碳纤维加固范文

碳纤维加固篇1

2、底胶涂布。(1）加强混凝土与纤维布或修补胶之间的粘结性，底胶能够浸入混凝土，增加混凝土的表面强度。(2）施工环境温度应不低于5℃，湿度应不高于85%，混凝土表面含水量应在10%以下的干燥状况。(3）一次配胶量不宜过多，一般情况配制好后在45- 60min内用完；胶的搅拌时间不宜过长，以3min为宜。(4)涂胶采用滚轮毛刷均匀涂敷，涂敷量由底胶的品种和混凝土表面状况而定，底胶的浓度较低，一般用量标准为0.25一0.3kg/m2；底胶应涂敷1-2道，如混凝土碳化严重，浸透量大时，需增加涂敷次数。

3、修补胶修补混凝土。(1)保证施工面平整，对混凝土面凹凸、孔洞及高差修整。(2)底胶指干后立即修补，如时隔10日以上，使用修补胶前须用砂纸打磨做表面处理；如遇蜂窝麻面，在混凝土表面应全面涂敷修补胶。

4、浸渍胶涂底。(1)必须使浸渍胶充分浸透，采用专用滚轮单向滚压纤维布，起拱部位和角落部分容易产生空气滞留，使用专用带齿除泡滚筒除去滞留空气。(2)固化时间，每次胶的混合量应以在施工时间内要涂布面积计算，搅拌必须充分，应特别注意混合容器的底角部分难搅拌处。(3)涂敷应均匀，涂敷胶量以浸透纤维布为标准，胶不宜多，多余胶用专用设备挤压出来，涂敷量视混凝土表面状况和纤维布规格不同而不同，一般一层用量为0.5-0.7kg/rm2。

5、粘贴纤维布。(1)施工注意事项：必须确定受力方向，纤维粘贴方向与受力方向一致，不能弄错；纤维布一定要铺设平整，不能褶皱，不能弯曲；浸渍胶必须用专用滚压轮滚压浸透，并排除气泡。(2)裁剪尺寸须包含纵横向重叠部分，剪裁下的碳纤维不能折叠，粘贴前必须卷滚在半径R≥80mm的圆滚上，免折损；裁剪好的纤维布，若当天用不完，应放置在无尘、干燥、无日光直射处密封保管。(3)纤维布必须沿定位线粘贴，多层粘贴应逐层进行，必须待第一层固化后再粘第二层，不得一次粘贴多层纤维布；在一处粘贴多块纤维布，应先粘中心的一块，然后向两边扩展；碳纤维布在外凸角粘贴时，不要让纤维布受折损伤；在内凹角粘贴时，采用半径相同的橡皮滚轮，挤压凹角，以免扯离力使凹角处纤维址起；滚压时沿受力方向滚压不要往返用力。(4)纤维搭接长度。在纤维方向一般规定为100mm；与纤维垂直方向两块之间无须搭接；在粘贴的纤维布面积中间，若有开口设备、铁板等阻挡时，纤维布的剪裁应事先计划，并对这些削弱的部位做好补强准备。(5)养护。纤维布粘上后，用塑料布覆盖24h以上进行养护。平均温度10℃以下，初期固化时间约2d;平均温度10～20℃，初期固化时间约1-2d；平均温度在20℃以上时，初期固化时间约1d。

6、浸渍胶上涂。(1)目的：表层保护，或为下一层纤维布的粘结作准备。(2)上涂后到固化前，检查纤维布有无浮起、鼓胀或剥落，若有应立刻修整。(3)浮起、鼓胀部分，在未固化前，用脱泡滚朝纤维方向推碾，将气泡排出去；若浮起、鼓胀已经固化，可采取开排气孔，用注射器灌胶充填。

7、表面涂饰。(1)目的：避免树脂胶白化现象。表面浸渍胶受紫外线、臭氧影响会产生老化和白化。(2)有耐火要求时，需用石棉灰浆或水泥砂浆抹面（可在浸渍胶固化前，在纤维布表面粘豆砂石子糙化）。(3)需要缓冲车辆等冲撞碳纤维表面时，可设置砂浆防护层或挂网浇筑一层高强混凝土处理，使防护层和纤维布得到充分的附着强度。(4)如有彩色美化装饰要求时，可用彩色胶或彩色涂料。

8、碳纤维补强加固施工质量检查和验收。(1)施工开始前，应确认碳纤维片材和胶粘剂、底层树脂、找平材料的产品合格证、质量检验报告，各项性能应满足验收规范要求。(2)材料性能抽样检验。（3）胶粘剂：当工程的胶粘剂用量在1t以下时，应作一组试样进行正拉粘结强度检验；用量在1t以上时，应每吨（不足1t，按1t计）增加1组试验；每组试样数量应不少于5个。（4）粘结质量不符合要求需割除修补时，应沿空鼓最边沿将空鼓部分的碳纤维割除，以每边向外缘扩展100mm大小之同样碳纤维材料，用同样粘剂，补贴在原处，其施工步骤及做法应按要求进行。(5)正拉粘结强度达不到要求时，应将抽样检验所代表的部位的碳纤维复合材，全部剥去重做。

碳纤维加固篇2

关键词：碳纤维加固技术；优越性；施工步骤及要点；设计建议

中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：

碳纤维也可以称作增强复合材料，简称CFRP。西方发达国家于1950~2000年期间共同完成了碳纤维的研发制造。初期重点在航天领域中使用，之后伴随着技术的推进，1980年后在土木工程建设领域里使用，经历了十年的推广其在1990年时发展为建筑领域里的主要建筑原料之一。这篇文章主要研究了碳纤维加固技术使用于桥梁建筑实施时的具体状况。

一、碳纤维加固技术的基础原理及优越性

1.碳纤维加固技术的基础原理

对于桥梁建设的加固步骤，应用碳纤维时必须先使用环氧树脂实行浸渍，构成吻合强片原料。进而利用环氧树脂依照受力方位实行特定的裂隙走向粘贴。在拉力对构件进行载荷时，利用纤维片的效用来确保裂隙不能顺着受力走向更加裂开。从而对建筑本体起到了特定的加固效应，还能够确保建筑构造的稳固性。

2. 碳纤维加固技术的优越性

（1）优良的化学稳定性

碳纤维拥有特别优良的防水功能，具体施工程序中还能够体现出此类原料的防酸碱性和隔紫外线功能表现出了极其优良的效果。对于使用时遇到的各种各样的天气条件，相同地具备对应的优点。在表层涂上一层防火漆，能够使其具有非常有效的放火作用。

（2）这种材质轻便、强度大

碳纤维材质具备分量小、强度大的特征，其对整个建筑物的品质起到了极其重大的作用。它不仅能够更加简便地进行颜色涂装，并且确保了构造不会产生显眼的接痕。

（3）优良的力学特性

碳纤维拥有极其优良的力学特性。它在各种各样的构造的加固使用中都能够提供出极其有效的作用。特别是它的有效的抗疲劳作用，能够对工程裂隙的整修产生显著作用，抗拉力的测验也获得了比较出色的成绩。

（4）施工程序较简单

碳纤维的施工程序较简便，在某些小型工程实施使用时，具备修改简捷、工程期限短等特征。有关数值表示，使用此类材料能够很大程度地确保减短工程期限，相同工程量的条件下，能够缩减工程期限最少达到24%。

二、碳纤维加固技术的实际步骤

为确保其针对工程本体的加固和整修效用，关键必须实行对应的技术措施，以完成对碳纤维的加固实施程序中的标准化。以下几个实际步骤在具体施工程序中需要对其加强注意。

1施工准备工作

了解熟知施工图；依照各种施工场地和施工规定的研析，可以对整个施工建筑的材料选取产生极其重大的实际影响，相同地，若工程的加固措施运用碳纤维，也应该实行对应的初期工作筹备。

2混凝土构件表层清理

使用此种方法来生产工程的重要构件时，必须对施工构件的表层实行特定的清理，对于局部残存和局部的脱落，必须确保全部清除。确保粘贴表层的牢固性是粘贴碳纤维的重要规定；同时还要注意露筋的锈斑等物的清除。必须进行相对的防锈治理，只有进行防锈治理后，才能够使对裂隙实行的对应的整修和加固达到期望的效应；必须将混凝土表层的楞浆、模板缝都研磨平滑；对混凝土的表层含水量调控也一样具备极其关键的效应，只要在表层水分维持在不超过6%的情况下，就可以完成工程的计划强度加固的规定；对于生产环境的温湿度的调控也一样要加强关注，粘贴碳纤维工程实施后的养护步骤的重要步骤规定是环境的特征。

3调配并涂刷树脂结构胶

将粘贴碳纤维当做加固手段时，必须提供对应的环氧树脂胶来当做粘贴原料。在粘贴碳纤维的工序中运用环氧树脂胶能够对建筑构件表层起到显著的效果，环氧树脂是当前建筑领域中使用最广泛的粘贴剂，所以，我们必须加强注意这种粘贴剂的运用技术发展为碳纤维技术的具体运用进程中的主体方向。具体使用时，一般的底部粘贴剂都使用环氧树脂，调制固化剂的比例是100：18。要确保对应的粘贴强度，就必须将底部粘贴剂全部渗入到表层建造的混凝土里。具体运行能够体现，在粘度方面需要主要测验在没有产生垂流时也能确保全部渗透的条件下实行调制。

4粘贴碳纤维布

将构建表层进行相关的洁净清除后，然后利用调制成功的树脂结构胶，来粘连已依照规定裁制完成的碳纤维布料。在人工粘连时，必须用手轻柔的粘贴在构建表层上，进行气泡的挤除时需运用专门的滚筒。必须将这个步骤进行数次，进而确保树脂结构胶可以全部与碳纤维布料严密的粘合。在具体运行时还需考虑到不能损伤布料表层，进行多次粘贴后，将以上步骤反复进行数次，最后才能成功完成对工程建筑的粘贴与加固，确保整个工程的稳固性。

5表层防护及碳纤维布表层处理

通常保养时期为一周至两周，同时也能够依照施工环境的特征适宜地加长或减短。依照实际温度的差异，来实行运作和核查，固化树脂建构后，需要依照具体规定将防晒漆或防火漆涂一层在碳纤维表层上，以确保整个工程的稳定性。

三、碳纤维片加固补强的施工要点及设计建议

1. 碳纤维片加固补强的施工要点

工程实施时，需要对碳纤维布料的储存和输送加强注意，因为碳纤维本身的纤维极易破损，碳纤维的纤维丝在还没进行加工前是极易断损的，必须要细心养护。必须确保碳纤维的竖向结点和打结段落距离工程建筑的受力点较远，在碳纤维原料的具体使用中多次粘贴能够对其使用效果起到极其有益的作用。基础的规定是严密平滑。在运作时还应该提供一些具体运作标准，在标准环境内展开相关的工程实施。

在对表层进行施工时必须主要查验表层的平滑程度和洁净程度，特别是需要主要确保施工条件的安全性，依照各种工程的差异来实行对应的粘贴剂的选取。因为在施工和防护中震动会对其产生很大的不利作用，所以，使用碳纤维原料时，还应该依照涉及的施工标准来严厉实行，期间，要重点关注施工区域内的震动情况。

2.碳纤维片加固补强设计建议

在具体施工程序中，因为构架的承载力状况的差异，因此能够在某些受力前提比较简易地工程治理中，要完成工程实施计划量的最小化手段应该采取比较简易地操作系数。同时在治理某些加固件具有承载较高的受力情况时，就应该依照严格的计算来完成工程实施程序中和初期筹备的计算操作，将受力状况完全计算好后，再实行对应的粘连工序。因为在工程领域中运用碳纤维还是一类新型技术，因此目前对其运用时对此种原料的强度规划应该在厂商给予的数据上增加特定的损毁值，刚度规划等层面都必须具有特定的资历。还有，在选取粘贴胶时，必须主要依据工程的具体实施规定来实行选取，针对某些施工状况比较杂乱的环境，应该主要核查粘连剂的选用。在碳纤维原料的具体使用中施工品质也一样对其形成极其重大的意义。必须在施工时严厉依据施工规定实行。

（1）损坏面混凝土表层处理：对被加固构件表层的脱落、松散、蜂窝、侵蚀等劣质混凝土进行清理，使混凝土构造层出来。

（2）依据设计规定对损毁面钢筋处置后利用M45的环氧树脂砂浆实行灌接或密闭处置，同时确保钢筋防护层的薄厚程度至少为15mm。将其表层研磨平滑可使用打磨机，还需使用钢刷来清理洁净其表层的灰尘、油渍等污染物，将构件加固表层处理平滑、干燥没有灰尘。此外，比如粘贴碳纤维时顺着基纤维走向围绕构件转弯处进行，要对转弯粘贴点实行倒角治理且将其研磨为圆弧形状，圆弧直径至少要达到40mm。

（3）涂刷底部树脂：使用专门的滚筒刷来均匀涂刷底部树脂在混凝土表层上，等到树脂表层触感干燥后应立即实行下面的施工程序。

（4）找平处理：针对表层凹陷的部分使用找平原料来修补平滑，并且不可以出现棱角。

（5）粘贴碳纤维片材：在需要粘贴的位置上匀称地涂抹已调制完成的浸渍树脂，还需使用橡胶滚筒顺着纤维走向进行反复滚压，挤压气泡，从而使浸渍树脂完全渗入碳纤维布，滚压过程中不能损坏碳纤维布。数层粘贴反复进行上面的步骤，等到纤维表层触感干燥后就可实行再次粘贴。如时间过了60min，就需等候12h之后，再进行下一层粘贴剂的涂刷。

（6）在碳纤维布的最外一层表层上匀称涂刷浸渍树脂。

四、总结

综合上述伴随着国家社会经济的高速进展，桥梁施工行业踏入了其繁盛时期，然而以前运用在桥梁工程中的技术，在当代工程规定中，明显地已无法达到当前运输的规定。然而以前的施工环境局限了桥梁的品质，针对这种局面，加固原来的桥梁本体就变成了一个必须的选取。碳纤维原料的产生为这个缺陷的解除提供了新的方法。碳纤维具备功能强、价格实惠、施工要求简单等层面的优点，更加需要关注的是，伴随着技术的熟练，此类原料在市场价格方面表现出降低的走势，其为具体运用我国的碳纤维加固技术夯实了特定的价值根基。

参考文献

[1]童谷生,李志虎,朱成九,范毅，预应力碳纤维布材加固混凝土梁的受弯性研究[J]，华东交通大学学报，2005年02期

[2]李世宏，预应力碳纤维布加固混凝土梁施工[J]，施工技术，2004年07期

碳纤维加固篇3

关键词：碳纤维 加固 混凝土 研究进展

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0068-01

纤维增强塑料（FRP）加固混凝土结构技术是土木工程中发展起来的一项新型加固技术。由于具有强度高、高模量、耐腐蚀、耐疲劳和易加工等优点，这种新型的碳纤维加固材料在钢筋混凝土加固领域的应用越来越广泛[1]。通过FRP材料外包混凝土能够使混凝土在三相受压状态下工作，其抗压承载能力和变形能力显著提高，并且能够使建筑结构中的轴压构件与抗弯构件的力学性能得到改善，在建筑加固领域具有巨大的应用空间。碳纤维加固技术开始于20世纪80年代，于90年代后期在我国迅速发展起来，目前国内外很多科研单位和高校就碳纤维加固混凝土构件这项新技术进行了大量的理论研究和探索[2]。

1 碳纤维加固技术的特点

（1）化学性能稳定。碳纤维材料对温度具有良好的适应性，对酸性、碱性，盐也有良好抗性，并且抗紫外线和防水等方面性能也比较好。

（2）具有较高的强度。比重仅为钢材的四分之一，它的碳纤维拉伸强度却为钢材的7～10倍，在对钢筋混凝土结构进行加固补强过程中，碳纤维材料强度高、模量高等优异的物理性能可以得到很好的利用，从而可以提高结构及构件的承载力和延性。

（3）施工简单。用碳纤维加固不需要大型工具，占用施工场地少，并且不用湿作业，现场使用时根据尺寸需要可以采用剪刀或刀片裁剪，其施工工效是粘贴钢板工效的4～8倍。

（4）适用范围广。碳纤维材料可以根据需要任意裁剪，不仅不改变结构形状，而且不影响结构外观，所以被广泛应用于不同结构类型。

2 国外研究应用现状

在20世纪80年代初，日本人就开启了碳纤维技术在加固技术中的应用，专门研究发展修复加固新技术，把碳纤维布像贴钢板一样贴到混凝土上。政府机构组织协调，制造商们研制材料，工程公司进行运用研究，迅速地将这门技术运用到工程实践中。1991年，瑞士首先进行桥梁碳纤维加固试验研究，并在同年7月成功用于伊巴赫桥的加固工程。1995年神户大地震后日本的碳纤维加固混凝土技术迅速发展。到1997年，英国至少有30座桥梁采用了碳纤维加固[3]。

GangaRao等进行了三面包裹碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的抗弯试验和耐久性试验。结果表明：粘贴碳纤维的混凝土试件在温度、湿度、天气的变化和化学腐蚀下能够保持良好的工作性能，梁的极限强度和刚度都有提高，提高程度和碳纤维的粘贴量有关，有损伤试件用碳纤维加固后强度和刚度性能与无损伤试件加固的相似。

Malek对受剪加固梁中FPR承担的剪力的计算进行了理论分析，讨论了各种参数对受剪承载力的计算方法，讨论了各种参数对受剪承载力的影响，并提简化计算公式。

H.Ichinalsu采用不同类型的CFRP对板加固进行试验理论研究分析。结果表明：加固时的粘贴材料可以以网格的形式，只要净间距

Saadatmalnesh等进行了钢筋混凝土梁粘贴玻璃纤维板加固的试验，结果表明加固后的梁，尤其是低配筋梁抗弯强度提高、裂缝宽度减少，试件的延性有所降低，认为在进行加固时选择好胶黏剂的韧性和粘贴面非常重要。

3 国内研究应用现状

我国进行土建工程碳纤维加固研究开始于90年代末，采用碳纤维加固混凝土结构也只是我国近十几年的事情，例如北京人民大会堂、历史博物馆、天津普济河道立交桥等建筑物的补强修复，以及对河北邯郸、张家口桥梁的加固等[4]。

欧阳熠等在弹性理论的基础上分析了线性荷载作用下粘贴片材加固的钢筋混凝土梁端部粘结剪应力和最大粘结剪应力，提出了对最大粘结剪应力的影响因素及在均布荷载和集中荷载作用下的剪应力计算方法。

李荣等按极限平衡法进行了粘贴碳纤维加固钢筋混凝土梁的设计计算，为了避免碳纤维拉断的脆性破坏，必须对碳纤维的极限应变加以限制。

吴刚等进行了粘贴碳纤维抗弯加固无加载历史的钢筋混凝土梁实验，在极限平衡状态基础上提出了加固后梁正截面承载力的计算方法。

赵彤等通过实验研究了碳纤维粘贴量对于钢筋混凝土梁受弯性能的影响，认为可以将碳纤维布的面积等效成钢筋面积后参照正截面承载力计算公式进行计算。

曹双寅等进行了外贴玻璃纤维加固钢筋混凝土悬臂板的实验，认为正截面承载力计算方法能够用于对粘贴玻璃纤维加固的构件的分析。

4 碳纤维加固混凝土存在问题

碳纤维复合材料加固混凝土虽然具有很多优点，但是在理论研究和实际应用方面还是存在诸多的不足。（1）碳纤维的力学特性的研究不足，缺乏相应的数据分析导致往往通过实践经验来加固，没有相应的施工标准和技术指南。（2）对于碳纤维疲劳以及抗震性能的研究也不够透彻。对于碳纤维布的加固方法是否可以提高节点核心的抗震承载能力需要进一步进行研究。（3）相配套的结构粘合剂的耐高温性不足。（4）碳纤维加固混凝土的造价成本过高。（5）碳纤维对某些十字交叉的混凝土构件加固难以实现。

5 结语

主要通过碳纤维材料加固混凝土的特点、国内外研究现状及面临的主要问题对碳纤维加固混凝土技术进行了分析。可以看到随着碳纤维加固技术的不断成熟，它的应用前景将不断扩大。而且由于碳纤维材料的特性，它很有可能代替钢铁成为最广泛的建筑材料。由于目前存在的一些问题，对于碳纤维材料在建筑工程中的应用研究也应该继续深入。

参考文献

[1] 璩家平，璩继立，付春兰.碳纤维布在加固混凝土框架梁中的应用[J].工程抗震与加固改造，2010，32（3）：103-106.

[2] 吴慢平.碳纤维布加固后钢筋混凝土框架顶层中间节点的抗震性能研究[D]. 西安：西安建筑科技大学，2010.

[3] 王苏岩，曹怀超，刘毅.CFRP加固不同箍筋间距高强混凝土柱延性试验[J]. 沈阳建筑大学学报，2012，28（4）：626-633.

碳纤维加固篇4

关键词：碳纤维；桥梁结构；结构加固；应用

Abstract: This paper mainly analyses the application method of bridges strengthened with carbon fiber material, and a detailed analysis of strengthening effect of bridge structure through an example analysis of bonding carbon fiber materials.

Keywords: carbon fiber; bridge structure; structure reinforcement; application

中图分类号：U445.7+2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

0 引言

随着我国改革开放和国民经济建设的飞速发展，车流量不断增加，面对随之增加的重型车辆，老式城市桥梁的承载能力捉襟见肘，拆除重建费用高对地方财政负担过大。据统计，我国现有的桥梁中有40%以上需要分期分批进行检测评估和加固维修。我国不断完善城市交通基础建设，这为桥梁加固带来了空前的发展机遇。

由此可见，加大对桥梁结构的维修加固的投入是公路交通行业发展到一定程度后的必然趋势。我国也将再今后的公路交通建设当中对桥梁的维修加固投入更多的资金。桥梁加固这一领域未来的发展道路会越来越宽广。

1 碳纤维的材料特性

碳纤维材料是人造高新材料，它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的维修加固。碳纤维它是一种纤维状的碳材料。它是在经过几千度的高温下经特殊工艺制造出来的高科技材料产品。碳纤维材料具有耐老化、强度高、轻量质、抗腐蚀、物理性能极其稳定等优点。它的拉伸强度可以达到钢材的7-10倍，但是它的比重仅为钢材的25%不到。

碳纤维材料成品呈黑色细丝状，它的丝状直径仅有7μm，但是极易折断，不能单独使用。只有把碳纤维浸渍树脂后，采用特殊工艺将其制成纤维定向排列的复合材料后才能应用。一般成品片材又分为碳纤维布和碳纤维板。碳纤维布的随意性优于碳纤维板。

碳纤维材料根据生产工艺方式和原材料的不同，可以分为沥青基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维。沥青基碳纤维是把煤焦油或石油沥青抽丝后经高温烧结而形成的纤维材料，属于高弹性模量型材料。聚丙烯腈基碳纤维是把聚丙烯腈基纤维在惰性气体中高温加热所获得的纤维材料，属高强度型材料。我们应根据工程实际选择合适的碳纤维材料，以达到最好的施工效益。

2 碳纤维材料加固的优越性

2.1 化学稳定性

碳纤维材料的化学稳定性能优异。该材料具有很强的抗酸性、抗碱性、抗盐性、抗紫外线和防水等功能。同时它也具有良好的适应温度稳定性。

2.2 物理力学性能

碳纤维材料的物理力学性能优异。该材料的优异的物理力学性能使它可以有效应用于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的补强工程，并且可以取得优异的加固补强效果。

2.3 轻质、高强

碳纤维材料的质量轻、强度高，用它加固的结构体可通过装饰后，不留加固痕迹，不影响结构体外观。

2.4 施工工艺简单

粘贴碳纤维材料加固混凝土技术的施工工序非常简单、便捷。当它在加固施工时不需要启用大型工程器械，仅需要采用小型电动工具操作。所以它在施工时工种少，用工少，工期短，进度快等优点。

3 碳纤维加固的施工方法

①需要加固的混凝土结构基面要求：碳纤维布加固混凝土结构技术是依赖碳纤维布与结构表面的粘贴有效率，所以要求基面的混凝土强度等级不得低于C15。同时要求被加固混凝土结构具有良好的保护层，并且基面要求平整。

②碳纤维布的粘贴：碳纤维布加固混凝土构件时，要求采用薄布多层的粘贴方法，从而确保与粘结材料充分浸润。

对于受弯构件，最好在受拉区沿轴向粘贴碳纤维布进行加固，并且在主纤维方向的断面端部附近进行必要的锚固处理措施。

③碳纤维布的搭接与截断：粘贴碳纤维布加固混凝土时，最好不要沿主纤维方向的搭接，特别是用于受拉构件和弯拉构件受拉区的加固。

④工程中选用的碳纤维布及其配套粘结材料，必须有厂家所提供的材料检验证明和合格证。

4 碳纤维加固的质量控制

4.1 粘贴结材料的配合比控制

粘贴用胶结材料的配合比必须严格控制，它是粘贴加固质量和效果能否得到保证的关键环节，在配料时要求严格按使用配合比备料，在有条件的地方最好先进行粘结试验，将配合比不能达到加固设计对胶结材料的使用要求时，不允许应用于施工。

4.2 施工温度控制

环氧树脂在低温条件下固化比较缓慢，一般直选择在15o-28o的温度条件下进行施工。如果遇到在气温较低时施工，必须采取加温养护措施，譬如用紫外线灯烘烤。

4.3 应保持成型所需要的压力

混凝土梁板加固时，大多数都是在梁的底面进行，由下而上进行粘贴。如果成型时施加的压力不足，就会造成与混凝土之间粘合不够紧密，导致补强层材料发生脱落，会影响加固的效果。

4.4 粘贴控制

涂胶要求涂抹均匀，为避免形成空洞或脱胶，要用力将产生的气泡挤出刮平，否则将会影响到混凝土结构的加固效果，导致某些部位粘结不好，造成在混凝土结构使用过程中这些部位出现应力集中的现象，引起混凝土结构的破坏。

5 碳纤维加固的实例

5.1 项目概况

塘沥中桥地处东莞市凤岗镇塘沥村旁，位于东莞市S250公路上。该桥上部结构为钢筋混凝土简支T梁，跨径组合为3×16m，，桥宽31m。原桥设计活载标准为为汽车-15级，挂车-80，人群荷载3.0kN/m²，由于交通发展需要，将设计活载提高为汽车-20级，挂车-100，人群荷载3.0kN/m²。

5.2 原桥结构承载能力验算

表19#梁加固前承载能力极限状态计算结果（汽-15，挂-80）

表29#梁承载能力极限状态计算结果（汽-20，挂-100）

由此可见，该桥在提高车辆荷载等级以后，承载能力由富裕6.5%变到不足-6.6%，承载能力不足将影响行车安全，该桥梁需要进行加固维修提高承载能力。

5.3T梁加固措施

在全桥T梁在腹板底部外包粘贴碳纤维布加固，如下图

图1T梁粘贴碳纤维布加固示意图

5.4加固后承载能力验算

表 39#梁加固后承载能力极限状态计算结果（汽-20，挂-100）

本次采用碳纤维布加固方法有效的提高T梁承载能力，满足桥梁提载的要求。

6 结论与建议

由于桥梁设计过程中受远期规划、施工等因素的影响，目前国内许多现有桥梁已不能满足使用要求，需要进行加固处理。新型材料碳纤维在我国引进和应用于粘贴碳纤维加固混凝土的技术时间不长，但其优异的性能在桥梁结构加固工程中得到充分的体现，该项技术将在越来越多加固项目中得到应用。

参考文献：

[1]蒙云,卢波. 桥梁加固与改造[M]. 人民交通出版社,2004 (11).

[2]姜艳霞. 浅谈碳纤维加固钢筋混凝土的应用实践[J]. 江苏煤炭,2002(2).

[3]土丽平,郭京卫. 关于碳纤维加固的施工[J]. 冶金设备管理与维修，2005(3).

碳纤维加固篇5

1碳纤维布加固吊车梁的特点

在工业厂房中，吊车梁能否正常运行直接影响着生产的正常进行，尤其对于炼钢厂房，通常吊车吨位大甚至超载，而且运行频繁，使得吊车梁破损开裂现象时有发生。工业厂房钢结构吊车梁系统的破坏大多是由于疲劳引起的，而且对于炼钢厂房使用时室内温度较高等因素影响，大多数吊车梁未达到设计使用年限就发生破坏。传统的加固方式虽然有一定的加固效果(如加焊钢板或型钢)，但同时也增加了吊车梁的自重和空间利用率的下降，造成应力和刚度的重分布，通常会在焊缝部位造成应力集中，在疲劳荷载的作用下产生疲劳裂纹，造成钢吊车梁的二次疲劳损伤。由于碳纤维布因抗拉强度高、可成型性强(如在钢结构的拐角处可以很好地与钢构件进行黏结)、耐腐蚀和抗疲劳性能效果好，对钢吊车梁的加固效果比传统方法加固效果要好很多。根据不同的病害采用不同的加固方法，如在构件的受拉面粘贴碳纤维布可以提高构件的抗弯能力;在钢结构疲劳部位，通过粘贴碳纤维布可以提高剩余疲劳寿命等，碳纤维布加固钢构件的技术效果显著，立竿见影，逐渐成为专家学者研究的热点内容。

2工程难点分析和措施

2．1标准规范欠缺

鉴于粘贴碳纤维加固钢结构技术在实际工程中应用的实例有限，无现成标准、规范可循，粘贴碳纤维布加固修复钢结构是一种新工艺，与碳纤维布加固混凝土有着极大的不同，二者在黏结方式、破坏界面及方式等方面均有很大不同。所以工程进行过程中结合以往工程经验，采用边试验、边验证、边优化、边施工的过程，分别针对材料选择、黏结性能、工艺性能、十字形节点疲劳性能试验、吊车梁模型试验、结构计算分析，设计出最优的加固设计方案。

2．2工程环境恶劣

在钢结构工业建筑中，钢吊车梁是很重要的组成部分，其所处的环境复杂，例如炼钢厂房，如果停工进行加固会造成严重的经济损失，所以要在厂房正常运行的情况下进行加固施工，此时结构工作环境存在高温及粉尘，施工环境条件恶劣，对工人的体力和耐力是一个极大的考验。而且炼钢车间环境温度很高，以往的黏结材料在黏结时间和工作温度方面都无法满足要求。在进行材料选择方面，中冶建筑研究总院有限公司的马明山完成了11个批次计200组试件的材料性能试验，系统考察了几种碳纤维布加固钢结构用黏结材料本体力学性能、钢对钢拉伸剪切性能、钢与碳纤维布正拉黏结性能、疲劳性能、浸润性、固化时间、外界扰动、钢-布搭接性能等参数，最终选取适合加固钢结构工业厂房要求的黏结材料和碳纤维布［9］。

2．3施工周期短

考虑到工业建筑钢吊车梁碳纤维加固工程的特殊性，工期短，停工1d就会造成巨大的经济损失，因此对于施工工艺的要求以及人员的协调性提出了巨大的挑战，所以加固施工时，建议采用快干型黏结剂及配套施工工艺，这样可以大大缩短停产时间。

3施工方法和顺序

施工方法和施工顺序的好坏直接影响到最终的施工质量，碳纤维布加固修复钢结构采用结构黏结剂与碳纤维形成黏结构件，粘贴于钢构件表面，但是由于黏结剂的力学性能、工艺参数及操作顺序的特殊性，造成其施工流程要比其他加固方式严格。以往工程实践表明，碳纤维布加固钢结构的效果好坏，除了需要良好的黏结剂之外，更需要严格的施工方法。所以针对工业建筑吊车梁加固工程的环境特点和工期要求，传统的环氧树脂和其他已有黏结材料很难满足工程要求，要求所用的黏结剂具有固化速度快、强度高、性能稳定等特点。

3．1施工技术准备

施工前应进行系统的前期准备工作，加固后应进行加固效果的观测和评价。为此，施工前进行以下工作。1)进行碳纤维加固详细设计，确定纤维材料选型、铺贴方向、粘贴层数、剪裁等。2)根据结构工作环境及施工周期要求等进行黏结剂材料选型及配合比设计，确定合理的加固施工工艺，分别进行了配胶工艺试验、涂胶和滚压工艺试验、快干黏结剂与碳纤维布浸润性试验、碳纤维布多层铺设工艺试验、碳纤维布搭接长度试验、表面防护工艺试验、黏结剂固化温度控制试验等。3)制订施工质量验收标准及操作规程。

3．2材料选择

粘贴碳纤维布加固钢结构的技术关键问题之一就是黏结材料的性能是否满足碳纤维布与钢材的变形协调和共同工作。目前，国内碳纤维布加固钢结构的工程实例非常缺乏，也没有相关的设计规范和标准。因此，材料选择方面要围绕其固化时间、不同养护温度下的工作性能进行研究。根据研究的要求和要点，主要进行以下试验工作，最终确定适合于工业建筑吊车梁使用的黏结材料。1)不同温度下黏结材料本身力学性能试验。2)不同温度养护条件下钢对钢拉伸剪切性能试验。3)不同温度养护条件下钢与碳纤维布正拉黏结强度试验。4)不同温度养护条件下钢对钢疲劳强度性能试验。5)扰动后钢对钢拉伸剪切性能试验。6)不同温度养护条件下钢与碳纤维布搭接黏结强度性能试验。

3．3构件表面处理要求

1)构件表面需按照设计要求将粘贴碳纤维布区域打磨平整，无明显凸凹;清除需补强钢梁的表面浮尘、积灰，尤其是腹板和翼缘等构件相交和弯折处一定要打磨平滑，宜用钢丝刷仔细清理干净。2)需将构件表面氧化层全部打磨掉，露出构件本身材质，无浮漆、无残留氧化物等杂质。3)被加固构件表面应有一定粗糙度，可用砂纸对黏结区域进行打磨，打磨方向宜与粘贴碳纤维布方向呈45°角为宜。4)表面处理应控制好力度和时间，使构件露出原来材质，又不过度损伤钢材。5)表面处理应在粘贴碳纤维布施工前5h内进行，构件表面处理后不宜放置太久，以免生成含水氧化层，影响黏结强度。

3．4粘贴位置定位放线

根据前述计划，对铺贴碳纤维布的区域进行画线定位。画线时，在粘贴部位画出铺设碳纤维布各条带的定位线即可。

3．5按照设计尺寸裁剪纤维布

用脱脂棉纱醮丙酮或无水酒精溶液擦洗打磨表面，晾置干燥。按照加固设计的尺寸剪裁碳纤维布(为保证施工进度，可以提前按照设计图要求的尺寸剪裁好碳纤维布，并妥善放置)，防止碳纤维布沾染灰尘。裁剪好的碳纤维布应平铺或者卷成桶状放置，不应弯折。剪裁和施工过程中严禁损伤碳纤维布。要求剪裁好的碳纤维布实际面积应不小于加固设计面积。

3．6底层材料和找平材料的涂刷

采用纤维布加固时，配置并涂刷底层树脂，均匀涂刷，待指触干燥后可进行下一工序;配置找平材料并修补损伤处，修补处应平整、无毛刺，待找平材料指触干燥后可进行下一工序。

3．7纤维布的粘贴

鉴于快干黏结剂固化速度快，7～10min即可初步固化，因此应严格控制其涂胶、滚压工艺。每施工段至少需要4人。一人负责配黏结剂，将黏结剂A，B组分混合均匀;一人负责涂浸渍树脂，将浸渍树脂涂于表面待粘贴区域;另外两人分别负责粘贴碳纤维布和刮浸渍树脂、滚压，刮浸渍树脂、滚压时应注意，须按住纤维布的一端，沿着纤维方向从一端向另一端刮涂、滚压，以使浸渍树脂充分浸润碳纤维布，并且赶走胶层中的气泡，使胶层均匀。不可来回错动，造成纤维丝束松散扭曲，不利于复合材料的荷载传递。刮涂力度以使碳纤维布端头溢出一定量的胶液为宜，但胶瘤不宜过大。此过程中应保持碳纤维布平整，注意不要使碳纤维布出现抽丝、扯离现象;应用此工艺需注意，一定要掌握好配浸渍树脂的量，不应一次性大量配黏结剂，以免其大量放热，固化加快。涂浸渍树脂后应在2min以内铺设纤维布，纤维布铺设完成后，应在3～4min内对铺设完成的纤维布表面再涂刷浸渍树脂。如果出现胶层空白，则需要补浸渍树脂，然后再加压粘贴，胶层厚度宜控制在0．3～0．8mm。称取胶液时应根据施工进度、固化温度确定用胶量，一次不能称取大量胶液。涂胶的场所应明亮干燥，灰尘尽量少。涂胶过程中，称取各组分的工具不能混用，涂胶的工具也不能接触盛胶容器中未用的各组分。应严格控制各组分的比例，相对误差控制在5%以内。当多层铺设时，应按设计顺序和方向黏结，使各层粘贴方向与主应力方向一致，在最后一层纤维布的表面均匀涂刷浸渍树脂。第1层铺设完毕后，为了使2层之间更好的黏结，应在第1层浸渍树脂固化以前进行下一层布的粘贴。粘贴过程中注意，不应使第1层布发生错动。用滚轮沿着纤维方向进行滚压，使2层布充分黏结。碳纤维布搭接处，顺纤维受力方向搭接长度不应小于200mm，搭接区域不宜出现空鼓、凸起、凹陷等缺陷，否则应对缺陷进行修补。在粘贴碳纤维布和固化过程中，环境温度宜控制在50℃以下。

3．8表面防护要求

参考常规碳纤维布加固结构技术的要求和一般经验，考虑环境的特殊性，粘贴完碳纤维布，应在黏结剂固化后进行表面修整及防护处理，刮掉多余的胶液、涂刷防护材料。在后续施工过程中，应避免胶层受到冲击和剥离，保证碳纤维增强复合材料与钢构件之间有可靠的黏结。为了延长碳纤维复合材料的使用寿命，防止在高温环境下对黏结剂的有效黏结产生影响，在粘贴碳纤维后2h内应在碳纤维布的外部涂刷防护材料，并安装设置防火隔热板。防护材料的涂刷工艺按施工工艺和要求进行。

4施工检验和验收

4．1原材料检验

对FRP、结构胶粘剂等原材料宜按工程用量一次进场到位。进场时，应会同监理单位对产品合格证、产品质量出厂检验报告和包装完整性进行检查。同时，应对产品的安全性能进行见证抽样复检。

4．2过程质量检查与控制

采用碳纤维布及配套树脂类黏结材料对钢结构进行加固修复时，上一道工序经检查合格后，方可进行下一道工序施工。施工质量不能满足要求时，应立即采取补救措施或返工。施工过程中，应有专门人员负责质量检查并做详细记录。

4．3尺寸偏差及黏结质量检验

碳纤维布加固钢结构吊车梁时，应严格按照设计尺寸进行粘贴加固，粘贴位置偏差相对设计值≤10mm。对于黏结质量的验收多采用锤击法或其他有效探测法进行检查，总有效面积不应小于总黏结面积的95%。若单个空鼓面积≤2500mm2，建议采用针管注胶法对空鼓部位进行修补;若单个空鼓面积＞2500mm2，应将空鼓处的碳纤维布割除，重新搭接并粘贴等量碳纤维布。重新粘贴时，其每端的搭接长度不应小于200mm。

4．4碳纤维布加固修复钢结构工程验收应具备以下基本资料

工程概况及钢结构鉴定或评估报告;设计文件;施工资料，包括施工组织设计、施工工艺及过程质量控制记录、隐蔽验收记录、材料和工程量统计、加固修复后图纸等;监理资料、过程控制记录;原材料检验报告、现场质量检验报告等。

5结语

碳纤维布加固修复钢结构作为一种较新型的加固方式，伴随着标准规范、施工技术的完善，必将在钢结构领域得到广泛应用。由于其结构、环境、工期的特殊性，决定了其施工存在较大的难度。本文针对其特殊性，通过选材和工艺优化等确定了一整套科学、合理的施工技术方案。工程实践表明，本文所提出的结构施工方法合理可靠，可为以后类似工程借鉴采用。

碳纤维加固篇6

【关键词】：碳纤维 加固

中图分类号：TU472.7 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

目前常用的加固方法有很多，而碳纤维加固修补结构技术是继粘钢加固法与加大混凝土截面加固法之后的又一种新型的结构加固技术。

二、碳纤维在RC框架加固中的应用

1、RC节点区域的加固

众所周知，钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能，其框架节点主要包括框架梁和框架柱相交的节点核心区和临近核心区的梁端和柱端。并且其受力情况较为复杂，我国的《结构加固修复用碳纤维片材》也并没有提到关于碳纤维材料加固节点区域的计算方法。目前，我国只有为数不多的大学对碳纤维材料加固节点进行了研究。同济大学的陆洲导教授通过对5个采用碳纤维加固的RC低配箍梁板柱节点用不同方式加固后进行了低周反复试验，对比了试验模型刚度和强度的变化，分析了采用碳纤维加固后节点刚度和承载能力的变化。结果显示：采用碳纤维加固后，结构节点的延性、极限承载能力和抗震性能都有了显著的提高，并且各项性能指标都达到或超过了现行的抗震规范，因此这是一种行之有效的加固方法[1]。广州大学的江传良通过对RC梁柱节点进行拟静力试验，研究了核心区无配箍节点、碳纤维布与钢架联合加固节点和碳纤维布加固节点的抗震性能。试验结果表明：采用碳纤维布——小钢架联合加固法和碳纤维布加固法均可以显著提高节点的极限承载能力和屈服承载能力，提高节点的延性，并使其强度和刚度的退化趋于缓和，增强了耗能能力与吸能能力。[2]余琼等比较了受损节点与未受损节点采用碳纤维加固后的试验情况，结果显示：受损节点与未受损节点结果碳纤维加固后其极限承载能力均有所提高，并且提高效果相近；而受损节点对柱的极限位移影响较小[3]。

2、RC柱的加固

RC柱在承受轴向压力时,构件的破坏是由于受到极限值非常小的横向扩张引起的。如能在构件周围建立起横向的约束,以阻止受压构件的这种横向扩张,就可以增强构件变形能力和抗压承载力[4]。

碳纤维加固RC柱的原理就是使柱混凝土和CFRP增强带之间产生约束作用。受横向界面约束应力的作用,塑性区的核心混凝土处于三向应力状态。混凝土的承载能力与极限压应变会比单向受力状态时有所提高。在柱弯曲承载力没有明显下降的情况下,并不考虑失稳的影响;当混凝土受压产生横向变形时,碳纤维布可以约束混凝土变形,加大混凝土的极限压应变,因而推迟了受压区混凝土的破碎,充分发挥纵筋的塑性变形性能,改善钢筋混凝土框架柱的延性,从而提高框架柱的抗震性能与承载能力。李殿平、孙晓巍等通过对相关试验结果的分析得出：当构件的混凝土强度相对较低时用碳纤维布加固效果较好；采用碳纤维布加固钢筋混凝土矩形柱时，对柱子转角部位进行倒圆角处理可以提高加固柱的延性，随着角部圆弧半径的增大，加固柱的延性提高幅度也随之增大[5]。

3、RC梁的加固

依照加固梁的破坏特性,在极限状态下受拉钢筋屈服、碳纤维失效、混凝土被压坏的原则,并结合现行的《混凝土结构设计规范》中关于正截面受弯承载力计算的基本原理,做出如下假定[6]:

（1）平截面假定。用碳纤维加固钢筋混凝土梁截面符合平截面假定。

（2）应力—应变物理关系。碳纤维采用理想弹性应力应变关系，即当0≤εcf≤εcfμ时，σcf=εcfEcf；当εcf=εcfμ时，σcf=σcfμ。碳纤维加固RC梁的技术原理在于，碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点。加固修复钢筋混凝土梁所用碳纤维材料主要为两种: 碳纤维材料与配套树脂。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍, 而弹性模量与钢材相当, 某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上, 且耐久性和施工性能良好, 是很好的一种加固修复材料; 配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂, 前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结效果, 而后者的作用则是使混凝土与碳纤维能够形成一个整体, 并且可以协同受力, 提高结构构件的抗剪、抗弯承载能力, 达到对结构构件进行补强、加固的效果。用碳纤维布对钢筋混凝土梁进行加固时，首先应对框架梁的混凝土强度进行检测，以便为后续工作提供参考，接下来应当通过对加固梁抗弯承载力和抗剪承载力进行计算以便对碳纤维布进行设计[6]。

三、碳纤维加固的施工

其工艺原理是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。碳纤维布在粘贴施工时需要遵循下述程序：混凝土表面打磨、清理干净涂打底胶刮找平胶刷浸润胶粘贴CFRP刷浸润胶CFRP表面处理表面防护处理。

其中：

1、混凝土表面的处理是决定工程质量的关键，确保混凝土面坚硬平滑才能充分发挥碳纤维布的共同受力。

（1）被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构坚硬新面。应清理被加固构件表面有缺陷的混凝土，并且用修复材料将表面修复平整。转角粘贴处要进行处理并打磨成圆弧状，圆弧半径应不小于20mm。

（2）必要时应按设计要求对裂缝进行灌浆封闭处理。

（3）混凝土表面的灰尘需清理干净并用丙酮进行擦拭以保持干燥。

2、涂打底胶

（1）打底胶用于混凝土表面，具有一定的渗透作用，可在混凝土表面形成一个硬化层并有利于找平胶和浸润胶的粘贴。

（2）涂打底胶之前要仔细检查混凝土表面是否完成了上一道工序的处理。

（3）用滚筒、毛刷等工具将打底胶均匀涂于混凝土表面，待表面指触干燥后，立即进行下一道工序。

3、找平处理

（1）当混凝土表面不够平整时，要用找平胶修复，以便使碳纤维布能够平直的粘贴在混凝土表面。

（2）应对混凝土表面凹陷部位用找平胶填补平整，且不应有棱角。

（3）转角处应用找平胶修复成光滑圆弧，半径不应小于20mm。应在找平胶表面指触干燥后立即进行下一道工序施工。

4、CFRP的粘贴

（1）按设计要求的尺寸裁减碳纤维布；

（2）应按产品说明书要求配置浸润胶并涂于所要粘贴的部位；

（3）用专用滚筒顺着纤维的方向多次滚压，挤除气泡，使浸润胶充分浸透碳纤维布。

（4）多层粘贴重复上述步骤即可，应在纤维表面浸润胶指触干燥后马上进行下一层的粘贴。

（5）在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸润胶。

5、浸润胶

将碳纤维布粘贴在混凝土表面，起到传力的作用，使碳纤维布与被加固构件共同受力，因此在施工中浸润胶应当充分渗透碳纤维布，是确保碳纤维布粘贴施工质量的重要环节。

四、结语

无疑，在整体上碳纤维是一种高强、轻质且性能出众的新型建筑材料，但是就其本身而言也有不足之处，例如碳纤维的抗剪强度较低，延伸率小，还不到一般钢材的1/10，应力应变关系曲线近乎直线，说明其没有塑性区间，因此可以判断，碳纤维本身是一种脆性材料，在设计和计算时应当注意这一点。总之，通过碳纤维布对钢筋混凝土框架的节点区域、柱和梁进行加固是一种行之有效且具有良好经济性能的加固技术，为建筑结构的加固工作提供了广阔的应用空间。

参考文献

［1］陆洲导，谢莉萍，洪涛.碳纤维加固低配箍混凝土梁板柱节点的抗震试验［J］.同济大学学报，2003,31（3）.

［2］江传良.碳纤维布加固钢筋混凝土框架节点的试验研究［D］.广州大学，2006.

［3］余琼，陆洲导.碳纤维加固受损框架节点与未受损框架节点的比较与分析［J］.工业建筑，2003,33（5）.

碳纤维加固篇7

关键词：桥梁加固；碳纤维；施工应用

中图分类号：TQ342+.74 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）06-（页码）-页数

1.引言

随着桥梁使用年限的增加及负荷的日趋增大，加上一些桥梁因设计不周、施工缺陷等原因而导致混凝土结构损坏，已不能正常运行，急需进行维修、加固。近几年，碳纤维加固技术得到了迅速的发展，这种方法不但有效，而且施工简便，具有很大的研究和应用价值，因而得到了工程界的日益重视。

2.碳纤维材料特点

碳纤维又称增强复合材料 （简称CFRP），20世纪中晚期的时候，由西方发达国家联合研制成功。当时主要应用于航天行业中，后来随着技术的推行，在80年代，利用于土木工程建筑中，经过10年的发展已在90年代的时候成为建筑行业中的重要建筑材料之一。碳纤维加固最近的国标是《结构加固修复用碳纤维片材》GB/T 20490-2008，08年10月1日起执行。碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。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。

碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种，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。

3.碳纤维加固的工艺过程与具体步骤

3.1工艺过程

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。

工艺流程可以归纳为： 施工准备、砼表面处理、涂刷底胶、构件表面残缺面修补、粘贴碳纤维、表面养护、找平材料配置、底层或树脂配制、浸渍树脂配制。

3.2具体步骤

为了保证其对工程主体的加固和修补作用，主要需要利用相应的技术手段，来实现对碳纤维的加固施工进程的规范化。下面几个具体步骤在实际施工进程中应当给予重点关注。

（1）施工准备工作：熟习施工图；根据不同的施工现场和施工要求的分析，对整体施工的用料选择具有非常重要的现实意义，一样，使用碳纤维作为工程的加固手段，一样需要进行相应的前期工作准备。（2）混凝土构件表面处理：利用这类方式对工程主要构件进行加工的时候，应当对施工构件的表面进行一定程度的清洁，对残留部份和松脱部份，应当保证完全剔除。保证粘贴表面的坚固性是粘贴碳纤维的主要要求；露筋的锈块等杂物的清算一样重要。需要做相应的防锈处理，只有这样处理以后，对裂缝进行相应的修补和加固才能够起到预期的效果；混凝土表面的浆楞、模板缝均须打磨平整；对混凝土的表面水份控制一样具有非常重要的作用，只有表面含水量保持在百分之6以下的时，才能够到达工程的预计强度加固的目标；对加工环境的温度和适度的控制一样非常重要，环境的特点是对粘贴碳纤维工程施工以后的保养工作的主要工作要求。（3）配制并涂刷树脂结构胶：粘贴碳纤维作为加固工具的时候，需要有相应的环氧树脂胶作为粘贴材料。环氧树脂胶的使用对施工中粘贴碳纤维在建筑构件表面的作用是显而易见的，现阶段主要利用的粘结剂是环氧树脂，因此，对该粘接剂的使用技术成为碳纤维技术的实际利用进程中，需要我们给予重点关注的重要方向。实际利用中，通经常使用环氧树脂作为底层粘接剂，固化剂100：18进行配置。为了保证相应的粘接强度，需要底层粘接剂完全渗透到表面构建的混凝土中。实际操作中表明，粘度上应当重点考核在不构成垂流也保证完全深入的条件下进行调配。（4）粘贴碳纤维布：构件表面经过相应的清洁处理以后，再使用调配好的树脂结构胶，将根据要求裁剪好的碳纤维布料进行粘接。手工粘贴进程中，应当用手轻轻粘贴于构件表面上，利用专用滚筒来实现气泡的排除。这1进程应当屡次重复，从而保证树脂结构胶能够完全的和碳纤维布料充分的结合。同时，在实际操作中应当注意不要伤及布料表面，多层粘贴以后，屡次重复上述步骤，终究实现对工程构建的粘贴和加固，保证工程整体稳定程度。（5）表面防护及碳纤维布表面处理：一般养护时间为1-2周，固然，可以根据施工环境的特点适当延长或缩短。根据当时温度的不同，来进行操作和检查，固化树脂结构以后，应该根据实际需求在碳纤维表面刷一层防晒漆或防火漆，来保证工程的整体安全性。

4.桥梁工程加固中应用碳纤维的技术要点

4.1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，然后按科学的施工工序进行加固施工。主要是：（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。（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）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。（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。（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。（6）在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。（7）必要时进行表面防护及外观处理。

4.2注意事项

（1）碳纤维片材选择注意事项：碳纤维片材的编织均匀性，将直接影响加固质量。碳纤维束只有分布排列均匀，加工成复合材料后才能起到整体均匀受力的作用，若材质的均匀性不好，则构件受力后到之纤维片拒不受力不均，使碳纤维补强的效果不能充分发挥出来。因此，选择均匀性较好的碳纤维片材，是加固质量的关键。（2）碳纤维（片材）粘贴注意事项：①在表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位。②按设计要求的尺寸裁剪碳纤维片材，裁剪后的织物宽度不宜小于150mm且不应小于100mm.③将碳纤维片材表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层碳纤维片材两面均应擦拭干净。④擦拭干净的碳纤维片材应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm.⑤将涂有粘结树脂的碳纤维片材用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡胶滚筒顺纤维片材方向均匀平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴碳纤维时，两片之间孔隙应不小于5mm.⑥需粘贴两层碳纤维片材时，可连续粘贴。如不能连续粘贴，则再开始前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作。⑦施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。⑧施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响，其粘贴部位混凝土的含水率不应大于4%。⑨树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。⑩为了保证粘贴的质量，不同季节、不同温度条件下，应使用不同型号的粘贴树脂，这样才能对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制。

5.结语

碳纤维加固篇8

关键词：碳纤维布；设计方法；施工工艺

1碳纤维加固结构构件技术原理

外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材，通过二者协同受力，达到加固目的。碳纤维材料具有高强度、高弹性摸量、重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。加固修复混凝土结构所有碳纤维材料主要为两种：碳纤维材料与配套树脂。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍，而弹性模量与钢材相当，某些（如高弹性）碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料；配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。

2受弯构件正截面加固设计计算

2.1基本假定碳纤维材料加固后混凝土梁的极限承载力计算采用如下基本假定：①受拉区混凝土的作用忽略不计；②梁受弯后，混凝土、钢筋及碳纤维应变符合截面假定；③碳纤维材料采用线弹性应力—应变关系：δcf=EcfXεcf，且ε<0.01。④当考虑二次受力影响时，应按构件加固前的初始受力情况，确定纤维复合材料的滞后应变；⑤由于外贴的碳纤维布很薄，近似认为CFRP布中心离梁顶的距离与梁高相等；⑥在到达抗弯承载力极限状态前，加固材料与混凝土之间不致出现黏结剥落破坏。

2.2加固设计方法在矩形截面受弯构件的受拉边混凝土表面上粘贴纤维复合材料进行加固时，其正截面承载力应符合下列规定，即

当X≥2a’时

M≤a1fcobx（h-X/2）+f’yoA’so（h-a’）-fyoAso（h-ho）

a1fco=fyoAso+фfffAfe-f’yoAso

фf={（0.8εCUh/x）-εCU-εfo}/εf

3碳纤维材料的加固工程

某汽车配件厂建于2001年，五层框架结构，厂房跨度7m，由于生产需要，将原来的五层增加至六层，经过结构检测和计算，局部原来的框架梁承载力达不到新增的使用要求，故局部框架梁须做加固设计。

计算书：根据PKPM结构计算软件计算浙江月华汽配有限公司生产车间部分梁缺筋，缺筋量130~359mm2。正弯矩缺筋量最大为222mm2，负弯矩缺筋量最大为359mm2。

梁粘碳布加固：

M≤a1fcbx（h-x/2）+f|yA|s（h-a|）-fyAs（h-ho）

a1fcbx=fyAs+ψfffAse-f|yA|s

ψf=（（0.8εcuh/x）-εcu-εfo）/εf

x≥2a|

由上式中可知缺筋量As等于ψfffAse/fy。

设粘碳纤维布同梁宽250mm按一层计算，碳纤维布计算厚度为0.167mm，抗拉强度为2000MPa。

即

As=ψfffAse/fy

=0.85*2000*250*0.167*1/300

=236.6mm2

同理按二层计算

As=ψfffAse/fy

=0.85*2000*250*0.167*2/300

=473.2mm2

从以上二种计算结果得：

梁正弯矩缺筋量在236.6mm2内粘一层碳纤维布，大于236.6mm2而小于473.2mm2粘二层碳纤维布，满足加固要求。

4碳纤维材料的加固施工工艺

施工工艺：卸荷基底处理涂底胶找平粘贴保护。

4.1卸荷加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。

4.2基底处理①混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。②裂缝部位应首先进行封闭处理。③用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥20mm）。④用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。

4.3涂底胶（FP胶）①按主剂∶固化剂=2∶1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下1h内用完。②用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。一般固化时间为2～3d。

4.4找平①混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补，尽量减小高度差。②转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于20mm。

4.5粘贴①按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布。②调配、搅拌粘贴材料FR胶（使用方法与底胶FP相同），然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。③粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。④在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹FR胶。⑤碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定（压条）。

4.6保护加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。

5结语

粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型加固技术，已经得到较广泛的应用，并已产生较大的经济效益；在混凝土结构的加固中，碳纤维布主要分担钢筋受力，即碳纤维主要提高结构构件的抗拉强度，在其他结构中，碳纤维布也起到比较良好的抗拉强度作用。

参考文献：