碳纖維加固工程

碳纖維加固被使用在混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)中源于20世紀(jì)80年代的日、美發(fā)達(dá)國(guó)家。這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)在我國(guó)比較晚，直到90年代有關(guān)部門(mén)才開(kāi)始碳纖維加固技術(shù)的研究和使用。但就目前來(lái)說(shuō)的話，隨著我國(guó)的交通事業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，加固技術(shù)也是飛速發(fā)展并且日趨的走向成熟，這其中除了碳纖維加固還有粘鋼加固、玻璃加固等一系列加固技術(shù)。碳纖維加固和粘鋼加固在工程中都是比較重要的加固施工方案，兩者各有其優(yōu)點(diǎn)，在很多的工程中都要用到這兩種方案。

碳纖維加固其原理用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)講就是將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料，用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。

簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是用同一方向排列的纖織物，在常溫狹隘用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘貼于混泥土結(jié)構(gòu)表面，使二者作為一個(gè)新的整體，共同受力，是一種非常簡(jiǎn)單且優(yōu)良的加固補(bǔ)強(qiáng)方法。

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，纖維材料于土木工程中的應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，纖維材料中的碳纖維用于加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)有著其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1、高強(qiáng)（可以充分的利用其高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)來(lái)提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性，改善受力性能，達(dá)到加固的目的）。

2、耐腐蝕性及耐久性（碳纖維材料化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)）。

3、基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重（與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同，碳纖維質(zhì)輕而薄，所以碳纖維加固可以在不增加構(gòu)件荷載前提下完成設(shè)計(jì)及使用的需要）。

4、使用面廣（碳纖維是一種柔性材料，質(zhì)輕而薄，且可以任意裁剪）。

5、便于施工（節(jié)省空間，施工簡(jiǎn)便，不需要現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，主要機(jī)具只需要砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等，一般在2～4臺(tái)即可滿足工程要求）。

6、不受原結(jié)構(gòu)形狀限制

因?yàn)橐陨咸攸c(diǎn)，碳素纖維作為劃時(shí)代的補(bǔ)強(qiáng)材料，而備受青睞和關(guān)注。

 碳纖維的實(shí)用范圍

在建筑工程中是比較為常見(jiàn)的也是特別為重要的就是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)用碳纖維混凝土可以有效的提高混凝土外墻的質(zhì)量。應(yīng)用碳纖維混凝土可以有效的增加混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力和摩擦力，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。與此同時(shí)，碳纖維混凝土應(yīng)用在混凝土加固中還能夠有效的提高整個(gè)建筑物的耐酸性和耐堿性，保證混凝土結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)不會(huì)發(fā)生太大的變化，防止混凝土裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

碳纖維分類(lèi)及命名

現(xiàn)在炭纖維的主要產(chǎn)品有聚基，瀝青基及黏膠基3大類(lèi)，每一類(lèi)產(chǎn)品又因原纖維種類(lèi)、工藝和炭纖維性能等不同，又分成許多品種。“炭纖維”一詞實(shí)際上是多種炭纖維的總稱(chēng)，因此分類(lèi)及命名就十分重要。20世紀(jì)70年代末期，國(guó)際理論與應(yīng)用化合會(huì)(IUPAC)曾對(duì)炭纖維的分類(lèi)和命名作了規(guī)定。首先用PAN(聚)，MP(中間相瀝青)及VS(黏膠)表示炭纖維的類(lèi)別，再以小寫(xiě)英文字母表示熱處理溫度如lht(表示熱處理溫度，低于1400℃)，hht(熱處理溫度在2000℃以上)，然后再加上表示性能的符號(hào)(如HT表示高強(qiáng)、HM高模、SHT超高強(qiáng)、HTHS高強(qiáng)高應(yīng)變、IM中模及UHM超高模等)。同時(shí)指出，聚基，黏膠基及普通型瀝青基炭纖維均屬難石墨化的聚合物炭，而中間相瀝青基炭纖維及氣相生長(zhǎng)的炭纖維是易石墨化炭。在第三次國(guó)際炭纖維會(huì)議上(1985年，倫敦)。曾建議按力學(xué)性能將炭纖維分成下列5級(jí)。超高模量級(jí)(UHM):　 模量在395 GPa以上；高模量級(jí)(HM):　模量在310～395 GPa間；中模量級(jí)(IM):　模量在255～310 GPa間；超高強(qiáng)度級(jí)(UHT):　 強(qiáng)度在3.5 GPa以上模量在255 GPa以下；高強(qiáng)度級(jí)(HT):　強(qiáng)度達(dá)3.5 GPa。這兩種分級(jí)法都有不足之處?，F(xiàn)在炭纖維產(chǎn)品分類(lèi)由制造商自行標(biāo)明：原纖維種類(lèi)、單絲孔數(shù)、直徑、排列方式(如平行、纏結(jié)、加捻等)，有無(wú)表面處理(及其種類(lèi))，有無(wú)上漿(及漿劑種類(lèi))等。一些重要的商品名稱(chēng)及性能，可見(jiàn)聚基炭纖維和瀝青基炭纖維。