硬化剂放人容器内，用低速旋转的方法搅拌均匀。一次调和量在可使用时间内用完，超过可使用时间不能用。(2)用滚筒或刷子均匀涂抹，特别是冬季，胶的黏度较高，不能涂得太厚。(3)底胶硬化后，在表面上有凸出部分时，要用磨光或砂纸打光。(4)等底胶指触干燥后，进入第二道工序。7．4．3粘贴面的修补(找平处理)(1)若发现粘贴面上有凹人部位，要用环氧腻子进行修补，保证粘贴面的平整，以确保加固效果；(2)等环氧腻子指触干燥后进人下一道工序。7．4．4粘贴CFRP(1)CFRP的下料长度，应在现场根据施工的经验和作业空间确定，若需进行接长时，接头的搭接长度根据具体情况而定，一般不得低于15cra，各层搭接位置应相互错开。(2)CFRP的下料数量以当天的用量为准。(3)粘贴CFRP时，一定要保证CFRP和混凝土面的粘贴密实，否则，影响加固效果。(4)CFRP粘贴后，为保证树脂的充分渗浸，较少要放置30min以上。在这期间可能发生浮起，错位等现象，需进行处理。(5)CFRP粘贴30min后，再在CFRP的外表面涂刷一层FR-E3P树脂。(6)粘贴2层以上CFRP时，重复以上工序。养护需注意以下事项：(1)CFRP粘贴后，较好用聚乙烯板等进行养护，但不要和施工面接触。用板养护要在24h以上。(2)为达到设计强度，若平均气温10~(2左右，养护2周左右；若平均气温20t左右，养护1周左右。
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