碳纤维加固工程

碳纤维加固被使用在混凝土结构加固修补中源于20世纪80年代的日、美发达国家。这项技术出现在我国比较晚，直到90年代有关部门才开始碳纤维加固技术的研究和使用。但就目前来说的话，随着我国的交通事业和经济建设飞速发展，加固技术也是飞速发展并且日趋的走向成熟，这其中除了碳纤维加固还有粘钢加固、玻璃加固等一系列加固技术。碳纤维加固和粘钢加固在工程中都是比较重要的加固施工方案，两者各有其优点，在很多的工程中都要用到这两种方案。

碳纤维加固其原理用专业术语讲就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，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土共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。

简单点说就是用同一方向排列的纤织物，在常温狭隘用环氧树脂胶粘贴于混泥土结构表面，使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法。

随着材料科学的发展，纤维材料于土木工程中的应用成为国内外研究的热点，纤维材料中的碳纤维用于加固补强混凝土结构有着其自身的技术优势：

1、高强（可以充分的利用其高强度、高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善受力性能，达到加固的目的）。

2、耐腐蚀性及耐久性（碳纤维材料化学性质十分稳定，不与酸碱盐等化学物质反应）。

3、基本不增加结构尺寸及自重（与传统的粘钢加固不同，碳纤维质轻而薄，所以碳纤维加固可以在不增加构件荷载前提下完成设计及使用的需要）。

4、使用面广（碳纤维是一种柔性材料，质轻而薄，且可以任意裁剪）。

5、便于施工（节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，主要机具只需要砂轮切割机、角磨机、滚刷等，一般在2～4台即可满足工程要求）。

6、不受原结构形状限制

因为以上特点，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。

碳纤维加固的操作要点：

1． 混凝土表面处理1 将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净。2 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。3 裂缝修补：缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。4 打磨：将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修复后的构件表面尽量平顺。5 清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。

质量要求

1． 所有进场材料，包括碳纤维材料和胶结材料，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。2． 碳纤维材料在运输、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。3． 各工序的施工质量，由技术人员负责指导、监督，每一道工序完成后提请技术员检查、认可后，才能进行下道工序。4． 涂底层涂料涂料应涂刷均匀、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。温度低于7℃，相对湿度RH<85%，混凝土表面含水率在8%以下，无结露现象时，必须使用改性环氧树脂。5. 构件表面残缺修补构造物表面小孔、内角必须用环氧腻子修补平整，腻子涂刮后，表面仍存在的不平糙纹，应再用砂纸磨平。6. 粘贴碳纤维①贴碳纤维材料时须符合下述条件：a、碳纤维材料应按规定裁切。b、气温、空气湿度、构件表面含水率等符合要求。c、底层涂料及腻子达到指触干燥（树脂表面达到固化硬结）。d、粘结树脂的类型与施工时的气温适合，主剂和固化剂、固化促进剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀，一次调和量应在规定时间内用完。②碳纤维粘贴的质量检验标准。a、下涂和上涂渗浸入碳纤维束良好。b、碳纤维粘结严实。c、对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10个可认为合格；若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行补修。对于直径在30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需进行补修。d、顺纤维方向搭接长度不小于20cm,各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，层间必须错开至少50cm。e、碳纤维材料规格，粘贴位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合规定。

碳纤维加固原理

加固抗弯构件。

将碳纤维材料用于建筑中的弯曲构件中，可以提高构件的抗弯能力，并可以对传统钢筋材料进行补充或替代。在构件受到外界作用力时，如果应力较小，未造成开裂现象，则构件和碳纤维的应变都很小，如果作用力较大，使得构件出现开裂，碳纤维就会发挥作用，碳纤维的应变会增加，抑制构件开裂的趋势，如果外力继续增加达到了钢筋的屈服点，此时钢筋失去其作用，而碳纤维由于受到巨大外力的作用，应变增加表现出超高强度的特征，使得材料的整体抗弯能力得到大幅度提高。

加固抗剪构件。

在受到剪切作用力频繁的构件中，碳纤维可以起到箍筋的作用， 使得材料在受到外界较大剪切力作用时，可以对构件提供有效的约束作用，不至于在短时间内遭到破坏。