碳纖維加固技術(shù)特性及混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

　　在發(fā)展迅速的城市建設(shè)中，建筑是城市的標致，是城市歷史的見證。歷史遺留的古建筑，不同時期的建筑群及現(xiàn)代建筑，都在訴說著城市的衍變。面對著不同時期的諸多建筑所出現(xiàn)的質(zhì)量問題，需要不同的維修方法來延續(xù)建筑的歷史價值。

　　關(guān)鍵詞：混凝土；加固；技術(shù)

　　1、混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

　　混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類，設(shè)計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。

　　1．1 直接加固的一般方法

　　1．1．1 加大截面加固法

　　該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

　　1．1．2 置換混凝土加固法

　　該法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點；適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

　　1．1．3 有粘結(jié)外包型鋼加固法

　　該法也稱濕式外包鋼加固法，受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無防護的情況下用于600C以上高溫場所；適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

　　1．1．4 粘貼鋼板加固法

　　該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

　　1．1．5 粘貼纖維增強塑料加固法

　　此法除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

　　1．1．6 繞絲法

　　此法的優(yōu)缺點與加大截面法相近；適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固，或需對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場合。

　　1．1．7 錨栓錨固法

　　該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固；不適用于已嚴重風化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

　　1．2 間接加固的一般方法有：

　　1．2．1 預(yù)應(yīng)力加固法

　　該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響；適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無防護的情況下，不能用于溫度在600C以上環(huán)境中，也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。

　　1．2．2 增加支承加固法

　　該法簡單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間；適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

　　1．3 與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)

　　1．3．1 托換技術(shù)系托梁（或桁架）拆柱（或墻）、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)的概稱；屬于一種綜合性技術(shù)，由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成；適用于已有建筑物的加固改造；與傳統(tǒng)做法相比，具有施工時間短、費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點，但對技術(shù)要求較高，需由熟練工人來完成，才能確保安全。

　　1．3．2 植筋技術(shù)系一項對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù)；可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程。

　　1．3．3 裂縫修補技術(shù)根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護方法進行修補，使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)的一種專門技術(shù)。

　　1．3．4 混凝土表面處理技術(shù)系指采用化學(xué)方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術(shù)。

　　1．3．5 混凝土表層密封技術(shù)系指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、涂膜等方法對混凝土進行防水、防潮和防裂處理的技術(shù)。還有其它技術(shù)如結(jié)構(gòu)、構(gòu)件移位技術(shù)、調(diào)整結(jié)構(gòu)自振頻率技術(shù)等。

　　2、碳纖維加固技術(shù)在現(xiàn)代加固技術(shù)中的優(yōu)勢

　　碳纖維布加固技術(shù)是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對建筑構(gòu)件進行加固處理，該技術(shù)采用的碳素纖維布強度是普通二級鋼的10倍左右。具有強度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強等優(yōu)點。厚度僅為2mm左右，基本上不增加構(gòu)件截面，能保證碳素纖維布與原構(gòu)件共同工作。

　　碳纖維根據(jù)原料及生產(chǎn)方式的不同，主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產(chǎn)品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。僅僅依靠碳纖維片本身并不能充分發(fā)揮其強大的力學(xué)特性及優(yōu)越的耐久性能，只有通過環(huán)氧樹脂將碳纖維片粘附于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作，才能達到補強的目的。因此，環(huán)氧樹脂的性能是重要的關(guān)鍵之一。環(huán)氧樹脂因類型不同而有不同的性能，適應(yīng)于各個部位的不同要求。例如底涂樹脂對混凝土具有良好的滲透作用，能滲入到混凝土內(nèi)一定深度；粘貼碳纖維片的環(huán)氧樹脂易于"透"過碳纖維片，有很強的粘結(jié)力。依使用溫度的不同，樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。

　　2．1 物理性能

　　碳纖維片工法中使用了底涂、膩子、浸滲粘著樹脂等三種環(huán)氧樹脂。上述三種環(huán)氧樹脂的使用目的各不相同，其物性標準也不相同。

　　2.1.1 底涂：粘著強度

　　底涂必須確實具有把作用在混凝土表面上的荷載傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此粘著強度成為制定其物性標準的重要依據(jù)。

　　2.1.2 膩子：壓縮強度·壓縮彈性率

　　膩子用于填充混凝土上的微小缺損部分。因此，要求必須具有與混凝土同等以上的壓縮強度。此外，還要求具有www.dewk.cn較高的壓縮彈性模量。根據(jù)以上理由，制定膩子的物性標準時主要根據(jù)其壓縮強度及壓縮彈性模量。剪切強度·粘著強度

　　膩子與底涂一樣必須具有把因荷載作用等在混凝土表面上發(fā)生的應(yīng)變確實傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此剪切強度及粘著強度便成為制定其物性標準的重要依據(jù)。

　　2.1.3 粘著樹脂：

　　A張拉強度·彎曲強度

　　碳纖維片工法系通過向碳纖維片內(nèi)滲透浸滲粘著樹脂、通過固化形成CFRP。重要的是固化后的CFRP的物性，而浸滲粘著樹脂本身的物性并非重要。但要想獲得良好的CFRP物性，浸滲粘著樹脂本身的物性確實也有影響。因此制定了最小限度的張拉強度及彎曲強度的物性標準。

　　B剪切強度·粘著強度

　　浸滲粘著樹脂除滲透到碳纖維片內(nèi)、通過固化形成CFRP之外，還具有粘著劑的功能。與膩子、底涂同樣，必須具有把因載荷作用等在混凝土表面上發(fā)生的應(yīng)變確實傳遞到碳纖維片上的力學(xué)性能。因此剪切強度及粘著強度便成為制定其物性標準的重要依據(jù)。

　　相比之下，國產(chǎn)的樹脂材料目前缺乏配套產(chǎn)品，用途單一，且尚未制定出嚴格的物性標準。

　　2.2 碳纖維材料與其他加固材料對比

　　抗拉強度：碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍；彈性模量：碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一； 疲勞強度：碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強度的30%～40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆；重量：約為鋼材的五分之一；與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以粘貼在各種形狀的結(jié)構(gòu)表面，而板材更適用于規(guī)則構(gòu)件表面。此外，由于粘貼板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強度不如片材。

　　2.3 材料性能碳纖維片是以碳纖維為組分，以樹脂為基體，通過一定的成型方法形成的單向排列的碳纖維的復(fù)合片材。它具有極其優(yōu)越的品質(zhì)：材料質(zhì)輕高強，碳纖維片的抗拉強度比同截面鋼材高7~10倍，用環(huán)氧樹脂將它與結(jié)構(gòu)物粘貼后形成一體，能可靠地與鋼筋混凝土共同工作，獲得優(yōu)異的補強效果，而結(jié)構(gòu)物自重的增加幾乎可以忽略；其抗疲勞強度高，耐久性能好，耐磨損、抗老化等。

篇2：機電設(shè)備運輸路線布置結(jié)構(gòu)加固方案

　　機電設(shè)備運輸路線布置及結(jié)構(gòu)加固方案

　　運輸路線布置見地下室頂板加固示意圖，本工程擬采用碗扣式腳手架對地下室一～三層粱板進行加固將施工荷載均勻傳至地下室底板。加固方案如下：

　　碗扣式腳手架由鋼管立管、橫管、碗扣接頭組成。其核心部件為碗扣接頭，是由上、下碗扣、橫桿接頭和限位銷等組成，碗扣接頭可同時連接四根橫桿，橫桿可以互相垂直或偏轉(zhuǎn)一定角度，可組成直線形、曲線形、直角交叉形等其他形式等。腳手架的主要配件共有8 種，輔助配件共有17 種，另外還配有多種不同功能的輔助配件，如可調(diào)的底座和托撐、腳手板、加梯、挑粱等，市場有成套成品供應(yīng)，可購置自行組裝。

　　碗扣式腳手架具有結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)造合理，桿件全部軸向連接，力學(xué)性能和整體穩(wěn)定性好。碗扣接頭具有很好的強度和剛度：下碗扣軸向抗剪極限強度位166.7KN，上碗扣偏心的極限強度為42KN；橫桿接頭的抗彎能力，在跨中集中荷載作用下為6-9KN.M。

　　搭設(shè)方法及構(gòu)造要求：

　　腳手架搭設(shè)地基要求同一般扣件式鋼管腳手架。

　　碗扣式鋼管腳手架立柱縱距為1.2m，橫距為0.9m，步距為1.2m。

　　搭設(shè)時立桿的接長縫應(yīng)錯開，第一層立桿應(yīng)用長1.8m 和3.0m 的立桿錯開布置，往上均用3.0 長桿，至頂層再用1.8m 和3.0 兩種長桿找平。

　　腳手架除立桿和橫桿外，一般還設(shè)斜桿，以增強腳手架的穩(wěn)定。斜桿同立桿的連接與橫桿與立桿的連接相同，對于不同尺寸的框架，應(yīng)配備相應(yīng)長度斜桿。

　　斜桿可裝成節(jié)點斜桿或裝成非節(jié)點斜桿。

　　支架的步距不應(yīng)大于1.8m，立桿的縱距和橫距應(yīng)不大于1.5m，且h/la 和h/lb必須≥1；

　　支架立桿在頂層橫桿之上的伸出長度a≤0.5（μlw-1）h，且應(yīng)盡量減少；

　　多排支架的四周外側(cè)面均應(yīng)設(shè)置不少于占其1/3 框格的節(jié)點斜桿；

　　各層橫桿和掃地桿必須雙向滿設(shè)。

　　斜桿應(yīng)盡量布置在框架節(jié)點上，在拐角邊緣及端部必須設(shè)置斜桿，中間可均勻間隔布置。此外，對于一字形及開口形腳手架，應(yīng)在兩端橫向框架內(nèi)沿全高連續(xù)設(shè)置節(jié)點橫桿。

　　連接點應(yīng)按規(guī)定和要求設(shè)置。一般每層均設(shè)附墻連接點，連接點水平距離為框架結(jié)構(gòu)的柱距，用鋼管和扣件將腳手架與柱鎖緊。支撐架（剪刀撐）應(yīng)每4～6跨設(shè)置一組，每道剪刀撐跨越5～7 根立桿，沿高度連續(xù)設(shè)置，并應(yīng)對稱布置，與地面夾角為450～600 用扣件與腳手架連接，在腳手架立桿底端之上100～300mm 處一律遍設(shè)縱向和橫向掃地桿，并與立桿連接牢固。

　　立于地面上的立桿底部及頂部應(yīng)加設(shè)16 號槽鋼，每根立桿的支墊面積應(yīng)符合設(shè)計要求且不得小于0.15m2。

　　鋼管腳手架的垂直偏差應(yīng)≤1/300，且應(yīng)同時控制其垂直最大偏差值：架高≤20m 時不大于50mm。縱向鋼立桿的水平偏差應(yīng)≤1/250,且全架長的水平偏差值應(yīng)不大于50mm。

　　設(shè)計計算要點：

　　由于絕大多數(shù)碗扣式鋼管支撐架的斜桿設(shè)置數(shù)量不會達到占其框數(shù)格的一半，屬于"非幾何不變桿系結(jié)構(gòu)"構(gòu)架，但其穩(wěn)定承載能力顯著高于扣件式鋼管腳手架，在計算上作必要的調(diào)整，要點如下：

　　3 排以上碗扣式鋼管支撐架按：2 步3 跨"連墻計算；

　　碗扣式鋼管支撐架穩(wěn)定性驗算中立桿計算長度系數(shù)μ1w 按表5－22表查出并按以下情況乘以相應(yīng)的調(diào)制系數(shù)后使用；

　　多排支架（斜桿設(shè)置符合上述構(gòu)造要求），當支架高度≤4m 時，取調(diào)制系數(shù)為0.85；當支架高度>4m 時，取調(diào)整系數(shù)為0.9。

　　設(shè)計計算步驟如下：

　　本計算過程主要數(shù)據(jù)及計算公式均來源于由中國建筑工業(yè)出版社出版的《建筑施工手冊》（第四版）第五章相關(guān)內(nèi)容。

　　1）計算模板底粱以上荷載的標準值；

　　本支架主要用于為廣場施工臨時加固，廣場設(shè)計允許使用荷載為5KN/m2，而本工程因現(xiàn)場布置和大型機電設(shè)備運輸需要，必須對廣場局部進行加固處理，施工現(xiàn)場重型荷載主要為混凝土罐車（按8m3 考慮）和屋頂冷凍機組（重約20T）。

　　現(xiàn)場荷載主要考慮：

　　C、 恒載（永久荷載）：腳手架材料的自重；

　　D、 活荷載（可變荷載）：包括施工荷載（作業(yè)層上人員、材料、機具的重量）和風荷載。因支撐架位于地下，計算時不考慮風、雪、地震等其他荷載。

　　按5－14 式：Gk=Hi(gk1+gk3)+n1lagk2 計算：

　　式中 Hi－立桿計算截面以上的架高（m）;

　　n1－同時存在的作業(yè)層設(shè)置數(shù)；

　　la－立桿縱距；

　　gk1（以每米架高計的構(gòu)架基本結(jié)構(gòu)桿部件的自重計算基數(shù)（KN/m）。

　　查表5-8（碗扣式鋼管腳手架的gk1 值）得：

　　中：0.1315（KN/m）；

　　邊：0.1152（（KN/m）；

　　角：0.0944（KN/m）；

　　gk2（以每米立桿縱距（la）計的作業(yè)層面材料的自重計算基數(shù)（KN/m）。

　　查表5-10（作業(yè)層面材料自重計算基數(shù)gk2 值）得：

　　gk2＝0.1575（KN/m）

　　gk3（以每米架高計的外立面整體拉結(jié)桿和防護材料得自重計算基數(shù)（KN/m）。

　　查表5-11（整體拉結(jié)和防護材料自重計算基數(shù)g k3 值）得：

　　gk3＝0.0423（KN/m）

　　恒荷載標準值Gk 為：

　　Gk=Hi(gk1+gk3)+n1lagk2

　　＝4（0.1315＋0.0423）＋3×1.2×0.1575

　　＝1.2622KN(中)

　　＝1.197KN(邊)

　　＝1.138KN（角）

　　施工荷載標準值Qk 的計算

　　Qk＝n1laqk

　　施工荷載主要考慮地下室頂板，n1 取1，la 為立桿縱距1.2m，式中 qk－按每米立桿間距l(xiāng)a 計的作業(yè)層施工荷載標準計算基數(shù)（KN/m）。

　　按表5-12（作業(yè)層施工荷載計算基數(shù)qk 值），先計算實用施工荷載標準值考慮罐車四輪接觸頂板面積為3×2.5＝7.5m2

　　重量計算：（8×2.5×103＋5×103）×9.8＝245KN

　　245/7.5=32KN/m2

　　采用插值法計算施工荷載：

　　32÷3×1.35＝14.4KN/m

　　Qk＝n1laqk

　　Qk＝1×1.2×14.4

　　Qk＝17.28KN

　　2）依荷載情況初選支架立桿布置間距，本方案初選為縱距1.2m、橫距0.9m；

　　3）按下式粗算立桿軸力的設(shè)計值N'；

　　不組合風載N'＝1.2（N'G1K+NG2K）+1.4NQK

　　N'G1K=0.038nH0

　　0.038－Φ4.8×3.5 鋼管單位自重（KN/M）；

　　n－考慮橫桿和斜桿設(shè)置的系數(shù)，其值可取3.5；

　　H0－搭設(shè)高度（m）,地下室層高4.2m，取4m；

　　N'G1K=0.038nH0

　　N'G1K=0.038×3.5×4＝0.532KN

　　NG2K－其他恒載標準值在立桿中產(chǎn)生的軸力（KN）；

　　取最大中桿1.262KN

　　NQK－施工荷載（活載）標準值在立桿中產(chǎn)生的軸力

　　NQK＝17.28KN

　　N'＝1.2（N'G1K+NG2K）+1.4

　　＝1.2×（0.532＋1.262）＋1.4×17.28

　　＝26.34KN

　　4）確定初設(shè)支架立桿的μ1`w 值，計算如下：

　　四周外側(cè)面設(shè)置不少于占其1/3 框格的節(jié)點斜桿0.90μ1w，縱橫向立桿間距均設(shè)為0.9 米，步距設(shè)為1.2m（其它類型步長一般為1.2m 和1.8m）。

　　計算得：

　　h/la：1.2÷1.2＝1

　　h/lb：1.2÷0.9＝1.333

　　la 為立桿縱距，lb 為立桿橫距（mm），h 為支架步距，本支架設(shè)步距為1.2m。

　　查表5－22（碗扣式鋼管腳手架單肢桿件得計算長度系數(shù)μ1w 值）。

　　查表得：μ1w 值為

　　角立桿中部立桿邊立桿

　　首步架1.5721.3501.560

　　其他步架1.7181.4351.693

　　按表5-92（碗扣式鋼管支架立桿μ1`w 的計算式）計算μ1`w 值為0.85μ1w（如下表所示）：

　　角立桿中部立桿邊立桿

　　首步架1.3361.1481.326

　　其他步架1.4601.221.44

　　5）依H0（搭設(shè)高度）和N'值，從表5-89（普碳鋼管支架立桿的穩(wěn)定承載力Rd(KN)）中查得Rd≥1.2 N'的μ1wh 的值，確定橫桿的步距h；

　　Rd≥1.2 ×26.34

　　Rd≥31.61KN

　　按步距為1.2m，分別與上表中對應(yīng)的μ1`w 值相乘，5-89 表中取角立桿計算長度最大值1.752，查表H0＝4m 時，Rd＝37.2KN，規(guī)格為Φ4.8×3.5 普碳鋼一欄值，橫桿步距能滿足要求。

　　6）按設(shè)計構(gòu)架和荷載計算NG1k、NQk 和N。當N≤Rd 或、NG1k≤NG1'k 時，驗算合格。

　　按原有設(shè)計構(gòu)架不變時，NG1K＝N'G1K，且有Rd＝37.2KN，N 仍為支撐架計算軸力值26.34KN。

　　Rd≥N

　　故步距取1.2m、立桿縱距取0.9m、橫桿間距取1.2m 時支撐架最大設(shè)計值為33.3KN，能滿足施工需要。

　　樓層重型車輛行走時為防止局部結(jié)構(gòu)發(fā)生混凝土沖切破壞，必須對行走車道進行加固，現(xiàn)場主要考慮加鋪20mm 厚，長3000mm 鋼板組成臨時車道。

　　平時加固區(qū)域可作為材料堆場及現(xiàn)場臨時設(shè)施布置。

篇3：碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)原理

　　碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理

　　1．前言

　　碳纖維增強材料，簡稱碳纖維，是近十年來在發(fā)達國家新興的一種加固混凝土結(jié)構(gòu)的新材料，以其優(yōu)異的力學(xué)性能在工程領(lǐng)域日漸受寵，被人們稱為“結(jié)構(gòu)加固的新星”。采用碳纖維加固技術(shù)具有如下幾個特點：

　　1.1強度高。碳纖維片材的抗拉強度一般都在3500MPa以上，遠高于鋼材；抗拉彈性模量為230000～430000MPa，亦高于鋼材。因此它的比強度（即材料的強度與其密度之比）可達到2000MPa/g/cm3以上，而Q235鋼的比強度僅為59MPa/g/cm3左右，比模量也比鋼材高。

　　1.2 施工簡便、快捷。使用碳纖維加固構(gòu)件不需大型施工機構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料，易于操作，施工周期短，經(jīng)濟性好。

　　1.3 抗酸堿鹽類介質(zhì)的腐蝕，應(yīng)用面廣。加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性，可以應(yīng)用于各種工作環(huán)境的構(gòu)件加固。

　　1.4 可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。

　　1.5 易于保持結(jié)構(gòu)原狀，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。

　　2．材料

　　碳纖維加固鋼筋混凝土技術(shù)所涉及的材料主要有兩種：一是碳纖維布；二是配套樹脂類粘結(jié)材料。

　　2.1碳纖維增強材料（CFRP）

　　CFRP乃英文Carbon Fibire Reinforcement Polymer 的首字母縮寫，意為碳纖維增強材料。碳纖維絲的產(chǎn)生，是通過氧化有機聚合物（通常是聚丙稀硝胺纖維或乳化瀝青），只留下碳素材料，其碳原子沿原有纖維長度排列整齊而形成碳素纖維。每根碳纖維絲由3000～12000個碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成，其粗細僅相當于人的1根頭發(fā)絲。

　　碳纖維成品可以制成不同的型材如纖維布、纖維板、棒材、短纖維等，根據(jù)不同工程的不同部位和需要而定。在加固工程中應(yīng)用量最大和最普通的還是碳纖維布。

　　2.2配套樹脂類粘結(jié)材料（粘結(jié)劑）

　　粘結(jié)材料是施工成功的重要保證。為了使被加固構(gòu)件與碳纖維布共同受力，要求粘結(jié)劑對被粘貼界面和碳纖布有較高的粘結(jié)力和強度，抗拉、抗壓特別是粘貼抗剪強度應(yīng)高于混凝土相應(yīng)的強度，而且粘結(jié)材料對界面和碳纖維布都要有良好的滲透性和相容性，還能夠抗沖擊、耐疲勞抗老化等。

　　采用碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固修復(fù)時，通常選用配套底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂，所選材料除滿足上述要求外，尚應(yīng)滿足施工簡易的要求。一般要求底層樹脂及找平材料的正拉結(jié)強度大于2.5MPa且不小于被加固混凝土拉結(jié)強度的標準值ftk

　　3．碳纖維的補強、加固原理

　　粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使兩者共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的（抗彎、抗剪）承載能力。

　　用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強度約為普通鋼材的10倍；但是，碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達到補強、加固的目的。

　　值得注意的是，使用碳纖維進行加固時，具體粘貼層數(shù)要通過計算確定，考慮到各層的共同工作系數(shù)，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般不宜超過5層。另外，從受力性能角度而言，單層優(yōu)于多層，窄幅優(yōu)于寬幅；必要時縱向可以搭接，搭接長度不能少于100mm，而且要保證碳纖維端部有可靠的錨固，除計算要求外，還應(yīng)有必要的構(gòu)造措施。

　　4．碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的機理分析

　　碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用廣泛，適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)，要求基層混凝土的強度等級不低于C15即可，這里著重介紹碳纖維布加固鋼筋混凝土抗彎、抗剪、抗震構(gòu)件的機理作用，其它從略。

　　4.1 碳纖維加固鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件。

　　鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固，是通過將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替或補充鋼筋的受拉性能，從而提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維后，在構(gòu)件受拉區(qū)混凝土開裂前，碳纖維的應(yīng)變很小；在混凝土開裂后，碳纖維布逐漸參www.dewk.cn與共同工作，應(yīng)變增長加快；而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應(yīng)變增長迅速加快，其高強高效的性能得以充分體現(xiàn)。

　　4.2 碳纖維加固鋼筋混凝土抗剪構(gòu)件。

　　鋼筋混凝土的抗剪加固，是將碳纖維粘貼于構(gòu)件的受剪區(qū)，這里碳纖維的作用類似于箍筋。在構(gòu)件屈服前，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展緩慢，所達到的最大應(yīng)變值也較小；在構(gòu)件屈服后，箍筋的作用逐漸被碳纖維代替，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展加快，應(yīng)變值要高于箍筋的應(yīng)變值，而箍筋所起的約束作用減小，其應(yīng)變發(fā)展緩慢。

　　4.3 碳纖維加固鋼筋混凝土抗震柱。

　　應(yīng)用碳纖維對混凝土柱進行抗震加固，是通過用碳纖維布橫向包裹鋼筋混凝土柱來提高其延性而實現(xiàn)的。碳纖維的主要作用是對其內(nèi)部混凝土起到了約束作用，這種約束是一種被動約束，隨著混凝土柱軸向壓力的增大，橫向膨脹促使外包碳纖維布產(chǎn)生環(huán)向伸長，從而提高側(cè)向約束力。約束機制取決于兩個因素：混凝土的橫向膨脹性能和外包碳纖維布的環(huán)向約束能力。碳纖維布約束混凝土表現(xiàn)出兩階段受力過程：第一階段，混凝土處于類似素混凝土的線彈性階段，橫向變形小，故碳纖維橫向變形也很小，分界點在素混凝土峰值應(yīng)力附近；第二階段，構(gòu)件達到極限承載力后，混凝土橫向膨脹變形急劇增加，碳纖維環(huán)向應(yīng)變顯著增長，環(huán)向約束力增加，混凝土極限壓應(yīng)變得以提高，因而推遲了受壓區(qū)混凝土的壓碎，充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形性能，顯著改善了構(gòu)件的延性。

　　我國是一個地震多發(fā)國家，建筑物的抗震加固技術(shù)是工程抗震領(lǐng)域研究與應(yīng)用的一個重要方面。碳纖維補強加固混凝土技術(shù)對混凝土柱的抗震加固在工程中應(yīng)用最多。

　　5．結(jié)語

　　粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，并已產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益，我國已經(jīng)制定了相關(guān)的技術(shù)標準及規(guī)程（即《CECS146－20**碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》），為這門技術(shù)的應(yīng)用和健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。