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【摘 要】 随着建筑行业的快速发展，新材料在工程中的应用不断的增多，由于碳纤维具有优良的物理力学性能，良好的耐久性、粘结性、自重轻、施工方便、快捷等优点，因而利用碳纤维加固工程项目混凝土构件，能有效地提高结构构件的承载能力、耐久性，由此达到对建筑物进行加固、补强的目的。基于此，本文就碳纤维在加固工程中的应用进行分析与研究。
【关键词】 碳纤维；加固工程；应用
引言
随着科学技术的飞速发展，碳纤维加固技术越来越广泛的应用在延长年代久远的建筑使用寿命方面、新建建筑的新增荷载补强和施工隐患的整改方面。目前碳纤维布加固技术主要应用在混凝土结构的改造补强方面，适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维布进行加固。使用碳纤维布加固具有强度高、自重轻、易于操作、工期短的优点，其现场操作能够适应各种多种形状，可以与原结构共同受力增大结构的抗拉或抗剪能力，提高强度、刚度、抗裂性和结构的延性的特性；为保证施工质量，达到应有的设计使用要求，通过近几年的工程实践我将碳纤维布加固过程中的准备工作、技术要点和控制措施进行总结，供利用碳纤维布进行加固技术的施工单位参考。
一、技术概述与加固原理
（一）概述
碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同作用，对构件进行补强，提高结构构件的承载能力，以此达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、墩、墙等结构。
碳纤维加固法除在建筑领域得到广泛应用外，近年来在公路旧桥加固工作中也得到了有效地推广应用。该方法施工简单、施工速度快、可在旧桥不停止使用的条件下进行加固和修复、构件截面尺寸变化小、不影响净空使用、经济性好，而且可以提高被加固桥梁的抗弯、抗剪能力，限制裂缝的发展。
（二）加固原理
碳纤维加固技术是优质新型材料与先进工艺相结合的产物。用于建筑结构加固的碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同受力，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用高效粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布整体抗拉强度，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到整体补强的目的。
（三）技术特点
1.材料强度高。拉伸强度超过3000MPa，弹性模量2.35×105MPa，接近钢筋的弹性模量，极适用于钢筋混凝土构件的加固补强。
2.不增加截面尺寸和恒载。碳纤维织物厚度为0.111mm～0.167mm，自重200g/m2～300g/m2，粘结剂的质量更小，对整个结构质量和截面尺寸的影响微乎其微，可忽略不计。应用于桥梁板补强时，原桥下净空没有变化。并且根据结构补强要求，碳纤维织物可以多层粘贴，这点是其他补强方法难以做到的。
3.耐腐蚀性，材料本身没有腐蚀性，并且能提高结构的耐腐蚀性及耐久性，适于在不利的自然环境下使用。
4.碳纤维织物柔性好，加工随意性强，能适应不同形状的构件，可随结构外形变化进行粘贴，极大地降低了施工难度，减少成本投入，缩短了施工工期。
5.施工简便，不需大型施工机械设备及周转材料，操作简便，工作面小不需较大施工场地，尤其在受空间限制时最为适用。
6.不会对原结构造成二次损坏。由于采用粘结材料，不需进行钻孔、锚栓、开凿等破坏性作业，有效保证原结构稳定。
7.能有效封闭和改变混凝土裂缝的形态。粘贴于混凝土表面的碳纤维织物封闭了混凝土表面的裂缝，约束了结构裂缝的形成和发展，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
8.对结构外观影响小，轻薄的结构特性使其粘贴加固后再涂刷一层近色涂料，基本能与原结构外观保持一致。
9.桥板加固时，可在旧桥正常运营的条件下进行施工，不需中断交通。
二、碳纤维加固技术施工流程
（一）施工流程
施工准备→表面处理→涂刷底层树脂→找平处理→粘贴碳纤维片材→表面防护
（二）施工准备阶段的技术要求
所选用的碳纤维片材为南京曼卡特科技有限公司生产的，单位面积质量为300g，为聚丙烯腈基（PAN基）12k小丝束纤维，底胶、修补胶和碳纤维浸渍胶均为同厂生产，其中浸渍胶为A级胶，以上原材料均提供了出厂检验合格证和检测机构的检测报告。原材料进场后，在监理单位见证下抽样，送至安徽省建筑工程质量第二监督检测站进行了性能检验，检测结果满足GB50367-2006的要求，因此可用于工程施工。
（三）表面處理的技术要点
碳纤维材料本身的抗剪切能力较差，而且只有和混凝土充分粘合后在整体作用下才能充分发挥其较强的抗拉性能。因此，表面处理的质量是碳纤维加固质量的一个重要环节，必须加以严格控制。
首先清理梁板粉刷层至混凝土界面，对于混凝土的缺陷应加以处理，然后根据设计图纸弹线，确定粘贴位置，弹线尺寸应比设计尺寸每边增加1cm，在粘贴位置处采用磨光器具将混凝土表面打磨平整，对于有阳角的位置，进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm；然后将混凝土表面清理干净并保持干燥后，方可进行下一道工序。
（四）涂刷底层树脂的技术要点
涂刷底层树脂时，要保证环境的温度和混凝土表面的清洁干燥，环境温度宜在5℃以上，混凝土表面含水率不宜大于4%。当满足以上条件后，按照产品施工说明书进行底层胶配置，绝不允许以添加溶剂或稀释剂的方法来改变其粘度，一经发现予以废弃处理，已刷部位予以返工。在碳纤维布的拐角部位多涂一些，当底层胶“指干”（即指触感干燥）后，再用磨平机将凸起部位磨平，再重刷一遍。 （五）找平处理
1.混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整，不应有棱角，模板接头等出现高度差的部位应用修补胶填补，尽量减小高度差。
2.转角处应采用修补胶修补成光滑的圆弧，半径不小于20mm。待修补剂表面指触干燥后方可进行下一步工序。
（六）粘贴碳纤维布的技术要点
碳纤维布粘贴之前，应先按设计图纸要求对粘贴位置进行精确放线。然后根据相应尺寸裁剪碳纤维，裁好的碳纤维应避免折叠，对于原件已有折痕，应将该部位裁去。
碳纤维施工时，应保证环境温度，宜在5℃以上环境温度条件下进行粘贴施工，若环境温度低于5℃时，应停止施工或采取相应的升温措施。待底胶“指干”时，应及时涂刷浸渍胶粘贴碳纤维布，若未能及时粘贴纤维材料，则应等待12h后粘贴，为保证粘贴质量，应用细软羊毛刷或洁净面纱团沾工业丙酮对表面新落的粉尘进行清除。然后将配制好的浸渍胶均匀涂抹于所要粘贴的部位，将裁好的碳纤维布按弹线位置敷在上面，要保持织物充分展平，不得有褶皱。对于碳纤维布沿受力方向有搭接时，搭接长度不应小于100mm。对于多层碳纤维加固时，其搭接位置应相互错开，然后用滚筒对已贴好纤维的面上多次滚压，使液体充分浸渍纤维，并使织物的铺层均匀压实，无气泡发生，如发现气泡应及时用针头排气。对于粘贴多层纤维布时，应在纤维布表面的浸渍胶液达到指干状态时粘贴下一层，直至纤维铺设完毕。在碳纤维铺设完毕后，尚应在其表面均匀涂刷一道浸渍胶。
（七）表面防护技术要点
当需要做表面防护时，按有关标准的规定处理，并保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘贴。
结束语
近年来，随着碳纤维复合材料产量的增加，碳纤维材料越来越表现出它的优越性，在建筑工程中发挥着巨大的作用。因碳纤维材料自身具有自重轻、抗拉承载力极高、加固方便易操作且不需增加构件的截面尺寸，因此不会改变原有建筑的使用功能和美学观感，特别适用于改造工程的加固。只要把握好其在施工过程中的各个环节的控制，确保加固的质量，必将给我们的加固工程带来更多方便。
参考文献：
[1]叶增.体外预应力和碳纤维联合加固混凝土连续梁研究[D].吉林建筑工程学院，2012.
[2]孟晓明.耗能减震装置在加固工程中的應用分析[D].兰州交通大学，2013.
[3]李梓汐.粘贴法加固混凝土结构防火试验研究[D].河北农业大学，2013.
[4]吴伟华.纤维水泥砂浆钢筋网加固法的技术经济分析[D].湖南大学，2013.
[5]赵建军.粘贴钢和碳纤维在加固钢筋砼梁中的对比分析[D].辽宁工程技术大学，2013.
[6]陈晓阳.板墙加固法和阻尼器减震技术在校舍加固工程中的应用[D].北京林业大学，2012.
【关键词】 碳纤维；加固工程；应用
引言
随着科学技术的飞速发展，碳纤维加固技术越来越广泛的应用在延长年代久远的建筑使用寿命方面、新建建筑的新增荷载补强和施工隐患的整改方面。目前碳纤维布加固技术主要应用在混凝土结构的改造补强方面，适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维布进行加固。使用碳纤维布加固具有强度高、自重轻、易于操作、工期短的优点，其现场操作能够适应各种多种形状，可以与原结构共同受力增大结构的抗拉或抗剪能力，提高强度、刚度、抗裂性和结构的延性的特性；为保证施工质量，达到应有的设计使用要求，通过近几年的工程实践我将碳纤维布加固过程中的准备工作、技术要点和控制措施进行总结，供利用碳纤维布进行加固技术的施工单位参考。
一、技术概述与加固原理
（一）概述
碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同作用，对构件进行补强，提高结构构件的承载能力，以此达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、墩、墙等结构。
碳纤维加固法除在建筑领域得到广泛应用外，近年来在公路旧桥加固工作中也得到了有效地推广应用。该方法施工简单、施工速度快、可在旧桥不停止使用的条件下进行加固和修复、构件截面尺寸变化小、不影响净空使用、经济性好，而且可以提高被加固桥梁的抗弯、抗剪能力，限制裂缝的发展。
（二）加固原理
碳纤维加固技术是优质新型材料与先进工艺相结合的产物。用于建筑结构加固的碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同受力，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用高效粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布整体抗拉强度，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到整体补强的目的。
（三）技术特点
1.材料强度高。拉伸强度超过3000MPa，弹性模量2.35×105MPa，接近钢筋的弹性模量，极适用于钢筋混凝土构件的加固补强。
2.不增加截面尺寸和恒载。碳纤维织物厚度为0.111mm～0.167mm，自重200g/m2～300g/m2，粘结剂的质量更小，对整个结构质量和截面尺寸的影响微乎其微，可忽略不计。应用于桥梁板补强时，原桥下净空没有变化。并且根据结构补强要求，碳纤维织物可以多层粘贴，这点是其他补强方法难以做到的。
3.耐腐蚀性，材料本身没有腐蚀性，并且能提高结构的耐腐蚀性及耐久性，适于在不利的自然环境下使用。
4.碳纤维织物柔性好，加工随意性强，能适应不同形状的构件，可随结构外形变化进行粘贴，极大地降低了施工难度，减少成本投入，缩短了施工工期。
5.施工简便，不需大型施工机械设备及周转材料，操作简便，工作面小不需较大施工场地，尤其在受空间限制时最为适用。
6.不会对原结构造成二次损坏。由于采用粘结材料，不需进行钻孔、锚栓、开凿等破坏性作业，有效保证原结构稳定。
7.能有效封闭和改变混凝土裂缝的形态。粘贴于混凝土表面的碳纤维织物封闭了混凝土表面的裂缝，约束了结构裂缝的形成和发展，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
8.对结构外观影响小，轻薄的结构特性使其粘贴加固后再涂刷一层近色涂料，基本能与原结构外观保持一致。
9.桥板加固时，可在旧桥正常运营的条件下进行施工，不需中断交通。
二、碳纤维加固技术施工流程
（一）施工流程
施工准备→表面处理→涂刷底层树脂→找平处理→粘贴碳纤维片材→表面防护
（二）施工准备阶段的技术要求
所选用的碳纤维片材为南京曼卡特科技有限公司生产的，单位面积质量为300g，为聚丙烯腈基（PAN基）12k小丝束纤维，底胶、修补胶和碳纤维浸渍胶均为同厂生产，其中浸渍胶为A级胶，以上原材料均提供了出厂检验合格证和检测机构的检测报告。原材料进场后，在监理单位见证下抽样，送至安徽省建筑工程质量第二监督检测站进行了性能检验，检测结果满足GB50367-2006的要求，因此可用于工程施工。
（三）表面處理的技术要点
碳纤维材料本身的抗剪切能力较差，而且只有和混凝土充分粘合后在整体作用下才能充分发挥其较强的抗拉性能。因此，表面处理的质量是碳纤维加固质量的一个重要环节，必须加以严格控制。
首先清理梁板粉刷层至混凝土界面，对于混凝土的缺陷应加以处理，然后根据设计图纸弹线，确定粘贴位置，弹线尺寸应比设计尺寸每边增加1cm，在粘贴位置处采用磨光器具将混凝土表面打磨平整，对于有阳角的位置，进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm；然后将混凝土表面清理干净并保持干燥后，方可进行下一道工序。
（四）涂刷底层树脂的技术要点
涂刷底层树脂时，要保证环境的温度和混凝土表面的清洁干燥，环境温度宜在5℃以上，混凝土表面含水率不宜大于4%。当满足以上条件后，按照产品施工说明书进行底层胶配置，绝不允许以添加溶剂或稀释剂的方法来改变其粘度，一经发现予以废弃处理，已刷部位予以返工。在碳纤维布的拐角部位多涂一些，当底层胶“指干”（即指触感干燥）后，再用磨平机将凸起部位磨平，再重刷一遍。 （五）找平处理
1.混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整，不应有棱角，模板接头等出现高度差的部位应用修补胶填补，尽量减小高度差。
2.转角处应采用修补胶修补成光滑的圆弧，半径不小于20mm。待修补剂表面指触干燥后方可进行下一步工序。
（六）粘贴碳纤维布的技术要点
碳纤维布粘贴之前，应先按设计图纸要求对粘贴位置进行精确放线。然后根据相应尺寸裁剪碳纤维，裁好的碳纤维应避免折叠，对于原件已有折痕，应将该部位裁去。
碳纤维施工时，应保证环境温度，宜在5℃以上环境温度条件下进行粘贴施工，若环境温度低于5℃时，应停止施工或采取相应的升温措施。待底胶“指干”时，应及时涂刷浸渍胶粘贴碳纤维布，若未能及时粘贴纤维材料，则应等待12h后粘贴，为保证粘贴质量，应用细软羊毛刷或洁净面纱团沾工业丙酮对表面新落的粉尘进行清除。然后将配制好的浸渍胶均匀涂抹于所要粘贴的部位，将裁好的碳纤维布按弹线位置敷在上面，要保持织物充分展平，不得有褶皱。对于碳纤维布沿受力方向有搭接时，搭接长度不应小于100mm。对于多层碳纤维加固时，其搭接位置应相互错开，然后用滚筒对已贴好纤维的面上多次滚压，使液体充分浸渍纤维，并使织物的铺层均匀压实，无气泡发生，如发现气泡应及时用针头排气。对于粘贴多层纤维布时，应在纤维布表面的浸渍胶液达到指干状态时粘贴下一层，直至纤维铺设完毕。在碳纤维铺设完毕后，尚应在其表面均匀涂刷一道浸渍胶。
（七）表面防护技术要点
当需要做表面防护时，按有关标准的规定处理，并保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘贴。
结束语
近年来，随着碳纤维复合材料产量的增加，碳纤维材料越来越表现出它的优越性，在建筑工程中发挥着巨大的作用。因碳纤维材料自身具有自重轻、抗拉承载力极高、加固方便易操作且不需增加构件的截面尺寸，因此不会改变原有建筑的使用功能和美学观感，特别适用于改造工程的加固。只要把握好其在施工过程中的各个环节的控制，确保加固的质量，必将给我们的加固工程带来更多方便。
参考文献：
[1]叶增.体外预应力和碳纤维联合加固混凝土连续梁研究[D].吉林建筑工程学院，2012.
[2]孟晓明.耗能减震装置在加固工程中的應用分析[D].兰州交通大学，2013.
[3]李梓汐.粘贴法加固混凝土结构防火试验研究[D].河北农业大学，2013.
[4]吴伟华.纤维水泥砂浆钢筋网加固法的技术经济分析[D].湖南大学，2013.
[5]赵建军.粘贴钢和碳纤维在加固钢筋砼梁中的对比分析[D].辽宁工程技术大学，2013.
[6]陈晓阳.板墙加固法和阻尼器减震技术在校舍加固工程中的应用[D].北京林业大学，2012.