碳纤维布加固的应用

碳纤维布加固技术于国内早通过的规范是《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146：2003，现已经被新的国家标准规范《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013代替,使用碳纤维加固技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，形成一个新的复合体使增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力。增大结构的抗拉或抗剪能力，提高强度、抗裂性、结构的延性和抗震加固的作用。

碳纤维加固适用范围

纤维类材料（碳纤维布、碳纤维板、芳伦纤维及玻璃纤维）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。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。

施工工艺：表面处理→涂刷底胶→修补找平→胶料配制→粘贴碳纤维→表面防护→检验

施工方法

1.施工准备

1)施工前应认真阅读设计施工图，按设计图纸，在加固部位放线定位。

2)应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际情况，拟订施工方案和施工计划。

3)应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。

2.混凝土表面处理

1)应清理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)被加固构件表面打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。并用修复材料将表面修复平整。

3)应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。

4)表面打磨后，应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清理，并保持干燥。

3.配制并涂刷底层树脂

1)应按产品生产厂提供的工艺规定配制底层树脂。

2)应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。宜在底层树脂表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。

4.粘贴面找平处理1)应按产品生产厂提供的工艺规定配制找平材料。

2)混凝土表面修补应选用丙酮将表面浮尘擦去，有凹陷处，应使用修补胶找平；有段差或转角部位，应抹成平滑曲面。

3)转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧，半径不应小于20mm。

4)用刀头宽度≥100mm的刮刀对凹坑实施填塞修补、找平，找平程度按眼观目测无明显的刮板或刮刀痕迹纹路平滑为准。

5)宜在找平材料表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。

5.碳纤维布（板）剪裁

1)按设计规定尺寸剪裁碳纤布，切记必须满足设计尺寸，严禁斜切碳纤布，并防出现拉丝现象。

2)保证剪裁后的碳纤维加固向与粘贴部位的方向一致。

3)剪裁成型的碳纤维注意保护洁净不受污染。

6.配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂

1)配制粘结剂前应仔细阅读其使用说明书。

2)按粘贴面积确定每次用量，以防失效浪费。

3)严格按重量比计量使用配制。

4)按厂家配合比和工艺要求进行配制，且应有专人负责。搅拌应顺时针一个方向搅拌，直至颜色均匀，无气泡产生，并应防止灰尘等杂质混入。

5)调制好的粘结剂抓紧使用。

7.粘贴碳纤维材料

粘贴碳纤维布

1)粘贴碳纤维前应对混凝土表面再次擦拭，确保粘贴面无粉尘。

2)混凝土表面涂刷结构胶，必须做到涂刷稳、准、匀的要求，即：稳，刷涂用力适度，尽量不流不坠不掉；准，涂刷不出控制线；匀，涂刷范围内薄厚较一致。

3)碳纤维布粘贴时，同样要稳、准、匀，核心要求做到放卷用力适度，使碳纤维布不皱、不折、展延平滑顺畅。

4)滚压碳纤布必须从一端向另一端滚压，不宜在一个部位反复滚压揉搓，滚压中让胶渗透纤维布，做到浸润饱满。碳纤维布需要搭接时，必须满足规范要求≥100mm。

5)多层粘贴时，应在碳纤维织物表面指触干燥后立即进行下一层的粘贴。如超过40分钟，则应等12小时后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。

8.粘贴碳纤维板

1)应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板，并按产品生产厂提供的工艺规定配制粘结树脂；

2)应将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。当需粘贴两层时，底层碳纤维板的两面均应擦拭干净；

3)擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂，树脂层应呈突起状，平均厚度不应小于2mm；

4)应将涂有粘结树脂的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使树脂从两边挤出，保证密实无空洞。当平行粘贴多条碳纤维板时，两条板带之间的空隙不应小于5mm；

5)需粘贴两层碳纤维板时，应连续粘贴。当不能立即粘贴时，再开始粘贴前应对底层碳纤维板重新进行清理。

6)表面防护当需要做表面防护时，应按有关规范的规定处理，以保证防护材料与碳纤维之间粘结可靠。

8.1碳纤维片材加固混凝土结构原理

构件外部粘贴碳纤维片材加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征，应用配套树脂将碳纤维片材粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位，以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。

8.2外部粘贴碳纤维加固法的加固原理与粘贴钢板加固基本相同，是利用其配套树脂的抗剪切强度将混凝土构件承担的荷载传递给碳纤维片材，使后粘贴碳纤维片材和原钢筋混凝土构件共同承受外部荷载作用力的一种加固方法。

8.3 因同属构件外部粘贴加固，碳纤维加固混凝土结构也存在应力滞后、应变超前和卸荷的问题。设计施工时可根据直接卸荷和间接卸荷的适用范围来确定采取不同的卸荷方式。

8.4 外部粘贴碳纤维加固与外部粘贴钢板加固优缺点分析比较：

①碳纤维材料本身相对比强度高、重量轻，加固施工后基本不改变原结构的外型尺寸，同时基本不增加原结构自重；

②碳纤维加固施工工艺流程简单，施工工期短、效率高。

③碳纤维自身弹性模量高，加固后对温度裂缝、锈胀裂缝等细微变形控制效果较好。

④碳纤维加固几乎不用栓锚固定和外物加压，对混凝土原结构几乎没有破坏。

⑤采用碳纤维加固法加固施工后，装饰施工时无须处理界面，只在碳纤维片材施工后工序时洒砂粘贴即可。

⑥碳纤维加固双层或三层粘贴时，因自身厚度较薄，几乎没有因厚度增加的剪力力矩影响，所以加固效果较好。

⑦碳纤维布材因其材料自身的柔韧性、可缠绕性，对狭窄工作面的加固施工加固效果独特。

⑧碳纤维布材为各向异性材料，加固设计时一般只是利用其纵向的高强来补强钢筋混凝土构件的拉弯强度，对于抗压构件和受力复杂的构件加固效果较差。

⑨碳纤维加固一般不能补强构件的刚度，用板材补强造价较高，其综合效果不如粘贴钢板或型钢加固。

9碳纤维加固适用范围

9.1本加固方法普遍适用于房屋建筑和一般构筑物中承受静力作用的一般受弯及受拉构件，对于受压构件、刚度不足构件、承受动荷载的结构构件均不适合使用。对砌体结构、木结构和钢结构构件加固中也可以应用。

9.2 采用碳纤维片材加固的混凝土结构，长期使用环境温度一般不能大于60°C，特殊环境下采用此技术，必须采取相应的防护措施。