在我國，各類橋梁及房屋建筑結(jié)構(gòu)的維修、加固、改造已經(jīng)成為建設(shè)工程的側(cè)重點。其中FRP復(fù)合材料加固法具有非常明顯的優(yōu)勢，并且具有良好的經(jīng)濟效益，在結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在目前的FRP材料加固市場中，碳纖維占的比例最多。

碳纖維復(fù)合材料（CFRP）是以碳纖維為增強材料、樹脂為基料復(fù)合而成的一種工程材料。強度高，為常用鋼材的十多倍高、自重輕、施工快、抗腐蝕、耐老化、物理性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，已廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、墻、基礎(chǔ)以及橋梁、隧道、港口碼頭、筒倉等其它土木工程的加固補強。對于鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)混凝土表面粘貼加固后，結(jié)構(gòu)承載能力較原結(jié)構(gòu)有大幅度提高。受力時各種材料能夠形成新的統(tǒng)一體而協(xié)同工作，既可充分利用表層纖維的高強特性，又可充分利用原混凝土結(jié)構(gòu)的剛度和強度。

碳纖維布結(jié)構(gòu)加固補強特點及應(yīng)用優(yōu)點

1、強度高
與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)相比，碳纖維布加固法具有很明顯的優(yōu)越性：碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，其抗拉強度高于普通鋼材的10倍，極適合于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固補強；其輕質(zhì)柔軟，適用面廣，施工便捷，尤其是可在不中斷交通時進行加固施工；加固厚度小，可不增加原結(jié)構(gòu)的恒載，特別適用于建筑高度受限制情況下加固補強；同時還具有良好的耐久性及耐腐蝕性等。

2、不增加恒載及斷面尺寸
碳纖維布每平米自重僅為200～300g，設(shè)計厚度為0.111—0.167毫米，加上環(huán)氧樹脂系列的粘結(jié)材料的自重也很輕，對整個結(jié)構(gòu)重量及橋下凈空的影響微乎甚微，可忽略不計。同時，碳纖維布可以多層粘貼。根據(jù)補強加固的要求，碳纖維布可以在一個部位重疊粘貼，充分滿足補強的要求。這一優(yōu)點更是傳統(tǒng)補強方式所難以比擬的。

3、施工簡便
碳纖維布柔軟，對被補強物沒有形狀要求，無需預(yù)制材料、大型施工機械和現(xiàn)場固定設(shè)施，工期短。

4、對原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生新的損傷
碳纖維布加固補強系采用碳纖維膠粘結(jié)材料進行粘貼，不需要設(shè)置錨固及開鑿混凝土等，因而不會對已經(jīng)損傷的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的破壞，更可避免鉆孔時與結(jié)構(gòu)內(nèi)原有鋼筋和預(yù)應(yīng)力素發(fā)生沖突而引起新的問題。

5、能有效地封閉混凝土的裂縫
碳纖維布(片)粘貼在混凝土的表面，不僅封閉了混凝土的裂縫，其高強高模量的特性還約束了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的生成與擴展，改變了裂縫的形態(tài)，使寬而深的裂縫變成分散的細微裂縫，從而提高了混凝土構(gòu)件的整體剛度。

6、碳纖維布具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性
碳纖維布是一種復(fù)合材料，幾乎無腐蝕性和磁性以及具有較好的耐熱性，不僅能經(jīng)得起水泥堿性的侵蝕，而且當應(yīng)用于經(jīng)常受鹽害侵蝕等腐蝕性環(huán)境時，其壽命也較長（200年）。因而碳纖維布加固法，在不利環(huán)境下較其它方法更顯出其優(yōu)異性。

7、不影響結(jié)構(gòu)的外觀
碳纖維布的厚度很薄，粘貼固化后其表面還可以涂刷一層與原有結(jié)構(gòu)外觀顏色一致的涂料，而不影響結(jié)構(gòu)的外觀。

加固用原材料情況
加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所用碳纖維材料主要為二種：碳纖維與配套樹脂。其中碳纖維的抗拉強度為建筑鋼材的十幾倍，而彈性模量與鋼材相當，某些種類(如高彈性)碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的兩倍以上，且施工性能與耐久性良好，是一種很好的加固修復(fù)材料；配套樹指則包括底層樹脂、整平材料及粘浸樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結(jié)質(zhì)量，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成一個復(fù)合性整體，并且共同工作。

1、碳纖維
普通碳纖維是以聚丙烯腈(PAN)或中間相瀝青(MPP)纖維為原料經(jīng)高溫碳化制成，碳化程度決定著諸如彈性模量、密度與導(dǎo)電性等性能。碳纖維長絲直徑通常在5μm到8μm之間，并合成含3000到18000根的長絲束。為改善碳纖維與基體的親和性，纖維本身要經(jīng)表面處理，形成能與基體反應(yīng)的活性基團。

加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。

碳纖維布在編織時，將大量的碳纖維長絲沿一個主方向均勻平鋪，用極少的非主方向碳纖維絲將主方向碳纖維絲編織連接在一起，形成很薄的以主纖維方向受力的碳纖維布。

加固混凝土構(gòu)件時，按構(gòu)件的不同受力特點用粘結(jié)材料將碳纖維布有序地纏繞粘貼于構(gòu)件表面，實現(xiàn)對構(gòu)件變形的約束并因此提高構(gòu)件的極限強度和承載能力。

碳纖維布的抗拉強度一般為3550MPa，彈性模量為2.35×105MPa。根據(jù)碳纖維布的品質(zhì)不同，其厚度在0.11～0.43mm，幅寬在20~100cm，卷材長度為50～100m。

2、粘結(jié)材料
粘結(jié)材料的性能是保證碳纖維布與混凝土共同工作的關(guān)鍵，也是兩者之間傳力途徑中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，粘結(jié)材料應(yīng)有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時應(yīng)有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞。此外，由于舊橋加固均在野外，所以粘結(jié)材料還應(yīng)能在一般氣候條件下固化，且固化時間合適(一般保證有3小時左右)，對組分含量不敏感，具有適宜的流動性和粘度，固化收縮率小。

粘結(jié)材料是將連續(xù)纖維狀的碳纖維結(jié)合在一起，同時又與混凝土表面粘合的系列粘接材料。它主要包括三類材料：底層涂料、整平材料和浸漬樹脂。

a、底層樹脂(底涂膠)

在處理好的混凝土表面上，涂一層很薄的底層膠，既可以浸入混凝土表面，強化混凝土表面強度，又可以改進膠接性能，從而使混凝土與碳纖維布之間的粘接性得以提高。因此要求底涂膠必須具有很低的粘度，以及與混凝土良好的粘結(jié)性能，以便于涂刷在混凝土表面后，膠粘劑能滲入混凝土結(jié)構(gòu)中。為保證性能，應(yīng)盡量避免使用溶劑型膠。

b、整平材料(找平膠)

碳纖維布只有與所加固補強的混凝土表面緊密接觸，才能產(chǎn)生良好的補強效果。但混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉(zhuǎn)角部位等都可能使碳纖維布產(chǎn)生損傷，并引起強度降低?；炷帘砻嫘〉哪０邋e很難通過基底處理一道工序徹底清理。因此，在涂敷的底層涂料指觸干燥后，必須用找平膠進行找平，同時將矩形斷面直角打磨后補成圓弧狀。

找平膠應(yīng)具有優(yōu)良的力學(xué)性能，以及良好的施工性能與觸變性能。在施工過程中，找平膠應(yīng)易于操作，且不隨時間的延長出現(xiàn)明顯的變形，防止膠的滴掛。一般的普通環(huán)氧樹脂的粘接強度和強韌性都達不到找平膠的要求，不應(yīng)調(diào)配使用。

粘浸樹脂的作用：粘貼碳纖維布的主要粘結(jié)材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結(jié)，使其共同承受結(jié)構(gòu)的作用。

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文章來源： 永年加固公司
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