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)國家。這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)在我國比較晚，直到90年代有關(guān)部門才開始碳纖維加固技術(shù)的研究和使用。但就目前來說的話，隨著我國的交通事業(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業(yè)術(shù)語講就是將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料，用環(huán)氧樹脂粘結(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。

簡單點(diǎn)說就是用同一方向排列的纖織物，在常溫狹隘用環(huán)氧樹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：

1、高強(qiáng)（可以充分的利用其高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)來提高結(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，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(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。

建筑碳纖維結(jié)構(gòu)加固方法包括外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、加大截面加固法、 預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法、錨釘粘貼鋼板加固法

   1. 外包型鋼加固法：采用外包型鋼，少許增大了構(gòu)件截面，對(duì)結(jié)構(gòu)截面抗彎剛度E1的提高有所幫助，但是真正的效能是型鋼增大了截面外緣承受應(yīng)力的能力。

　　2. 粘貼鋼板加固法：粘貼鋼板也是增大了構(gòu)件截面，對(duì)結(jié)構(gòu)截面抗彎剛度E1的提高有所幫助，但主要效能還是增強(qiáng)了構(gòu)件截面外緣承受應(yīng)力的能力，對(duì)于承受正負(fù)彎矩的梁構(gòu)件，該方法特別有效。

　　3. 加大截面加固法：該方法是結(jié)構(gòu)加固的基本方法，也是理論應(yīng)用到實(shí)踐的很直觀的方法，采用加大截面加固法能夠直觀、有效的增加截面的慣性矩，來降低截面很外緣的應(yīng)力，使截面材料能夠承受該應(yīng)力，達(dá)到加固的目的。

　　4. 預(yù)應(yīng)力加固法：該方法是針對(duì)增強(qiáng)構(gòu)架截面外緣承受應(yīng)力的能力問題，采用體外預(yù)應(yīng)力使構(gòu)件截面產(chǎn)生預(yù)應(yīng)壓力，有比粘鋼粘纖維材料更直接、有效的優(yōu)勢。

　　5. 粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法：按照抗彎設(shè)計(jì)狀態(tài)設(shè)計(jì)建造的構(gòu)件，它的截面所能承受額彎矩，主要體現(xiàn)在構(gòu)件截面外緣的拉應(yīng)力數(shù)值上，為增強(qiáng)構(gòu)件截面外緣承受應(yīng)力的能力，用纖維材料替代鋼板實(shí)施粘貼，可以達(dá)到同等鋼板的效果。

　　6. 錨釘粘貼鋼板加固法：為了使粘貼鋼板的效能得到更好的的發(fā)揮，對(duì)粘貼鋼板加固法進(jìn)行了改進(jìn)，就是在鋼板與混凝土之間增加了異形錨釘，它可以使鋼板與混凝土結(jié)合更加緊密，使鋼板受到拉力，加固完畢后，鋼板的彈性收縮使混凝土受到預(yù)壓受力，使構(gòu)件外緣的應(yīng)力承受能力有更大的提高。

  碳纖維加固操作要點(diǎn)

 1. 涂刷底膠

將配好的底膠（粘結(jié)劑），用滾筒均勻涂刷于需要粘結(jié)的砼表面。

 2.粘貼碳纖維

粘貼碳纖維材料之前，首先應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥。氣溫在-10℃以上，相對(duì)濕度RH>85%時(shí)，如無有效措施不得施工。為防止碳纖維受損，在碳纖維材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過程中。應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷碳纖維材料，每段長度一般以不超過6m為宜。為防止材料在保管過程中損壞，材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂，碳纖維橫向不需要搭接。其施工工藝要點(diǎn)如下：1 粘貼樹脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。2 粘貼時(shí)，在碳纖維和樹脂之間盡量不要有空氣?？捎昧_拉（專用工具）沿著纖維方向在碳纖維材料上滾壓多次，使樹脂滲浸入碳纖維中。

3.養(yǎng)護(hù)

粘貼碳纖維材料后，需自然養(yǎng)護(hù)1-2小時(shí)達(dá)到初期固化，應(yīng)保證固化期間不受外界干擾和碰撞。

4. 涂裝

若加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件需要防火時(shí)， 可在樹脂固化后涂刷耐火涂層。涂裝應(yīng)在樹脂初期固化后進(jìn)行，并應(yīng)遵守所用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)定。

碳纖維加周固傳統(tǒng)加固相比，碳纖維加固用的碳纖維材料加固,而傳統(tǒng)加固用的是混凝土藏面和鋼筋混凝土，不同的加固材料，所起到的作用也是不同的。碳纖維材料取能節(jié)省空間和時(shí)間，施工簡單快捷，又能保證施工的質(zhì)量，采用碳纖維來做建筑加固施工，不但耐腐蝕和耐久性能好，而且能夠大大提高建筑物的使用壽命,這是對(duì)建筑加固來說是很l重要的

碳纖維加固依靠自身的特性應(yīng)用到各類 [業(yè)與民用建筑物，建筑物的防震、防裂和防腐都需要碳纖維來加固，與傳統(tǒng)加固技術(shù)相比，硬纖維加固技術(shù)發(fā)展速度越來越快,而且應(yīng)用到建筑加固中也越來越多,在建筑加固中的前景被一致看好。常應(yīng)用到的地方有混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁以及建筑物的梁、柱和面板加固。

碳纖維能夠運(yùn)用到建筑加固中去,依賴的是碳纖維材料的特性,很多的加固材料特性就決定了加固的用途。碳纖維材料的種類也不少,不同品種的碳纖維,其所發(fā)揮的作用是有差別的。在房屋加固的時(shí)候,對(duì)碳纖維的選擇必須要注重質(zhì)量，只有質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),加固才能發(fā)揮到應(yīng)有的作用。