时间：2023-03-12 13:37:45
[关键词] 碳纤维布；环氧树脂；加固；钢筋混凝土构件
一、 引言
在工业和民用建筑中，钢筋混凝土（RC）结构在长期使用中，由于设计标准偏低、使用载荷提高、环境化学因素引起的性能劣化等原因，一些钢筋混凝土构件需要加固的情况日渐增多，现已成为建筑结构安全评估和安全保障的重要环节。
在各种加固方法中，用碳纤维增强树脂（CFRP）布或板加固钢筋混凝土构件的方法，在20世纪80年代中后期美、日、欧等发达国家应用以来，现已在我国得到迅速的发展和普及。由于CFRP加固具有很好的比强度、比刚度、耐腐蚀、耐久性强、非磁性、重量轻、耐磨损、抗老化、施工方便和施工工期短等优点，所以现广泛应用于各类工程和民用建筑中。
二、 碳纤维布加固技术简介
碳纤维布加固技术是利用专用结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土表面，形成复合结构，CFRP通过与混凝土之间协同工作，对构件或结构起到加固及改善受力性能的作用。
1. 碳纤维介绍
碳纤维是有机纤维在惰性气体中经高温碳化而成的纤维状的碳化合物。它是由沥青纤维、聚合物纤维或含碳气体制成。碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。
2. 环氧树脂
仅仅依靠碳纤维布本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维布粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。因此，环氧树脂的性能是重要的关键之一。
环氧树脂因类型不同而有不同的性能，适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用，能渗入到混凝土内一定深度；粘贴碳纤维布的环氧粘贴树脂易于“透”过碳纤维布，使其与混凝土结构有很强粘结力。碳纤维布工法中使用了底涂、腻子、浸渗粘着树脂等三种环氧树脂。
3. 碳纤维材料与其他加固材料对比
（1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为普通二级钢的10倍左右；
（2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一；
（3）疲劳强度：碳纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
（4）重量：约为钢材的五分之一，厚度仅为2mm左右，基本上不增加构件截面；
（5）与碳纤维板的比较：碳纤维布可以粘贴在各种形状的结构表面，而碳纤维板更适用于规则构件表面。此外，由于粘贴碳纤维板时底层树脂的用量比碳纤维布多、厚度大，与混凝土界面的粘接强度不如碳纤维布。
4. 碳纤维布的主要力学性能指标
抗拉强度标准值fcfk≥3000MPa； 弹性模量Ecf≥2.1×105MPa； 伸长率≥1.5%
三、碳纤维布加固技术在实际工程中应用
下面举二个我在实际工程中应用碳纤维布加固技术的例子：
1. 在瑞安市朝阳冷冻厂扩建工程中，由于业主要求把月台水箱处屋面标高由原20.200改为21.550，及消防水池改动，经PKPM软件计算复核原基础顶面至6.150标高段处E轴交13轴的柱子配筋不足，所以采用碳纤维布加固技术对已施工完毕此柱进行如下处理：
a. 被粘贴混凝土表面应打平整，除去表面杂质，直至完全露出混凝土结构新面;
b. 当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角粘贴时，构件转角处要进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm;
c. 框架柱外贴400g/m2碳纤维布，如图一所示;
d. 碳纤维布两端应搭接或采取可靠连接措施形成封闭箍。碳纤维布条带的搭接长度不应小于150mm，且各条带搭接位置应相互错开。
e. 施工应满足《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》CECS 146:2003。
2. 在瑞安市肛肠医院门诊（办公）综合楼工程中，5轴交A-C轴、B轴交4-5轴以东3500mm两段二层梁在浇捣混凝土过程中由于支撑下沉而下弯，根据施工、监理单位提供梁下沉数据，做如下处理：(有三点同上例子a,b,f)
a. 梁外贴200g/m2碳纤维布，如图二所示;
b. 碳纤维布采用U形粘贴进行受剪加固, 在上端粘贴纵向碳纤维布压条；
四、 结束语
瑞安市朝阳冷冻厂扩建工程于2006年6月受业主委托进行加固，2007年初交付使用，至今使用状况良好。通过工程的加固设计体会到，用碳纤维布加固钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件，是一种行之有效的办法。
参考文献
[1] 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程（CECS 146:2003）[S]. 北京：中国计划出版社，2003.
[2] 混凝土结构加固设计规范（GB 50367-2006）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2006.
[3] 混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2002.
关键词 危旧桥梁；维修；加固
中图分类号U445 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0103-02
公路桥梁是跨越沟壑、河流、道路、铁路暴露在大自然中的构造物，由于受到环境影响，使大气中的有害物质及易腐蚀的物质侵蚀混凝土构件。又因近几年工业的发展，车辆急剧增重，且排放高腐蚀废气，再加上乱采砂石，使桥梁耐久能力受到更严苛的挑战。造成部分桥梁荷载降低，技术状况下降，使用寿命减弱。旧桥维修加固，提高承载能力，确保桥梁的安全运营是目前和今后面临的任务。本文论述了我段目前桥梁存在的问题和采取的加固措施。
1 碳纤维布加固概述
碳纤维材料用于旧桥加固修补在我国技术起步比较晚。但随着我国交通事业的发展，现有桥梁中有相当一部分由于当时车辆载重小、设计荷载标准低等原因，难以满足当前规范使用的需求，碳纤维加固修补结构技术作为一种新型的结构加固技术快速发展起来。碳纤维布它具有高强度、重量轻、高耐久性（防锈性）等特性，粘贴在即有的混凝土构造物的梁、柱、梁板等受弯曲受拉面的表面，提高补修构造物的强度、耐力，改善构造物的耐震性能和耐久性能。
2 施工工艺和方法
2.1主要材料及其性能
2.1.1碳纤维布
粘贴单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量一般为了200g/m2～300 g/m2，不宜低于150g/m2，且不宜高于450g/m2。
2.1.2粘结材料
粘贴用底胶和粘浸胶是粘贴碳纤维布的专用胶，它是一种双组份、100%固含量、高强度、不流淌、触变型粘合剂。
2.2 主要施工工序
施工准备放设施工线 灌缝处理 刷抹漆底胶粘贴碳纤维布 表面养护涂刷碳纤维专用胶。
2.2.1灌缝
灌缝是用一种相对流动好、灌入深、凝结时间短、粘接好的专用胶对混凝土构件进行填充，从而加强混凝土强度的一种施工工艺。它的作用是对混凝土构件裂缝进行补强，对混凝土的内部进行加固，它可以防止混凝土构件内部钢筋的锈蚀及氧化。可以广泛应用在桥涵的加固处理中。
1）施工准备（原材料封缝胶、灌缝胶的配制，灌缝胶采用成品进口胶，分主剂与固化剂，重量比4：1掺配）；
2）清理及化学清洗（沿缝宽每侧2cm～4cm、剔除粉刷层及其他面层，用丙酮清洗）；
3）埋设注胶设备（专用注胶嘴）；
4）封堵裂缝（用配制好的封缝胶对裂缝进行封堵）；
5）注胶（专用注胶器注入灌缝胶）；
6）养护；
7）除去注胶嘴等。
2.2.2刷抹漆底胶
1）施工准备（准备好将使用的材料及机具，漆底胶采用成品进口胶，分主剂与硬化剂，重量比2：1掺配）；
2）表面处理。清除被加固混凝土构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土。将混凝土表面处理干净，并使表面保持绝对干燥；
3）找平处理。采用专用碳纤维找平胶对混凝土表面凹陷部位填补平整，并在找平材料表面指触干燥后尽快进行下一道工序；
4）涂刷碳纤维底胶。采用特制滚筒刷将面胶均匀涂抹于所要粘贴部位。
2.2.3粘贴碳纤维布
1）按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；
2）粘贴碳纤维布时间控制在涂刷面胶2h～3h后进行；
3）粘贴碳纤维布时，使用器具沿着纤维方向在碳纤维片上多次滚压，挤除气泡，以确保浸渍胶均匀地充分渗浸入碳纤维片的碳纤维束中。在滚压时注意不可损伤碳纤维布；
4）涂刷碳纤维面胶
待碳纤维布粘贴完大约1h左右后在碳纤维布的表面均匀涂抹一层面胶。
3优点与缺点
3.1优点
1）施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等；
2）不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m.～300g/m，设计厚度0.1l1mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计；
3）能适应各种结构外形的补强；
4）可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴；
5）具有良好的耐腐蚀性，寿命较长，可以在不利环境下使用，并便于养护。
3.2缺点
其会影响到受弯构件的破坏形态及其延性，而且目前的材料价格仍然偏高，应在考虑各项综合因素以后，慎重选用。
4 碳纤维加固工程实例
我段管养的G312 K3319+825柳星桥2、K3374+321红柳河中桥等桥梁经过碳纤维布加固后，钢筋砼梁的极限荷载及抗弯刚度等都得到了较好的改善。碳纤维布粘贴在危旧桥梁承重构件表面，使两者能够共同工作，较好的提高了危旧桥的抗弯、抗剪能力。两桥梁经过该措施加固后提高了梁体自身承载力也解决了病害，同时加强了桥梁结构的整体刚度和耐久性，限制了危旧桥病害的继续发展，达到了维修加固、补强的目的。
总之，公路危旧桥梁养护维修、加固改造，是一门新型的技术学科，从我们已实施的桥梁加固方案来看，实现即经济、又合理、节约费用，效果是明显的，但在今后的公路危旧桥梁养护维修、加固改造中，仍然还有很多值得我们在研究、在学习、在探讨，随着国内桥梁维修加固新技术、新工艺、新材料的不断出现，桥梁维修加固改造技术也将更加完善，方法更加合理，来提高公路危旧桥梁使用寿命，确保桥梁安全畅通，为社会提供安全的通行条件。
参考文献
[1]《公路桥梁加固技术规范》人民交通出版社2008-8-2中华人民共和国交通运输部.
[2]《公路桥涵施工技术规范》人民交通出版社2011-6-7中华人民共和国交通运输部.
[3]王建环.碳纤维增强复合材料在工程加固过程中的应用[J].治淮，2009（10）.
[4]石铭，屈文俊.粘贴碳纤维布对框架梁端负弯矩区加固的试验探索[J].结构工程师，2006（2）.
〔关键词〕碳纤维布；楼宇改造；加固工程；应用；技术特点
碳纤维布加固技术是指采用高性能粘结剂，将碳纤维布粘贴在墙体或混凝土构件表面，使两者共同工作，有效提高构件的极限承载力和改善构件的变形性能，采用合理的粘贴构造和锚固措施，以达到效好的加固效果，在国外及内地经济发达地区已广为应用。随着我区经济建设和建筑事业的飞速发展，现有建筑中有部分由于原设计荷载标准低，一些建筑使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求，需进行维修加固补强，碳纤维加固修补技术也因为其独特的优势逐渐得以推广。工程概况
该商场原为市场、办公一体的综合楼宇，一～三层为综合性批发市场，四层为办公区。现市场需要，将四楼办公区改为批发市场。需在三楼顶板进行钢筋砼板梁切割，用切割机进行分块切割出6100mm×9000mm的洞口，加设一部扶梯；另分块切割出3处4000mm×4000mm的洞口，增加三个行人楼梯。因楼面大面积开洞、四楼使用功能变化，导致楼层结构、荷载发生改变。经设计和计算，需对开孔周边的钢筋混凝土楼板、梁、柱进行碳纤维加固。而根据商场的实际经营情况，在进行粘贴碳纤维布加固工程中，采取局部封闭，不影响一～三层市场的正常营业。
一、 本工程使用由瑞士Sika公司生产的SikaWrap-301C碳纤维布和Sikadur-330浸渍树脂，它们的主要技术参数分别为：
1、 SikaWrap-301C碳纤维布：
单位面积重量300g/m2±5％
纤维布设计厚度0.17mm（基于含碳总量）
纤维拉伸强度4900N/mm2（额定）
纤维拉伸模量E230.000N/mm2（额定）
纤维布长度50m/卷
纤维宽度500mm
2、 Sikadur-330浸渍树脂
颜 色组份A：白色，组份B：灰色
拉伸强度固化：＋230C下，7天：30N/mm2
弯曲模量E 固化：＋230C下，7天：3800N/mm2
密度（200C）1.31kg/L（组份A＋B混合）
二、 施工流程与现场施工方法
碳纤维加固施工流程为：混凝土基底修补、打磨处理涂刷底层树脂、对不平整处进行找平处理涂涮浸渍树脂粘贴碳纤维布表面进行防护处理。
3、1混凝土基底修补、打磨处理
（1）表面裂缝及孔洞处理。采用碳纤维胶粘结剂进行修补充密实。
（2）将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净、对经剔凿、清除和露筋的构件残缺部分，用专用黏结进行修补、复原。
（3）将构件表面沿碳纤维粘贴结合面打磨平整，要求平整度应达到5mm/m，保证修复后的段差要尽量平顺；棱角的部位，用磨光机磨成圆角，圆角半径须≥20mm。
（4）结构或构件表面打磨后，用压缩空气将表面灰尘和杂物清理掉，清洗残留粉尘，并使表面充分干燥。
3、2涂刷底层树脂、对不平整处进行找平处理
（1）用滚筒刷均匀地将底层涂料刷于混凝土表面，指触干燥后才能进行下一道工序的施工。底层涂料指触干燥或固化后，表面上的凸起部分要用砂布或角磨机磨平并清洗去尘。
（2）构件表面凹陷部位应用粘结剂填平，内角（段差、起拱等）要用粘结剂填补，使之平顺。腻子涂刮后，表面仍在的凹凸糙纹的，应再用砂纸打磨平整。
3．3涂刷浸渍树脂
把浸渍树脂按规定的比例称量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。
3．4粘贴碳纤维布
（1）按设计尺寸裁减碳纤维布，纤维顺长方向碳纤维布的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂粘结剂，在碳纤维布宽度方向不需要搭接。
（2）将裁剪好的碳纤维织物敷在涂好粘结剂的基层上，贴碳纤维布前用滚简刷均匀地涂抹粘贴用粘贴剂，称为下涂。贴碳纤维布时，在碳纤维布和树脂之间尽量不要有空气。可用特制滚简沿着纤维方向在碳纤维布上滚压多次，使树脂渗浸进纤维中并挤除气泡。滚压时要小心操作，不得损伤碳纤维布。
（3）碳纤维布粘贴施工完毕30分钟后，在用滚简刷在表面均匀涂抹粘贴用粘结剂，使粘结剂能充分渗透到碳纤维里面，称为上涂。
（4）第二层碳纤维布粘贴则重复一层步骤，并保证底层粘贴的碳纤维布上涂黏结剂已指触干燥，才能粘贴第二层。
（5）第二层碳纤维织物的表面应均匀涂抹一道粘结剂应涂刷均匀、周边整齐。
粘贴碳纤维布，按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146:2003的要求进行操作。
3．5表面进行防护处理
碳纤维布施工后，按设计要求做表面防护，要保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘结（要求粘结材料的正拉粘结强度满足设计要求）。加固完成后按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》相关规定进行检验及验收。
该工程于2009年7月动工，在不影响市场的正常营业情况下，于2009年9月顺利的完成了楼宇加固改造工程，并已验收合格。
通过本工程实例，碳纤维布加固技术特点总结如下：
1、抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍，可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能。
2、自身重量轻，不增加加固构件的体积和自重，不影响建筑物的使用功能。
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、表面恢复处理方便，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，并且不受建筑物的造型限制。
当然，在碳纤维布加固工程中，我们还应注意以下几点：
1、碳纤维布材料导电性能强、防火性能差，所以施工过程中，一定要做好现场的防火、防电工作，避免造成不必要的损失。
2、因为碳纤维材料的应用日益广泛，内地各种生产厂家也不断增加，生产出来的产品也良莠不齐，所以我们在使用材料时，一定要根据设计院所提供的对碳纤维布的技术指标，选择经过国家检测机构检测合格、符合设计要求的产品。
3、碳纤维布起到结构补强的关键在于它与原有建筑的粘结上，高强度粘结剂的质量直接影响到加固工程的安全，而且不同厂家的粘结剂还存在着与碳纤维布是否适配的问题。所以，我们在选择材料时一定要选择，由专业检测机构认定的适配性检测合格的产品。
4、碳纤维布加固工程之中，对基面处理、粘结剂使用的比例、操作时间的控制等工序上要求严格，作为项目的管理者必须严格按照施工工艺的要求，严把每一道程序的质量，才能完成合格的加固工程。
关键字：碳纤维布桥梁加固
中图分类号：U445.7+2文献标识码： A 文章编号：
1.前言：
嘉兴市南溪路迎宾桥位于南湖风景区主入口，建成于1993年，为三跨3X16.8m简支梁桥，桥面宽度12.5m，上部为16.76m工字梁加微弯板结构，下部为钻孔灌注桩接盖梁基础，设计荷载为汽-20，挂-100。现实施南溪路拓宽改建，该老桥两侧各拼宽15m，使桥面总宽度达42.5m，设计荷载提高至城-A级。
老桥加固项目中由于老桥梁板原设计荷载较低，无法满足新荷载等级要求，经结构计算原梁板抗弯不足，需对原梁板实施加固处理，提高其荷载承载能力。经方案比选决定采用对梁板底粘贴碳纤维布加固法。
2. 碳纤维布加固特点
碳纤维布加固修复混凝土结构技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，起到结构补强和抗震加固的作用。广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固，以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。
碳纤维布具有以下优点：1.重量较轻，柔软、容易粘贴、质量可保证，施工方便。基本上能不增加构件自重也不改变构件截面的尺寸。2.碳纤维布的抗拉强度较高，其抗拉强度达HRB级钢筋强度的10倍以上，可得到与使用钢板补强相同效果。3.产品厚度小，可交叉重叠，能适用于各类不规则面及曲面等结构上。4. 可以按要求裁切，柔软性也很好，能够与钢筋混凝土表面粘接紧密，对于施工质量的易于控制和保证。不需要大型的施工机具，作业时不产生明火，并能搭接粘结任意延长。5.耐酸性、碱型及大气环境等的腐蚀作用，耐久性好。6.可提高柱体的抗震能力约2至4倍。7.环保无有害物质，且贮存时间长，对施工的工期调整而产生的影响小。
3. 碳纤维布加固施工工艺简介
碳纤维施工工艺主要包括以下步骤：1.施工前期准备；2.基面的处理；3.配制并涂刷底层环氧树脂胶并做好找平处理；4.粘贴碳纤维布；5.碾压；6.滚涂环氧树脂浸渍胶；7.表面防护处理。
1.施工前期准备：拟定加固工程的整个施工方案以及施工的计划进度安排，对所使用的碳纤维布、配套的树脂胶以及所使用的机器设备做好施工前的检测和准备工作。认真阅读施工设计图纸复核相关尺寸及数量。
2.基面的表面处理：全面打磨基材表面，清除被加固体表面的疏松、受腐蚀、风化等的问题面层，并去除其表层的油污或浮浆等杂质，使其无任何附着物。粘贴处如有尖锐棱角处需将其打磨成圆角，其最小圆弧内径不小于20mm。如结构表面有裂缝需按设计要求对其进行加固修复，如裂缝宽度超出规范限值应报设计单位复核确认。
3. 配制并涂刷底层环氧树脂胶并做好找平处理：涂底层环氧树脂，修正不合处，在底层树脂胶表面干燥后涂环氧树脂浸渍胶到粘结面，胶量需充足并饱满并同时做好找平处理。
4.粘贴碳纤维：按设计要求尺寸裁剪后碳纤维布后将其粘贴于混凝土涂胶面，碳纤维方向应与粘贴部位的受力方向一致，碳纤维布应平直、延展，如有接头，其搭接长度应不小于20cm。但有多层粘结时，应在碳纤维布表面干燥后即实施下一层的粘结。如果间隔时间超过40分钟，则需等12个小时后再涂刷环氧树脂粘结剂粘贴下一层碳纤维布。
5.碾压：粘贴好碳纤维布后应立即用橡胶棍或塑料刮板反复碾压其表面，使其平顺、无气泡并使粘结剂充分渗透，确保粘贴效果。
6.滚涂环氧树脂浸渍胶：再次在碳纤维布表面滚涂环氧树脂浸渍胶，要求能充分浸润碳纤维布的纤维中。
7.表面防护处理：用水泥砂浆或3～6mm石英沙覆盖在碳纤维布加固面上，使其能减缓风化腐蚀等外界影响，增长其使用年限。
4. 施工条件和注意事项
1、施工表面应清洁和干燥。
2、施工温度 理论上应大于5℃，小于40℃。
3、严禁在雨天露天施工。
4、相对湿度大于85%或混凝土表面结露的场合，不允许施工。
5、请于作业场所设置局部排气设备。作业中应着保护镜、保护手套、防尘口罩等保护工具。若附着于皮肤时请于使用肥皂后以清水冲洗。请尽量勿使毛羽及线屑附着于插座及其他电器产品，亦不可让本产品与电源接触。
5.注意事项
1.碳纤维布为导电的材料，故施工中应注意远离电气设备和电源，或采取安全的措施予以防护。
2.碳纤维布应避免弯折、扭曲或附着杂质，不然会严重影响其强度性能。
3.碳纤维应存储于凉爽干燥的地方，避免阳光直接照射或日晒雨淋。
4.现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。
6. 检验和验收
1.施工开始前，应确认碳纤维材料和粘结剂、底层树脂、找平材料的产品合格证、质量检验报告。
2.施工质量检验及验收标准如下
3. 粘接质量不符合要求需割除修补时，应沿空鼓边沿，将空鼓部分的碳纤维割除，以每边向外缘扩展100大小之同样碳纤维材料，用同样粘结剂，补贴在原处。
7.桥梁工程应用中的可行性
桥梁工程由于其结构较繁琐，桥梁周围地形复杂，多建筑物、水管、通讯设施等，桥梁加固作业面较小，对加固限制条件较多，但运用碳纤维布材料进行加图时只需要用相应的粘结剂将碳纤维布粘贴于桥梁需加固部位的结构层表面即可，同时它具有柔软可裁剪的特性故施工十分方便；另外由于碳纤维布自身重量很小，相对于桥梁受力结构的自重来说其质量几乎可以忽略，因而对结构的整体受力所增加的额外荷载也可忽略，对结构受力有利而无害。
本工程中工字梁底宽30cm，梁高80cm，长16.76m，经结构计算，设计采用UT70-30型碳纤维布，纤维重量300g/m2,设计厚度0.167mm，设计抗拉强度3.4kN/mm2,宽度50cm。采用“U”型粘贴法，分三层粘贴于原工字梁底部，每层端部各缩短1.5m。由于梁底距水面高度近1.7m，施工时采用驾船施工作业。该设计施工图其经济高效性及施工便捷性获得业主及施工单位一致认可，其加固效果将待工程完工后做进一步追踪调查。
8.结束语
粘贴碳纤维布或碳纤维板加固技术在桥梁加固工程领域是一种新型的加固技术，截止目前已在国内一些城市的桥梁加固领域得到了初步的应用，并取得了不错的效果，经济效益也相对明显；在对应桥梁类的钢筋混凝土结构来说碳纤维布的能提高结构构件的抗拉强度增强抵抗变形的能力，有效减少裂缝的开展。此加固技术施工便捷，材料自重轻、强度高、具有柔韧性、能包裹复杂外形的构件，成本经济，具有较高的实用价值。该项加固新技术如能逐步推广，并展现其优越性能将是加固技术领域的一次重大变革。
作者介绍：
作者1：蔡睿（1980～）男（汉族），工程师，籍贯浙江，2003年毕业于武汉理工大学土木工程系（路桥方向）。
关键词碳纤维布 桥梁 维修 应用 工艺
Abstract: along with the development of social development and progress, pay attention to the application of carbon fiber cloth is of great significance. This paper mainly introduces the carbon fiber cloth in bridge maintenance of the relevant contents of the application.
Key words carbon fiber cloth bridge maintenance application process
中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号
引言
美国、日本等国于20世纪80年代开始对碳纤维布加固技术进行试验研究。目前已经将此技术大量投入应用。近年来，中国在这方面的研究和应用也做了大量工作，生产出一系列的碳纤维复合材料，在降低工程费用的同时也总结出了较成熟的设计方法和施工经验，为广泛推广该技术创造了有利条件。
1、工程概况
南宁至梧州二级公路贵港段车流量大，重载车多，经过长期运营，部分桥梁出现了不同程度的病害，影响到桥梁的正常使用，其中多座桥梁出现了板底碱蚀横裂缝。经调查研究设计后，维修加固方案确定采用在板底粘贴碳纤维布的方法。
2.材料
2.1碳纤维
碳纤维根据原料及生产方式的不同分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维成品可以制成不同的型材，如纤维布、纤维板、棒材、短纤维等，可根据不同工程的不同部位和需要进行选择。在加固工程中应用最普遍的还是碳纤维布(片材)。表1列出了中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程)(CECS1．46----2010)规定的碳纤维布的主要力学性能指标。
2.2环氧树脂
2．2．1简介
仅仅依靠碳纤维布本身并不能充分发挥其优异的力学特性及耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维布粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。因此，环氧树脂的性能十分关键。不同类型的环氧树脂有不同的性能，可满足各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用，能渗入到混凝土内一定深度。粘贴碳纤维布的环氧树脂易于透过碳纤维布，并产生很强的粘结力。根据使用温度的不同，树脂还分为夏用和冬用树脂。
2．2．2物理性能
碳纤维布施工中需使用底涂、腻子、浸渗粘着树脂3种环氧树脂，上述环氧树脂的使用目的各不相同，其物理性标准也各异。一般要求底层树脂及找平材料的正拉结强度大于2．5 MPa且不小于被加固混凝土拉结强度的标准值，而浸渍树脂和粘结树脂性能指标则应达到表2的要求。
2.3碳纤维布的加固原理
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结材料将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，以提高结构构件的承载(抗弯、抗剪)能力。用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度约为普通钢材的10倍。但碳纤维材料织成碳纤维布后，碳纤维丝很难完全共同工作，在承受荷载时，各碳纤维丝先后达到抗拉极限并逐渐断裂，直至整体破坏，而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高了碳纤维布的抗拉强度。因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键作用。
3．碳纤维布加固旧桥特点
3．1 不增加恒载及断面尺寸
碳纤维布的自重仅为200～300g／m2，设计厚度为0．111～0．167mm，环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，对整个结构重量及桥下净空的影响微乎甚微，可忽略不计。同时，碳纤维布可以多层粘贴。根据补强的要求，碳纤维布可以在一个部位重叠粘贴，充分满足补强的要求。这一优点更是传统补强方式所难以比拟的。
3．2可适应不同构件形状，成型很方便
斜、弯、坡及异型结构的补强，采用传统的方法，施工难度极大，采用碳纤维布补强法，利用碳纤维布的随型性极强的特点，可以随结构外形变化任意施工，从而降低施工难度，减少施工成本，缩短施工工期，产生巨大的社会及经济效益。
3．3施工简便
特别是当箱梁内部的作业空间受到限制时，碳纤维布加固方法是可选择的一种方法。该法工艺简便，无需大型设备、模板、夹具及支撑，操作起来简单易行，因而施工时所需工作面小。在作业空间受限制时，该优点是其它加固方法无法比拟的。
3．4采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤
碳纤维布加固补强系采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固螺栓及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏，更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力索发生冲突而引起新的问题。
3．5能有效地封闭混凝土的裂缝
碳纤维布(片)粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝上的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
3．6碳纤维布(片)具有优良的耐化学腐蚀性
碳纤维布(片)是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性环境时，其寿命也较长。因而碳纤维布加固法，在不利环境下较其它方法更显出其优异性。
3．7 不影响结构的外观
碳纤维布(片)的厚度很薄，粘贴尉化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料，而不影响结构的外观。
4.碳纤维布加固旧桥施工工艺与要求
4．1 施工工艺
4．1．1施工前的准备作业
4．1．2基面处理．
(1)混凝土表面的劣化层(如浮浆、风化层等)要用砂轮机进行清除和打磨；
(2)基面的错位与凸出部分要磨平，转角部位要进行倒角处理：
(3)裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。
4.1.3基面的清洗
(1)先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气除去粉尘；
(2)用丙酮或无水酒精擦试表面，也可用清水冲洗，但必须保证其充分干燥后才能进行下一道工序的施工。
4.1.4涂刷底胶
(1)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，对已失效的坚决不能使用，以确保粘接质量；
(2)用滚筒或刷子均匀地涂抹在基面上，粘度较高，不能涂得太厚；
(3)底胶硬化后，在表面有凸起部分时，应除去重涂；
(4)待底胶指触干燥后，进入下道工序。
4．1．5粘贴面的修补
注意一次调和量在可使用时间内用完，超过时间的绝不能使用，注意直横均匀涂抹，自然风干。如在冬季施工，粘贴面要剐磨光机或砂纸打光。
(1)若发现粘贴面上有凹凸部位，应用找底胶进行修补，保证粘贴面的平整，以确保加固效果。
(2)待找平胶指触干燥后进人下一道工序。
4．1．6粘贴碳纤维布
(1)在待粘贴面上划出各层位置；
(2)依设计尺寸裁剪碳纤维布，应根据现场施工经验和作业空间确定下料长度，若需要进行接长时，接头的长度应根据实际情况而定，一般不得小于15cm；
(3)下料数量应以当天能用完为准；
(4)粘贴碳纤维布时，应依设计位置由上而下，由左至右有秩序地粘贴，并以滚筒压挤贴片，使碳纤维布与浸渍树脂充分结合，同时以压板去除气泡；
(5)即时观察贴片是否粘贴密实，若发现有间隙或气泡，应及时处理。
4．1．7罩面防护处理
(1)粘贴完碳纤维布后，即时在其表面再直横均匀涂抹一层浸渍树脂，自然风干；
(2)确保贴片表面已充分风干结合后，在其整体涂抹罩面胶或采取其它措施处理，以保证各层胶的耐久性。
4．2粘贴施工要求
4．2．1 对被加固陶件的整面要求
因为用碳纤维布加固混凝土构件是依赖于碳纤维布与构件表面的粘贴效果，所以要求基面的混凝上强度等级不低于C15。同时要求砼加固构件应具有较好的保护层，即基面平整且具有一定强度。对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复，并应将粘贴基面打磨平整、清理干净，且不应存在尖锐楞角和浮灰粉尘，防止碳纤维布的局部剥断破坏和粘贴失效。
4．2．2碳纤维布的粘贴
用碳纤维布加固混凝土构件宜采用薄布多层的粘结方法，使其与粘结材料充分浸润，确保粘结效率。对于受弯构件宜在受拉区沿轴向平直粘贴碳纤维布进行加固补强，并在主纤维方向的断面端部进行附加锚固处理．。
4．2．3碳纤维布的搭接与截断
加固用的碳纤维布一般不宜采取沿主纤维方向的搭接，尤其是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固。根据国内外对碳纤维布与混凝土间粘结锚固的试验结果，粘结应力主要集中于端部100mm范围内，粘结破坏是脆性的，且粘结应力一般不会产生扩展。因此，若碳纤维布确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力最大区段，搭接长度不应小于15cm，且搭援端部应平整无翘曲。多层搭接的各层接口位置不应在同一截面，每层接口位置的净距宜大于200mm。
4．2．4施工时其它应注意的事项
(1)现场气温低于5℃及雨天或可能结露时，应停止施工；
(2)在施工现场，应做好防火等安全措施；
(3)各种胶粘附在皮肤上时，要用肥皂水冲洗，特别是进入眼内，要立即用水冲洗，或接受医生诊治。
4．2．5加固所用的碳纤维布及其配套粘结材料均应有厂家所提供的材料检验证明和合格证。
结束语
综上所述，粘贴碳纤维布新技术是加固钢筋混凝土结构行之有效的方法，值得推广和应用。
参考文献
[1]贺栓海．桥梁结构理论与计算方法[M]．北京：人民交通出版社，2003．
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【Absrract】With the development of highway construction, highway bridge has quite a part can not meet the use requirements, has been unable to maintain normal use, and therefore need to take the weight limit, limit access measures, and even had to close the old bridge reinforcement. So take effective reinforcement measures, restore and improve the bearing capacity of the bridge, to continue to service for modern transportation.
【keyword】carbonfiberbridgereinforcement application
中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：
某跨高速公路天桥，设计标准低，不能满足城市中高速发展的车辆通行要求。为不影响高速公路的通行，采用黏贴碳纤维布进行加固。
碳纤维是一种碳经过几千度高温、用特殊工艺制造出的新型建材。在施工中将碳纤维黏贴到混凝土构件表面，使碳纤维与混凝土构件联合受力，起到提高构件承载力的效果。碳纤维具有强度高，耐腐蚀，施工方便，加固后基本不改变构件尺寸。因其材质轻，现场黏贴无需重型设备、施工便利，便于桥下高空作业，适合公路桥梁加固期间不影响正常运营的要求。
一 、碳纤维加固特点
作为一种新型高效的加固技术，碳纤维加固技术具有以下特点:
1、与其它加固方法相比，采用碳纤维布加固法不增加恒载及断面尺寸。碳纤维布的自重较轻仅，设计厚度较薄，加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，不影响结构外观，不减小桥下净空。
2、可根据结构需要制成不同的形状和尺寸，易于成型。因碳纤维布的随型性极强的特点，可以随结构外形变化任意施工，从而降低施工难度，减少施工成本，缩短施工工期。
3、施工简便该法工艺简便。无需大型设备、模板、夹具及支撑，操作起来简单易行。
4、采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤。采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固螺栓及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏。
5、能有效地封闭混凝土的裂缝。碳纤维布粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝土的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
6、碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性。碳纤维布是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受盐害侵蚀环境时，其寿命也较长。
7、不影响结构的外观。碳纤维布的厚度很薄，碳纤维布能在一个部位重叠粘贴，充分满足构件的补强要求。
二 碳纤维的特性
1、碳纤维材料性能碳纤维片具有优异的力学性能，是与它自身的材质属性、成片加工工艺等密不可分的。材料的匀质性:碳纤维束分布排列均匀，加工成片后起到整体均匀受力的作用。
碳纤维片中预浸树脂:一般用于结构补强的碳纤维片是含有预浸树脂的。其作用是使纤维之间的相互约束、相互粘接成为共同受力的整体，碳纤维补强混凝土结构是靠上涂及下涂环氧树脂对碳纤维片的反复渗透来完成的。
2、粘结剂性能:将连续纤维状的碳纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系统粘接材料。它的性能将直接关系到结构(构件)的加固效果。
底层涂料:在处理好的混凝土表面上涂一层很薄的底层涂料，既可以浸入混凝土表面，强化混凝土表面强度，又可以改进胶接性能，从而使混凝土与碳纤维片之间的粘结性得以提高。
找平材料:碳纤维片只有与所加固修补的混凝土表面紧密接触，才可能产生良好的补强效果。在涂敷的底层涂料指触干燥后，必须用找平材料进行找平。找平材料本身具有良好的施工性能与触变性能。施工过程中，找平材料应易于操作，且不随时间的延长而出现明显的变形。
浸渍树脂:浸渍树脂在粘接材料中起着至关重要的作用，它最终将碳纤维片粘贴于经过处理的混凝土表面。它的粘度应控制在一定范围，有利于浸渍树脂顺利地将碳纤维片粘附于混凝土表面，经过车辆的碾压，浸渍树脂浸透碳纤维片。浸渍树脂本身应具有很好的触变性，易于施工且不会发生明显的滴淌现象。
三 、施工步骤
工艺流程包括：施工准备、混凝土表面处理、配制修补胶和胶黏剂、找平、抹曲面、刷胶、贴碳纤维布、表面防护。
1、卸除桥梁荷载，即除去桥面铺装层。
2、混凝土梁表面处理。应清除被加固构件表面的剥落、松散、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。应按设计要求对个别裂缝进行封闭处理。被粘贴的混凝土表面应打磨平整，直至露出混凝土结构新面。混凝土表面应清理干净并保持干燥。
3、涂刷底层结合剂。在已处理好的梁底表面涂刷特殊底层结合剂，并使其浸入混凝土表层，增强碳纤维与混凝土结合力。
4、梁底表面细微找平。在已涂刷底层结合剂的梁底，采用独特的环氧腻子找平材料，对细微处整平，以便碳纤维与混凝土良好结合。
5、粘贴碳纤维。在经过处理后的梁底涂刷特殊的结合材料，将预先裁好的碳纤维粘贴于混凝土表面，碳纤维粘贴后再在其表面涂刷粘结材料。
6、表面防护及涂装。碳纤维粘贴完成后，对表面进行水泥胶浆涂装，保持修补后与修补前及未修补位置的颜色一致性和结构美观。
局部各道工序均有严格的操作要求，操作手必须进行专业培训，必须具有上岗证，承包单位应具有一定的经验和资质证明，以确保“粘贴结合面”的可靠工作
四、注意事项
1、施工宜在温度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。
2、施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。
3、在进行混凝土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；
4、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。
5、按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，注意一次调和量在可使用时间内用完，超过时间的绝对不能使用，以确保粘接质量；底胶硬化后，在表面有凸起部分时，要用磨光机或砂纸打光，补涂前须确认底胶已风干不粘手。
6、粘贴碳纤维布时要从单幅宽度的一侧向另一侧进行粘贴，但粘贴时一定要精细，将气泡消除，确保加固效果。
7、用消泡滚滚压碳纤维布时，可以向一个方向，也可以从中间向两个方向滚动，但不允许来回反复滚动，以免损伤碳纤维，影响粘贴质量。
8、施工过程中应避免碳纤维片材弯折。
9、碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。树脂的配置和使用场所，应保持通风良好，现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
10、碳纤维布的施工应由熟悉施工工艺的专业施工队伍完成，并应精心组织、精心施工。
五、结语
由于碳纤维具有良好的力学性能，高强高效、材质薄、重量轻、施工简便、耐久耐腐蚀性好等优点，是加固混凝土结构的一种好方法，可以提高加固工程的经济效益和社会效益，值得大力推广，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]吴察微，王泽锋.碳纤维布在桥梁加固工程中的应用[J].中外公路，2004，(1)。
【关键词】结构加固；碳纤维布；质量控制
上海市星火开发区银星大楼为一幢十四层的钢砼框剪结构大楼，建筑面积：15000M2。前几年大楼在施工至结构封顶后中途停建，成为一幢烂尾楼。本次大楼改造后使用功能发生改变，对原大楼的基础、柱、梁、板、墙、楼梯等都需要进行加固。结构改造加固中几乎每层楼板、梁、柱都进行了加固，采用了包角钢加固、贴钢板法加固和碳纤维布加固多种方法。
笔者在参加该工程的施工过程中，对碳纤维布加固方法进行了学习和总结，认为这种加固方法是值得借鉴和推广的。
碳纤维布加固修补混凝土结构技术是一种新型的加固技术，主要适用于因设计或施工不当、材料质量不符合要求、使用功能改变、遭受灾害以及耐久性原因而需对钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构进行加固修补的工程。其工作原理是通过结构胶与碳纤维布、混凝土面的粘结力，使固化后的结构胶、碳纤维布与混凝土基体连接成整体而满足碳纤维布的锚固要求。
其主要优点表现在：1、性能稳定，一般无腐蚀问题。2、重量轻，不增加结构静载。3、强度高。4、容易手工操作，不需专门机械设备。
下面具体介绍一下碳纤维布加固修补混凝土结构的施工质量控制方法。
1 基底处理
1.1 混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。
1.2 裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。
1.3 用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R3 10mm）。
1.4 用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
2 涂底胶
2.1 按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。
2.2 用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），再进行下一道工序。
3 用整平胶料找平
3.1 混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补，尽量减少高差。
3.2 转角的处理，应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于10mm。
3.3 整平胶料须固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），方可再进行下一道工序。
4 粘贴碳纤维布
4.1 按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在3m以内。
4.2 配置、搅拌粘贴胶料，然后用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。
4.3 用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使碳纤维布充分浸润胶料。多层粘贴应重复以上步骤，待纤维表面指触感干燥为宜，方可进行下一层碳纤维布的粘贴。
4.4 在最外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。
5 施工构造要求
5.1 碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm。
5.2 碳纤维布的端部在必要时应采取相应的附加措施，如采取钢板固定等。
5.3 粘贴碳纤维布应尽量避开障碍物，如遇无法清除的障碍物而需截断时，在截断部位要予以适当加强处理。
5.4 施工温度要求。根据工艺要求，现场气温应大于等于5℃ ，如果气温低于5℃，应使用适于低温的特殊胶种或采取其它加温处理措施，如气温长时间低于5℃，应暂停施工。
6 工程验收
6.1 工程验收时必须有碳纤维及其配套胶料厂家所提供的材料检验证明。
6.2 每一道工序结束后均应按工艺要求进行检验，作好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。
6.3 施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实现象，应采取针管注胶的方法进行补救。若粘结面积小于90％，则判定为粘结无效，需重新施工。
6.4 对于碳纤维布粘贴面积在1000m2以上的工程，为检验其加固效果应与甲方协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定的设计及使用要求。实验室到现场按1000两组随机进行拉拔试验。本工程一共做了三组拉拔试验，都是造成混凝土破坏，满足要求。
7 结论
本工程目前已交工有5年，根据回访结果及建设单位的反映，碳纤维加固的工程质量良好，未出现碳纤维布脱落或开裂、梁板裂缝现象，使用良好，满足设计及规范的要求。
通过对银星大楼加固工程实例的施工操作，深深体会到碳纤维布结构加固技术的各项优点，该工程施工时，在确保安全的前提下，仅使用了简单的脚手架，而且，碳纤维布裁剪非常方便，可以根据形状及尺寸随意裁剪，在各种支架的遮挡处可以随意穿过，施工非常方便。由此可见，碳纤维布加固技术的优点很明显，应用前景很光明。
参考文献：
[1]《建筑结构加固工程施工质量验收规范》
[2]《碳纤维布加固修补结构施工及验收规范》
关键词：碳纤维布 桥梁加固 计算要点 质量控制
中图分类号：K928文献标识码： A
常见的桥梁加固方法有增加截面、粘贴钢板、粘贴碳纤维布、体外加固等，碳纤维布作为一种加固技术，以其良好的力学性能、施工方便、周期短等特点，被越来越多的采用。
1、材料特点
碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的，是一种力学性能优异的新材料，在我国近年来发展迅速，碳纤维复合材料已经在各个领域得到广泛的应用，主要有航空航天、汽车、新能源开发、结构加固、休闲用品等。
碳纤维布是碳纤维复合材料（CFRP）的一种，其加固原理是采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在结构构件表面，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性，达到对结构进行加固的目的。
2、碳纤维布加固的优点
1）材料优点
碳纤维布是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性，具有较好的耐热性，使用寿命较长；碳纤维布抗拉强度高，是普通钢材的10倍左右；重量轻，密度只有普通钢材的1/4；基本不增加结构自重及截面尺寸。
2）施工优点
碳纤维布柔性好，易于裁剪，适用范围广，可根据结构尺寸进行随便变化；施工方便、节省空间，不需要现场固定设施；碳纤维布直接粘贴于需要加固结构表面，对原结构没有损坏，不影响结构的外观。其耐腐性好，适用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性的环境。
3、计算要点
目前，采用碳纤维布加固桥梁的计算采用估算的方法，将碳纤维布近似换算成一定用量的钢筋，然后根据原结构的受力情况、尺寸及配筋、现场条件等，结合设计人员的工程经验，对结构进行受力分析和理论计算，有条件的工程可根据专业检测部门的检测结果进行计算。估算公式：
Afe=As(Ry/Rcf)
式中：Afe――碳纤维布有效截面（面积）；
As――为抵抗不足弯矩所需的钢筋面积；
Ry――钢筋的抗拉设计强度；
Rcf――碳纤维布抗拉设计强度。
而实际采用的截面，在计算的有效面积基础上需要考虑一定的折减系数km，计算公式：
Af=Afe/ km
式中：Af――碳纤维布实际截面（面积）；
km――折减系数。计算公式：
式中：――碳纤维布弹性模量设计值（MPa）；
和――碳纤维布层数和单层厚度。
碳纤维布主要力学性能指标以及单位宽度的截面面积和计算厚度参考相关规范。
4、质量控制
碳纤维布加固桥梁的施工工序：施工准备――结构表面处理――刷粘结剂――粘贴碳纤维布――养护及其他涂料等。针对不同的工序，质量控制可分为施工前、施工中、施工后控制。
1）施工前控制
施工前控制主要在施工准备阶段，根据施工图纸进行现场定位，对设计采用的碳纤维布以及粘结剂进行采购及存储。需要注意的是所有进场材料，包括碳纤维材料和粘结剂，必须符合质量标准，并具有出厂产品合格证，符合工程加固补强设计要求。同时，碳纤维布在运输、储存中不得受挤压，以免碳纤维受损，也不得直接日晒和雨淋，胶结材料应阴凉密闭储存。
2）施工中控制
施工中控制主要在结构表面处理、刷粘结剂以及粘贴碳纤维布阶段。施工中控制是碳纤维布桥梁加固工艺质量控制的重要环节。需要注意的是：
a）结构表面处理：将结构表面破损的部分清除干净，裂缝等修补符合规范要求。
b）涂刷粘结剂：粘结剂根据厂家配合比和工艺要求进行调配，均匀涂刷于需要粘结的砼表面，应涂刷均匀、不得漏涂，严禁在不适合气温条件下施工，添加溶剂稀释后的涂料应在规定时间内用完。
c）粘贴碳纤维布：粘贴碳纤维材料之前，首先应确认粘贴表面干燥、无粉尘。碳纤维布应按设计要求尺寸裁切，根据施工图纸要求迅速粘贴到位。用滚筒沿碳纤维布受力方向多次滚压挤出气泡，使得碳纤维布与结构表面紧密粘结。
3）施工后控制
施工后控制主要在养护以及检验和验收阶段。需要注意的是：
a）养护及其他涂料：碳纤维片粘贴后自然养护24小时，达到初期固化，外层涂料可结合结构物外观确定是否涂刷。
b）检验和验收：对碳纤维材料规格，粘贴位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合图纸及规范要求进行检验，检查碳纤维布有无空洞或气泡，如果存在这些现象，应进行修补。
5、工程实例
崇明岛某桥梁，管理人员发现梁板底部有异常裂缝，根据检测中心的《桥梁承载能力监测评定报告》，报告中指出该桥桥梁跨中截面受拉钢筋应变校验系数大于规范规定的限制值，应进行加固。
经过计算，采用两层碳纤维布进行加固，碳纤维布的宽度同梁宽，主要力学性能指标见下表：
在同等受力情况下，碳纤维布加固方法比其他加固方法施工容易，而且不增加结构自重以及截面尺寸，保持了结构原状。
6、结束语
碳纤维布作为一种新材料，其特点是施工难度低、施工成本少、施工工期短，是桥梁加固比较有效的方法，值得推广应用。需要注意的是设计计算时，假定碳纤维布与结构没有剥离的情况，因此，在粘贴碳纤维布时，一定要控制施工质量，使粘结剂充分渗入纤维之间的缝隙内，确保这一假定成立。
参考文献：
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[6]JTG D60―2004，公路桥涵设计通用规范；
[7]JTG D62―2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；
[8]单成林，旧桥加固设计原理及计算示例，人民交通出版社，2007年；
关键词：结构加固；碳纤维布；胶粘剂；粘贴；施工控制；
随着社会的快速发展，在建筑业中有越来越多建筑结构需要提高承载力及延长寿命，目前一种比较新型的结构加固技术，利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，采用碳纤维布加固的优点在于以下几点：1、碳纤维具有强度高，自重轻的优点，如高强度Ⅰ级单向织布，抗拉强度标准值≥3400MPa，是普通钢材的10倍，单位面积质量≤300g/，密度只有普通钢材的1/4。2、施工方便快捷，适用范围较广，施工工期较短，自重轻基本不增加结构自重及截面尺寸，便于裁剪，柔性较好，适合各种形状。3、易于操作，经济效益较高。
我国碳纤维加固的应用实践先于理论，相关的技术不十分成熟，当前只有GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》、CECS146：2003《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》推荐给工程设计、施工、检测、使用单位采用。为确保碳纤维布加固结构技术应用的工程质量，结合工程加固实际状况来介绍碳纤维布加固应用及施工控制技术。
1、工程概况及方案的选择设计
某公建综合大楼为20层框剪结构，框架梁柱采用HRB400级钢筋，由于四层的使用功能的改变，导致荷载增大使四层的局部梁将不能满足设计要求而需要加固。根据实际情况，设计了四种方案：1、采用钢筋混凝土将梁截面加高，但施工复杂进度较慢，且减少了空间尺寸。2、采用预应力加固梁截面，由于空间限制，所用的施工设备无法完成，且不经济。3、采用贴粘钢板或碳纤维加固，二者施工都方便易操作，施工工期短，但碳纤维抗拉强度比钢板高很多且耐腐蚀性好。经过方案论证和经济技术可行性比较，最终采用梁下碳纤维材料进行加固，梁的负弯矩处采用贴粘钢板加固。
梁的跨度为12m，b×h=400×750，HRB400级钢筋，梁底受拉钢筋面积ASo=2122mm2，，,受压A'So=982，混凝土强度等级为C35，梁底最大正弯矩为M=670KN.m，梁的抗剪能力满足设计要求，由于新楼还没有投入使用，上面无活荷载。
采用《混凝土结构设计规范》GB50367-2006第9.2.3条进行正截面抗弯加固计算：
M≤a1fcobx(h-x/2)+f 'yoA'so(h-a')-fyoAso(h-ho)
670×106≤1.0×16.7×400x(750-x/2)+360×982(750-35)-360×2122×(750-715)
所以x2-1500x+13295.3=0 解得 x=94.6 ≥2a'
因新建大楼无活荷载，不考虑二次受力影响，取Σfo=0
Φf=(0.8Σwh/x-Σw-Σfo)/Σf=（0.8×0.0033×750/94.6-0.0033-0)/0.01=1.76
当φf＞1.0时，取φf＝1.0
又有规范GB20367-2006第9.2.3-2式得：
α1fcobx=fyoAso+φfffAfe-f'yoA'so
1×16.7×400×94.6=360×2122+1.0×2300Afe-360×982
Afe=96.32
预估计采用0.167规格的碳纤维布，则应粘贴的碳纤维布，宽度为B=96.3/0.167=576.6＞400
取二层粘贴纤维布，根据规范GB20367-2006第 9.2.4-1、9.2.4-2有 Af=Afe/km
Km=（1.16-nfEftf）/308000=（1.16-2×2.3×105×0.167）/308000=0.91
因km≤0.9 取km=0.9Af=96.3/0.9=1072
实际宽度为Bcf=107/2×0.167=320
因此选用高强度Ⅰ级碳纤维布厚度0.1672层，宽350规格的碳纤维布即可满足要求。
构造要求：为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力，在梁端每侧粘贴250宽U型粘贴的粘贴高度应至板底面，并在上端粘贴纵向碳纤维布压条，宽度为100。
2、碳纤维布及加固用胶粘剂的控制
为了能保证结构加固工程的安全可靠性，首先确保所使用的碳纤维布、胶粘剂质量的可靠性。按照设计要求，选用碳纤维布和胶粘剂。进场时应提供国家质量监督机构提出的型式检验报告。根据施工单位与监理单位共同确认的抽样方案，进行现场见证取样，并进行送检。取样时应对外观质量进行检查，主要项目有：
①纤维排列均匀，不能有皱褶，小束应直顺，不得有零乱歪斜现象。
②尺寸偏差长度不准出现负偏差，宽度允许偏差在±0.5%。
③不得有断经缺纬脱纬现象。
根据设计方案的设计计算所使用的参数，主要有Ef( 碳纤维受拉弹性模量)、f f（碳纤维抗拉强度设计值）胶粘剂的粘结强度，结构胶粘剂主要承重结构构件粘结，长期承受设计应力和环境作用，所以其主要承受抗拉抗压抗剪等作用。因此材料进场后，抽样送检，做针对性的性能指标材料复试检验，在材料进场时做了如下复试检测，符合要求后再使用于本工程：
1碳纤维布现场检测指标（高强度Ⅰ级）
检测项目 计量单位 技术要求 检测结果 单项评定
抗拉强度标准值 MPa ≥3400 3443 合格
受拉弹性模量 MPa ≥2.4×105 2.59×105 合格
伸长率 % ≥1.7 2.32 合格
2碳纤维布浸渍胶粘现场检测指标(A级胶)
性能项目 技术要求 检测结果
抗拉强度MPa ≥40 59.5
受拉弹性模量MPa ≥2500 2899
伸长率% ≥1.5 2.0
抗拉强度 ≥7.0 76.1
钢一钢拉伸抗剪强度标准值MPa ≥14 16.6
3底胶的现场检测性能指标
性能项目 技术要求 检测结果
与混凝土的正拉粘结强度MPa ≥2.5且为混凝土内聚破坏 4.0混凝土内聚破坏
钢-钢拉伸抗剪强度MPa ≥14 7.1
3、施工过程控制：
3.1施工流程：
1准备工作2基层处理3涂敷基底胶4绘制碳纤维布的布设图5裁剪碳纤维布6铺贴基准放线7确认基底胶面状态8搅拌浸渍胶脂9涂浸渍胶10铺贴碳纤维布11表面涂浸渍胶12二层粘贴碳纤维布重复7~11。
3.2碳纤维布加固施工过程的要点：
碳纤维布加固施工过程，主要是基层的处理和碳纤维布的粘贴过程，如果这两个过程控制不当，将直接影响加固的效果，所以在施工前对操作人员技术人员进行认真的技术交底，对每道工序严格按照方案和规范要求执行。混凝土结构的表面强度较低或污染较重，它与纤维布的粘贴强度就会很低，易发生脆性的剥离破坏，使得纤维布不能充分发挥作用。
3.2.1混凝土结构的表面处理：
①清除加固区域混凝土表面所需加固部位的剥落、疏松、蜂窝等劣化混凝土，露出混凝土结构层，如有严重凹凸不平处，用专用修复，再用手提砂轮机磨平。
②将被粘贴的混凝土面打磨坚实平整，除去表面浮浆，油污等杂质直至露出混凝土新面，特别模板接缝处需打磨平整、圆滑、自然，不得有急弯或凸出，在梁的阳角处另需磨掉棱角打磨成R≥20弧形角。
③确保处理好的混凝土表面保持干净干燥。不得有灰尘油污等二次污染，否则应重新进行处理，下道工序施工前应用吹风机将混凝土表面清理干净。
3.2.2涂刷底层树脂的控制要点
①将底涂的主剂和固化剂严格按厂家工艺规定的配比进行计量称取，置于干净容器内搅拌均匀，一次的配制量以在可使用时间内用完为准（根据施工时的环境温度，常温一般控制在40分钟内），根据现场实际气温来决定配制量，并要严格控制使用时间。
②施工前再次对加固区域混凝土表面作好仔细检查，确保表面干净干燥，施工时用滚筒或毛刷含底涂树脂，在被粘贴混凝土表面均匀涂布，并注意涂布时不得留下空洞或漏涂，涂层厚度应均匀。
③等待胶固化后，固化时间应根据施工现场气温确定，以手指触感干燥为宜。底涂树脂达到指触干燥后，尽快进行下一步施工。
3.2.3粘贴面不平整修复的控制要点
①仔细观察混凝土表面，查找是否存在凹阴角部位等缺陷，划出需要修补的区域。
②按厂家提供的材料工艺规定配制找平树脂。
③对需要修补的凹陷部位用找平材料填补密实、平整，尽量不应有棱角或凸起。
④将转角或阴角部位用修复材料修理成光滑的圆角，半径不应小于20。
⑤将修复后的粘贴面再进行平整打磨一次，并清理干净待用。
⑥宜在找平材料指触干燥后尽快进行下一道工序的施工。
3.2.4粘贴碳纤维布的控制要点
①将碳纤维布用剪刀依据设计尺寸裁切并小心放置，避免弄脏和损坏。同时在加固粘贴区域按设计尺寸进行弹线，确保粘贴位置准确无误。
②将浸渍树脂的主剂及固化剂按规定比例称重后搅拌均匀待用，一次配制不宜过多，应于40分钟内用完。
③用滚筒或毛刷含浸渍树脂在混凝土表面所粘贴区域均匀涂布，涂布时应注意浸渍胶不宜过多或不足，以免引起涂布不均或漏涂。在搭接捌角部位处适当多涂抹一些。
④将碳纤维布平顺地贴合在均匀涂布浸渍胶的加固混凝土面上，碳纤维布的搭接长度不小于100。
⑤粘贴时开始用手轻压，用滚轮沿纤维方向单向反复滚压碳纤维布，使得浸渍胶充分浸透碳纤维布并除去碳纤维布中残留气泡，滚压时不得损伤碳纤维布，拱起部位及角落容易产生气泡处须用刮刀小心除泡。
⑥在已贴好的碳纤维面层上，用滚筒含浸渍胶重复滚压使碳纤维表面浸润良好。后续施工须待碳纤维粘贴30分钟以上时间方能进行，并注意是否有浮起或错位现象，若有则应用滚轮或刮刀压平修正。
⑦在粘贴二层碳纤维布的部位重复3~6步骤。并在碳纤维布表面均匀涂抹浸渍树脂胶。
⑧如果需要在已粘贴好的碳纤维布表面进行粉刷，为了方便后道工序粉刷牢固则应当在最后一遍浸渍胶初凝前粘撒黄砂或绿豆砂，以使表面毛糙，待糙化表面固化后抹5~10水泥砂浆。
3.3碳纤维施工质量检验及施工效果
每一道工序结束后及时按照工艺要求进行检查，如出现质量问题立即返工处理，做好相关的验收记录。施工温度宜在5~35度范围内，相对湿度不大于70%。
施工结束后的现场质量检点是碳纤维布与混凝土之间的粘结，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，根据回音来判断粘结效果，是否出现空鼓、粘贴不密实的现象。总有效粘结面积不应低于95%，当碳纤维布的空鼓面积小于100002时，可采用针管注胶的方式进行补救，当空鼓面积大于100002时，宜将空鼓处的碳纤维布切除重新搭接贴上等量的碳纤维布，搭接长度应不小于100。【2】
对现场施工质量自查合格后委托具有资质的南京工业大学南京工大建设工程技术有限公司进行现场碳纤维布与混凝土的正拉粘结强度试验，随机抽取一组。
碳纤维布正拉粘结强度检测结果如下：
序号 抗拉强度 抗拉强度平均值
1 2.97 3.01
2 3.14
3 2.93
本综合楼采取碳纤维加固方法施工，从准备到完成只用15天，没有出现任何质量问题，满足了工程的使用功能，达到了良好质量效果。
4、 结语：
通过碳纤维布加固施工实践表明，应用本施工技术是成功的，但在施工过程中应特别关注下列关键技术措施：
1、施工所用的碳纤维布和胶粘剂的质量必须符合设计技术要求。同时须对纤维布与胶粘剂相适配性和安全性进行检验，否则就会导致结构加固工程失败，造成更大的危害。
2、 碳纤维布与混凝土的粘剂质量必须高度重视，首先保证被粘贴的混凝土强度不得低于C20，在粘贴碳纤维布时必须浸透使碳纤维布内和层间达到设计的粘结强度，才能充分发挥碳纤维布的抗拉强度，才能确保承重结构加固后的安全可靠。
参考文献：
1、 GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》
2、 CECS146：2003《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》
【关键词】碳纤维布结构加固 应用前景
中图分类号：TU528.582文献标识码： A
在日益发展的现代建筑中,过去的一些已建成建筑由于当时设计师未能考虑较大的荷载或较朝前的使用功能或由于时间,环境等的影响导致某些结构构件(梁,板,柱)出现不同程度的损伤,损坏或部分实效,但要重新拆掉另行建设则代价较大,故加固该类建筑势在必行,加固方法很多,本文仅介绍一种碳纤维布加固技术.
1、碳纤维布加固技术简介
粘贴纤维复合材加固修复混凝土结构技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，使碳纤维片材承受拉应力，并与混凝土变形协调，共同受力，达到提高构件承载能力的目的，起到结构补强和抗震加固的作用。广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固，以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。
2、碳纤维布加固的原理
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，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工作，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，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。
3、碳纤维布加固技术特点
1）高强高效：碳纤维布拉伸强度一般均超过3000MPa，拉伸弹性模量超过2.1×10^5MPa，与钢筋的弹性模量相近，适合于混凝土结构的加固修复。
2）施工便捷：碳纤维材料轻质、柔软、易粘贴，比重只有钢铁的1/4， 厚度小于0.5mm。故可以在基本不增加原结构自重及截面尺寸的情况下，发挥强大的补强效果。
3）养护时间短：常温下加固完工后72小时可以受力。
4、适用范围
1）适用于房屋建筑、铁路工程、公路工程、港口工程和水利水电等工程中混凝土结构的加固和砌体结构、木结构加固中的共性技术。
2）梁板受拉受弯加固、柱的抗震加固、构件抗剪加固。
3）采用碳纤维加固的混凝土结构，长期使用的环境温度不应高于60℃。处于特殊环境（腐蚀、放射、高温等）下的混凝土结构进行加固时，尚应遵守国家现行有关标准的规定，并采取相应的防护措施。
4）施工宜在环境温度为5℃以上的条件下进行，并应符合配套树脂胶要求的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应采用适用于低温环境的配套树脂或采取升温措施。
5）被加固混凝土结构构件的现场实测混凝土强度等级不应低于C15。
碳纤维片材的主要力学指标
性能项目 碳纤维布 碳纤维板
抗拉强度标准值Fcfk ≥3000Mpa ≥2000Mpa
弹性模量Ecf ≥2.1x10^5Mpa ≥1.4x10^5Mpa
伸长率 ≥1.5% ≥1.5%
说明：1、单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于150g/㎡，且不宜高于450g/㎡。
2、碳纤维板的厚度不宜大于2.0mm，宽度不宜大于200mm，纤维体积含量不宜小于60%。
5、施工工艺流程
1）放线定位 ：首先熟悉施工图纸，明确加固部位及范围，然后在构件上弹线（其轮廓线要大于实贴尺寸20mm以便打磨）；
2） 混凝土表面处理：为了保证粘贴密实，在不影响原结构的基础上，采用先人工后机械打磨的方法，剔除表面灰层与混凝土的接触面，混凝土面平整度每米不大于4mm，同时要剔除粘贴面上的木屑、油污等杂物，磨去混凝土表面的附着物，露出混凝土新面。再用脱脂棉丝擦拭混凝土粘贴面，去除表面浮灰，然后用脱脂棉丝沾丙酮（纯度80%以上），擦拭2-3遍，最后在粘贴前再清洗一次混凝土表面，处理结果以表面无灰尘、油污为准。
3）裁剪下料：按照设计尺寸并结合实际情况将碳纤维布准确下料，要求不乱丝、不断丝。
4）涂刷底层树脂 ：按照产品工艺规定配制底层树脂，表面指触干燥后立即进行下道工序。
5）找平处理：混凝土表面凹陷部位用专用找平材料填补平整，且不应有棱角，纤维布通过的转角处，用找平材料修复成光滑的圆弧，半径不应小于20mm。表面指触干燥后立即进行下道工序。
6）粘贴：按照产品工艺规定配制粘贴树脂，将纤维布表面擦拭干净无粉尘后立即涂刷粘贴树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm，将涂有粘贴树脂的纤维布固定在需要粘贴的位置，用橡皮滚筒顺纤维方向平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空鼓。当平行粘贴多层纤维布时，其间距应大于5mm。粘贴两层纤维布时，应连续粘贴，如不能立即粘贴，需在粘贴前对底层纤维布做好清洁工作。粘贴碳纤维后需对粘贴层进行防火处理。
6、检验与验收
碳纤维布与混凝土之间的粘贴质量必须保证其有效粘贴面积大于95%，施工质量满足《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》
7、结语：