碳纖維布加固之大偏心受壓構(gòu)件
在鋼筋混凝土建筑及橋梁中，偏疼受壓構(gòu)件的使用較多，如梁橋中的墩身、柱根底等。這類結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的一個(gè)一起特點(diǎn)是正截面上效果著軸心壓力和彎矩。
偏疼受壓構(gòu)件由于使用較多，在鋼筋混凝土中也是容易被損壞的構(gòu)件，一般情況下，偏疼受壓構(gòu)件的損壞特征如下：
當(dāng)相對(duì)偏疼距較大，且受拉鋼筋配筋率較小時(shí)，偏疼受壓構(gòu)件的損壞是由于受拉鋼筋首先到達(dá)屈從強(qiáng)度而導(dǎo)致受壓混凝土壓碎，這一損壞稱為大偏疼受壓損壞。其接近損壞時(shí)有顯著的征兆，橫向裂縫展開(kāi)顯著，構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。
當(dāng)相對(duì)偏疼距較小，或雖然相對(duì)偏疼距較大，但構(gòu)件配置的受拉鋼筋較多時(shí)，就有可能首先使受壓區(qū)混凝土先被壓碎。在通常情況下，接近軸力效果一側(cè)的混凝土先被壓壞，受壓鋼筋的應(yīng)力也能到達(dá)抗壓規(guī)劃強(qiáng)度；而離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋仍可能受拉但并未到達(dá)屈從，但也可能仍處于受壓狀況。臨損壞時(shí)，受壓區(qū)高度略有添加，損壞時(shí)無(wú)顯著征兆。這種損壞屬于小偏疼受壓損壞。
在目前的鋼筋混凝土加固辦法中，用張貼碳纖維布的辦法加固大偏疼受壓構(gòu)件使用廣泛。該辦法是經(jīng)過(guò)配套碳纖維膠將碳纖維布張貼于構(gòu)件之上，到達(dá)加固補(bǔ)強(qiáng)的效果。選用碳纖維布加固大偏疼受壓構(gòu)件需要注意的是：
當(dāng)選用碳纖維布加固大偏疼受壓的鋼筋混凝土柱時(shí)，應(yīng)將碳纖維布張貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊際混凝土外表，且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸線方向共同。這是由于碳纖維布不能接受壓力，只能考慮其抗拉效果，因而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將碳纖維布的受力辦法規(guī)劃成僅接受拉應(yīng)力效果。
別的，在大偏疼受壓構(gòu)件加固核算中，對(duì)碳纖維布之所以不考慮強(qiáng)度利用系數(shù)，是由于在實(shí)踐工程中絕大多數(shù)偏疼受壓構(gòu)件均處于受壓狀況。因而，在承載能力極限狀況下，受拉側(cè)的拉應(yīng)變是從受壓側(cè)應(yīng)變轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的，故不存在拉應(yīng)變滯后的問(wèn)題，亦即以為碳纖維布的抗拉強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮。

當(dāng)前在工程結(jié)構(gòu)加固改造市場(chǎng)上，粘貼碳纖維復(fù)合材料加固是當(dāng)下熱門的加固方式，其原因當(dāng)然與碳纖維材料的優(yōu)點(diǎn)有關(guān)：重量輕、強(qiáng)度高、耐酸堿、不占原有建筑空間、施工簡(jiǎn)便、幾乎無(wú)濕作業(yè)等。
結(jié)構(gòu)安全無(wú)小事，在加固材料的選購(gòu)上更是體現(xiàn)得淋漓盡致，加固材料是結(jié)構(gòu)加固中對(duì)安全影響的因素，因此在選購(gòu)中，我們一定要仔細(xì)篩選、謹(jǐn)慎決定，防止一時(shí)疏忽，留下安全隱患。
首先我們要知道碳纖維布有一級(jí)300g、一級(jí)200g、二級(jí)300g和二級(jí)200g四種規(guī)格，有些圖紙?jiān)O(shè)計(jì)說(shuō)明會(huì)直接給出碳布規(guī)格。例如設(shè)計(jì)說(shuō)明中明確提出碳布采用一級(jí)300g，那我們就可以直接跟材料廠家說(shuō)明規(guī)格等級(jí)就可以了。
如果設(shè)計(jì)說(shuō)明沒(méi)有明確提出碳布的等級(jí)規(guī)格，我們可以根據(jù)材料幾項(xiàng)關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行判斷材料規(guī)格等級(jí)。例如提到碳布抗拉強(qiáng)度≥3400MPa、彈性模量230GPa、伸長(zhǎng)率1.6%，那我們就可以確定碳布等級(jí)為一級(jí)，抗拉強(qiáng)度≥3000MPa、彈性模量200GPa，伸長(zhǎng)率1.5%，說(shuō)明碳布等級(jí)為二級(jí)；可以根據(jù)碳布厚度確定碳布的克數(shù)，厚度為0.167mm，碳布為300g/㎡，厚度為0.111mm，碳布為200g/㎡。
當(dāng)碳纖維布和浸漬膠進(jìn)場(chǎng)時(shí)，檢查碳纖維布外觀是否有明顯的不平整現(xiàn)象。在施工過(guò)程中感受膠體是否好用，膠體如果太稠則會(huì)導(dǎo)致施工人員施工體驗(yàn)性不好，并且膠體很難充分浸透碳布，達(dá)到的加固效果，若果膠體太稀，又會(huì)導(dǎo)致浸漬膠流淌，影響粘接效果。
如何選擇好的碳布是一件令人極其的事情，市面上眾多品牌的碳纖維布魚(yú)龍混雜，令人頭暈?zāi)垦５耐瑫r(shí)看起來(lái)似乎都沒(méi)什么區(qū)別。然而不同的產(chǎn)品卻存在較大的價(jià)格差異，部分工程由于采用了劣質(zhì)產(chǎn)品導(dǎo)致加固失效常有發(fā)生，其造成的損失難以估計(jì)，因而值得加固改造業(yè)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和業(yè)主單位予以關(guān)注，需要多方共同做出努力。

粘貼碳纖維布加固與粘鋼加固能否互換？主要是取決于
碳纖維粘貼加固法:碳纖維粘貼加固是指碳纖維材料通過(guò)膠粘劑（浸漬樹(shù)脂）充分浸潤(rùn)、固化，完全粘接固定在構(gòu)件表面，形成堅(jiān)韌的復(fù)合層，從而對(duì)被加固構(gòu)件起到補(bǔ)強(qiáng)作用。要求被加固構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15，且混凝土表面的正拉粘接強(qiáng)度不低于1.5MPa。
粘貼在混凝土構(gòu)件表面的碳纖維，不得直接暴露于陽(yáng)光或有害介質(zhì)中，其表面應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理。被加固的混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用的環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃，如果被加固結(jié)構(gòu)處于特殊環(huán)境（如高溫、高濕、介質(zhì)侵蝕、放射等）中，除按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求采取相應(yīng)防護(hù)措施外，還應(yīng)采用耐環(huán)境因素作用的膠粘劑，并按專門的工藝要求進(jìn)行粘貼。
粘鋼加固:亦稱粘貼鋼板加固，是將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。
粘貼碳纖維布加固和粘鋼加固的形式和加固機(jī)理比較類似，本質(zhì)上相當(dāng)于增加構(gòu)件配筋，在抗剪、抗彎加固中一般可以互相替換。
如果碳纖維布抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為2000MPa，鋼材(Q235)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為200MPa，可按照0.1mm厚碳纖維布相當(dāng)于1mm厚鋼板的原則代換。
但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：碳纖維和鋼材彈性模量基本一致，但碳纖維的抗拉強(qiáng)度是鋼材的10倍左右，所以要充分發(fā)揮加固材料的強(qiáng)度，粘貼碳纖維需要加固構(gòu)件產(chǎn)生更大的形變。也就是說(shuō)，在小變形情況下，粘貼碳纖維加固應(yīng)力滯后顯著，所以當(dāng)構(gòu)件承載力相差較多時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用粘鋼加固；
碳纖維和鋼材彈性模量基本一致，達(dá)到同樣的力值，鋼材截面要大的多，所以粘鋼加固提高構(gòu)件鋼度的幅度要超過(guò)碳纖維加固。也就是說(shuō)，若補(bǔ)充同樣的抗彎能力，構(gòu)件粘鋼加固的撓度、裂縫寬度小于粘碳纖維加固的；
鋼板上可以焊接錨筋，也可鉆孔設(shè)植筋錨固，所以粘鋼加固的錨固方式較粘碳纖維靈活；
碳纖維輕、薄，不需要大型施工機(jī)械，運(yùn)輸儲(chǔ)存、施工簡(jiǎn)便，同樣工程量，粘貼碳纖維施工工期約是粘鋼的40%。碳纖維和鋼材相比，屬惰性材料，不銹蝕，也不易被有害介質(zhì)腐蝕，在惡劣環(huán)境下耐久性好。
碳纖維具有柔韌性，能夠包裹復(fù)雜外形的構(gòu)件，并非很光滑的結(jié)構(gòu)建筑的鋼筋表面基本有效粘貼率也可以達(dá)到100%，粘貼鋼板是很難達(dá)到100%有效的粘貼面，相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)僅僅是達(dá)到70%。

在之前的文章中，我們多次談到粘鋼加固與粘貼碳纖維布加固都可以提高原有建筑結(jié)構(gòu)的承載力，但這兩種方法對(duì)建筑承載力的提升效果如何，我們就不得而知。通過(guò)查閱整理相關(guān)的技術(shù)資料，將粘鋼加固與碳纖維布加固與大家進(jìn)行分享，希望對(duì)大家會(huì)有所幫助。
粘鋼和粘貼碳纖維布加固法其加固原理基本相同，都是通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘劑將薄鋼板和碳纖維材料粘貼在原構(gòu)件表面，使之成為一個(gè)整體共同受力提高原有構(gòu)件的承載力。
從施工方面來(lái)說(shuō)，粘鋼或粘貼碳纖維布的厚度不宜太厚。對(duì)于粘鋼來(lái)說(shuō)，其粘貼鋼板的加固量對(duì)受拉區(qū)和受壓區(qū)，分別不應(yīng)超過(guò)3層和4層，并且要保證鋼板的總厚度不應(yīng)超過(guò)10mm；粘貼碳纖維布的加固量對(duì)于預(yù)成型板來(lái)說(shuō)，不應(yīng)超過(guò)2層，對(duì)濕法鋪層的織物不宜超過(guò)4層。超過(guò)4層時(shí)，則應(yīng)考慮采用碳纖維板進(jìn)行加固，并采取可靠的加強(qiáng)錨固措施，確保結(jié)構(gòu)安全。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用粘鋼或粘貼碳纖維布加固時(shí)，其正截面的受彎承載能力提高幅度，不應(yīng)超過(guò)40%，并應(yīng)驗(yàn)算其受剪承載力，避免因受彎承載力提高后而導(dǎo)致構(gòu)件受剪破壞先于受彎破壞；其目的是為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，也是為了強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎”設(shè)計(jì)原則的重要性。
由此看來(lái)，粘鋼和粘碳纖維布加固方法并不能無(wú)限提高建筑物的承載力，在對(duì)建筑物進(jìn)行加固處理時(shí)，我們必須按照混凝土結(jié)構(gòu)加固原則對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定并依據(jù)鑒定結(jié)果選擇合理的加固方案，確保結(jié)構(gòu)安全。