碳纖維布加固在抗震領(lǐng)域的使用
近期，世界各地不同層次的發(fā)生了地震災(zāi)害，頻繁的地震災(zāi)害給人們帶來了巨大的傷害和嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失，建筑結(jié)構(gòu)抗震加固刻不容緩。為此，為大家推薦適合的抗震加固方法——碳纖維布加固法。
碳纖維布抗震加固技術(shù)是通過粘結(jié)劑將碳纖維布同被加固的構(gòu)件粘結(jié)而進(jìn)行的新型加固方法。
碳纖維布采用進(jìn)口碳絲織成，具有優(yōu)異的抗震性能高強(qiáng)抗拉耐腐蝕，重量輕，不改變結(jié)構(gòu)形狀、不增加結(jié)構(gòu)自重。可廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀、各種結(jié)構(gòu)部位。用于結(jié)構(gòu)抗震加固尤為合適。
碳纖維布抗震加固具以下不容忽視的優(yōu)越性：
（1）優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效地應(yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展、增加結(jié)構(gòu)的延性。
（2）優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)和維修的結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的抗酸、堿、鹽、紫外線侵蝕和防水能力；具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力。
（3）材料的輕質(zhì)高強(qiáng)，可以不增加結(jié)構(gòu)體積，所增加的結(jié)構(gòu)自重幾乎可以不計(jì)。這是傳統(tǒng)方法做不到的。
（4）施工工序簡(jiǎn)單，可用小型電動(dòng)工具操作，所需施工空間小。而且進(jìn)度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動(dòng)的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運(yùn)營(yíng)或斷路施工的時(shí)間，極大地降低經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。
（5）由于材料柔軟，易于隨結(jié)構(gòu)外形粘貼，補(bǔ)強(qiáng)后不改變結(jié)構(gòu)外形，同時(shí)便于用所需色彩涂裝，而不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡。

碳纖維布加固時(shí)應(yīng)該怎樣粘貼
在碳纖維布加固的施工過程中有一項(xiàng)很重要的工藝就是粘貼碳纖維布，粘貼的好壞直接影響到施工的質(zhì)量，那么如何粘貼才能保證碳纖維布加固的效果呢？
在粘貼碳纖維布之前，應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥，如潮濕環(huán)境施工可選用南京曼卡特水下碳纖維布。粘貼時(shí)，纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上，該部位應(yīng)多涂粘結(jié)樹脂，纖維布橫向不需要搭接。
1.按設(shè)計(jì)規(guī)定尺寸剪裁碳纖維布，嚴(yán)禁斜切碳布，并防止出現(xiàn)拉絲的現(xiàn)象。裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完，避免浪費(fèi)，剪裁成型的碳纖維布應(yīng)注意防止受損。
2.按粘結(jié)樹脂的主劑和固化劑應(yīng)按比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。
3.粘貼碳纖維布前應(yīng)對(duì)混凝土表面再次擦拭，確保粘貼面無粉塵。用滾筒刷將浸漬膠均勻涂刷于被粘貼部位，在搭接、拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。粘貼時(shí)，在碳纖維布和樹脂之間不應(yīng)留有空氣。
4.粘貼碳纖維布時(shí)，放卷用力適度，將碳布拉緊對(duì)齊后粘貼，從中間向兩側(cè)進(jìn)行粘貼，避免產(chǎn)生氣泡。
5.用塑料刮板或滾筒在碳纖維布表面反復(fù)滾壓，直至膠料滲出，滾壓時(shí)應(yīng)沿同一方向，不宜在一個(gè)部位反復(fù)滾壓揉搓。碳纖維布外表面也需均勻涂抹浸漬膠，反復(fù)滾壓，使浸潤(rùn)膠雙向充分浸潤(rùn)碳纖維布。
6.多層粘貼時(shí)，應(yīng)在碳纖維布表面指觸干燥后，立即進(jìn)行下一層的粘貼。如延誤時(shí)間超過1h，應(yīng)等12h后，再涂刷浸漬膠粘貼下一層。
看到這里，相信大家都了解了粘貼碳纖維布的工藝和粘貼中的注意事項(xiàng)，優(yōu)質(zhì)的原材料還需要良好的施工工藝，SKO建筑加固平臺(tái)特旨在提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，從源頭保證工程質(zhì)量。

在工程應(yīng)用研究方面，重點(diǎn)研究碳纖維片材（碳纖維布/碳纖維板之總稱）。在90年代由國(guó)家課題支持開展碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)（包括橋梁、隧道、水利設(shè)施和房建結(jié)構(gòu)），取得了應(yīng)用成果并得到廣泛推廣。2003年由中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)頒布了《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146：2003），作為指導(dǎo)性文件提供了設(shè)計(jì)施工和質(zhì)量檢驗(yàn)依據(jù)。而碳纖維片材用于橋梁加固技術(shù)是目前應(yīng)用較為普遍的技術(shù)之一，其十幾年來的應(yīng)用為橋梁加固事業(yè)作出了歷史性的貢獻(xiàn)。
針對(duì)傳統(tǒng)橋梁加固改造工程中所存在不足，諸如：因采用的加固材料（如鋼板/纖維布）溫縮模量與混凝土鋼筋混凝土材料的溫縮模量差異較大，不能形成同步的溫縮變形狀態(tài)，影響加固耐久性；采用鋼材加固增加防銹處理等后期維護(hù)投人；以及采取增大截面法，結(jié)構(gòu)面會(huì)留下不和諧修補(bǔ)“傷疤” 影響結(jié)構(gòu)外觀和技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等問題，碳纖維筋橋梁加固是一項(xiàng)新的應(yīng)用外粘高性能碳纖維復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)技術(shù)，主要形式包括“嵌人植筋加強(qiáng)法" 和“體外配筋擴(kuò)大截面增強(qiáng)法"。碳纖維筋與高強(qiáng)聚合物砂漿的聯(lián)合使用充分利用了纖維棒筋的抗拉伸強(qiáng)度、聚合物砂漿的快凝強(qiáng)度和砂漿與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的溫縮模量的近似特性，既可提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，也可充分利用新材料環(huán)境特征，達(dá)到維修、加固、利用與修舊翻新的綜合作用。
2.碳纖維復(fù)合筋的性能
碳纖維復(fù)合筋為棒型材料，主要成分為由碳纖維，通過特殊技術(shù)處理與樹脂高溫固化而成。碳纖維分子結(jié)構(gòu)界于石墨和金剛石之間，含碳體積分?jǐn)?shù)在0.9以上。碳纖維根據(jù)原絲類型可分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和粘膠基3種，由原絲纖維加熱至高溫后除雜獲得。根據(jù)碳纖維原絲類型可分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和粘膠基3 種。目前,PAN碳纖維按力學(xué)性能又分為高模量超高模量、高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度4種；按用途可分為宇航級(jí)小絲束碳纖維和工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維，其中小絲束以1K、3K、6K、12K和24K（1 K為1 000根長(zhǎng)絲單位重量），大絲束為48K以上。
2.1碳纖維的優(yōu)勢(shì)
碳纖維具有較強(qiáng)的防水和防滲漏的特點(diǎn)，具有耐酸、耐堿的耐腐蝕性，阻燃性和良好的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，因此也在建筑工程和其他領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用。據(jù)投資顧問行業(yè)研究中心相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,目前,世界碳纖維的需求量將以每年約13%的速度增長(zhǎng)。由此可見，碳纖維的使用將越來越廣泛。
2.2碳纖維復(fù)合筋的特性
碳纖維復(fù)合筋的主要技術(shù)指標(biāo)及其與鋼筋對(duì)比如下表：
表1 碳纖維復(fù)合筋的技術(shù)指標(biāo)及其與鋼筋的對(duì)比表
名稱
碳纖維復(fù)合筋
鋼筋
密度（g/cm3）
1.5
7.9
抗拉強(qiáng)度（MPa）
≥1800
≥500
彈性模量（GPa）
≥140
≥200
線膨脹系數(shù)10-6/℃
0.6
12
從表格中可以看出，碳纖維復(fù)合筋的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋，同樣體積的材料，重量上碳纖維復(fù)合筋的優(yōu)勢(shì)很大；碳纖維復(fù)合筋抗拉強(qiáng)度也大于鋼筋，其熱膨脹系數(shù)較低，就說明在相同的溫度下，膨脹的程度會(huì)低很多。
碳纖維復(fù)合筋的主要性能：（1）質(zhì)量輕（相當(dāng)于鋼密度的1/5）；（2）強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度是鋼筋的4到5倍）；（3）密度?。?.5g/cm3）；（4）彈性模量高（彈性回復(fù)100％）；（5）熱膨脹系數(shù)小，耐高溫和低溫性好；（6）耐酸性好，對(duì)酸呈惰性，耐濃酸侵蝕；（7）與砂漿附著力強(qiáng)。
3. 聚合物砂漿特點(diǎn)
聚合物砂漿是由水泥、速凝添加劑、粉末狀聚合物、碎石與水等混合拌制而成，其粘結(jié)強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)與混凝土類似。
聚合物砂漿的主要特點(diǎn)：（1 )黏附性好，與原結(jié)構(gòu)舊混凝土表面黏附良好，使纖維筋與原結(jié)構(gòu)共同受力；（2）穩(wěn)定性好，能有效抑制有害物質(zhì)的滲透和擴(kuò)散；（3）和易性好，利用快捷、速凝的功能特點(diǎn)，修繕結(jié)構(gòu)腐蝕表面，達(dá)到修舊如新。聚合物砂漿可以維修各種老化受損的混凝土表面。
4. 國(guó)內(nèi)橋梁加固現(xiàn)狀
橋梁作為公路交通的關(guān)鍵設(shè)施，具有跨越深谷、承受運(yùn)載、通航泄洪、保證安全、連接路網(wǎng)的重要功能。目前，我國(guó)各級(jí)公路上營(yíng)運(yùn)的橋梁總數(shù)達(dá) 60余萬座。
按橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大中小類型的橋梁平均使用壽命測(cè)算，橋梁平均設(shè)計(jì)使用壽命在50年左右。全國(guó)年均需要改造翻新的橋梁約有10 000 余座，合計(jì)約60余萬延米。以二級(jí)路為例，每年國(guó)家需要投人的橋梁改造費(fèi)用上百億幣，這是一筆巨大的投資。根據(jù)近10年危橋改造的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)有重交通組成作用下的橋梁使用壽命平均在33年之內(nèi)，部分路段橋梁的使用壽命甚至更短。如何更有效的延長(zhǎng)橋梁的使用壽命、如何更有效的提高危險(xiǎn)橋梁的改造利用技術(shù)、如何將加固后的橋梁變得更持久，是當(dāng)前橋梁管理中面臨且急需解決的問題。
面對(duì)當(dāng)前大規(guī)模的橋梁改造任務(wù)，各級(jí)橋梁管理部門都十分重視其處理效果，近年來積極研究和尋求有效的維修加固新技術(shù)，但這并不是一件容易的事情，目前在橋梁加固改造中常采用的技術(shù)還是十幾年前的研究成果，主要方法如：“鋼板加固法”、“擴(kuò)大截面加固法”、“體外（內(nèi)）預(yù)應(yīng)力加固法”、“碳纖維布加固法”等，這些材料技術(shù)為輕交通狀態(tài)下的橋梁加固做出過貢獻(xiàn)。隨著近幾年重交通的發(fā)展和擴(kuò)散，現(xiàn)有橋梁的加固材料和工藝技術(shù)在適應(yīng)性方面面臨巨大挑戰(zhàn)。一方面是目前所使用的加固材料（如鋼板/纖維布）其溫縮模量與混凝土鋼筋混凝土材料的溫縮模量差異較大，造成加固后的補(bǔ)強(qiáng)材料與原結(jié)構(gòu)的溫縮變形差異化，形成不同步的溫縮變形狀態(tài)，影響加固耐久；另一方面當(dāng)前加固中為提高結(jié)構(gòu)受力的高強(qiáng)材料仍然采用鋼材，因鋼材有防銹處理的要求，這樣就增大了后期的維護(hù)投人，在結(jié)構(gòu)層面上需要增設(shè)3 cm以上厚度的防銹保護(hù)，造成自重增加，影響使用效果；此外，在增大截面法中，因材料強(qiáng)度因素，需要增厚自重增加，影響結(jié)構(gòu)受力和加固效果?，F(xiàn)有加固材料和工藝中即便是解決了受力要求，但施工后的結(jié)構(gòu)面會(huì)留下不和諧修補(bǔ)“傷疤”，影響結(jié)構(gòu)外觀和技術(shù)狀況評(píng)價(jià)。
由此可見，研究和選擇一種高強(qiáng)、防腐蝕、經(jīng)濟(jì)、施工方便，且與鋼筋混凝土材料溫縮模量相一致的維修加固材料，達(dá)到理想的加固改造，且能提高橋梁的承載能力是十分迫切和必要的工作。
首先原構(gòu)件混凝土表面去除表面浮漿、油污等雜質(zhì)，并對(duì)混凝土構(gòu)件加固部位進(jìn)行鑿毛處理。對(duì)加固表面缺損的坑洼部位采用高強(qiáng)聚合物砂漿預(yù)先修補(bǔ)，待混凝土表面干燥后涂抹界面劑。隨后安裝錨具及碳纖維復(fù)合筋，利用錨具固定碳纖維復(fù)合筋，碳纖維復(fù)合筋應(yīng)緊貼加固面，壓條及螺栓均應(yīng)采用不銹材料；安裝完后，噴涂高強(qiáng)聚合物砂漿，砂漿厚度不小于20MM，施工溫度應(yīng)在10℃-35℃，后對(duì)表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù).

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、幾乎無濕作業(yè)等。
結(jié)構(gòu)安全無小事，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)說明會(huì)直接給出碳布規(guī)格。例如設(shè)計(jì)說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明規(guī)格等級(jí)就可以了。
如果設(shè)計(jì)說明沒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龍混雜，令人頭暈?zāi)垦５耐瑫r(shí)看起來似乎都沒什么區(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。