碳素纖維在具有高強(qiáng)度，高彈性率的同時(shí)，更擁有自重，輕和耐久性的特征。從早航空、宇宙關(guān)聯(lián)器材的應(yīng)用開(kāi)始，到體育用品和機(jī)械產(chǎn)業(yè)的用途，近年，作為混凝土構(gòu)造物補(bǔ)強(qiáng)材料的替代品，被廣泛應(yīng)用在高速公路、鐵道橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補(bǔ)強(qiáng)工事中。
碳纖維加固布是一種單向碳纖維加固產(chǎn)品，通常采用12K碳纖維絲織造。高強(qiáng)度，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)建自重及截面尺寸。適用面廣，廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)形狀的加固修補(bǔ)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。施工便捷，無(wú)需大型機(jī)具設(shè)備，沒(méi)有濕作業(yè)，無(wú)需動(dòng)火，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)備，施工占用場(chǎng)地少，施工工效高。高耐久，由于不會(huì)生銹，非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環(huán)境中使用。
土木建筑，橋梁、隧道、混凝土結(jié)構(gòu)抗震、加固、補(bǔ)強(qiáng)材料:碳纖維布用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固，該材料與配套膠粘劑共同使用，可構(gòu)成完整的性能的同固碳纖維布材增強(qiáng)體系。該體系適用于梁、 柱、板、隧道、圓形、弧等。
眾所周知，建筑加固用的碳纖維布擁有很高的強(qiáng)度，加固效果的好壞與碳纖維布和混凝土基材的粘結(jié)性能密切相關(guān)。由于各種原因，碳纖維加固常常發(fā)生剝離破壞，此時(shí)，碳纖維布的應(yīng)力并未達(dá)到其抗拉強(qiáng)度，甚至還在較低的水平上，因而其高強(qiáng)性能得不到發(fā)揮。這種破壞很突然，屬于脆性破壞，發(fā)生這種破壞導(dǎo)致碳纖維布的加固效果大幅下降。
粘貼碳纖維布時(shí)如果不施加錨固措施，通常在集中力作用附近出現(xiàn)裂縫后很快就會(huì)產(chǎn)生剝離破壞的發(fā)生，這個(gè)時(shí)候碳纖維布的應(yīng)力往往很低。
為此，采用U型錨固的方式來(lái)組織結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)展，推遲碳纖維布的剝離破壞，提高碳纖維布的應(yīng)力。同時(shí)，U型錨固還可以提高梁的抗剪能力，在板中，垂直于縱向加固碳纖維布方向的壓條可以分擔(dān)荷載，提高抗剝離能力。
注意，密布U型錨固的形式有助于提高碳纖維布的應(yīng)力位，從而提高構(gòu)件的加固效果。但如果U型錨固間距過(guò)密，則不利于碳纖維布沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)力傳遞，會(huì)導(dǎo)致局部應(yīng)力集中，碳纖維布提早破壞。因此，在加固時(shí)，建議U型錨固的間距大于300mm。
粘貼碳纖維布用膠粘劑的性能同樣對(duì)碳纖維布的應(yīng)力發(fā)揮起著重要的作用。因此，工程中使用的加固材料通過(guò)可靠的安全鑒定和質(zhì)量認(rèn)證，是保障加固成功的關(guān)鍵問(wèn)題之一。嚴(yán)格遵守國(guó)家規(guī)范進(jìn)行選材和施工也是防止剝離破壞的一個(gè)重要方面。
采用U型錨固、纖維鉚釘、改善膠粘劑的性能均可以推遲碳纖維布剝離破壞的發(fā)生，提高碳纖維布應(yīng)力發(fā)揮程度，從而提高構(gòu)件的加固效果。除此之外，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量、粘貼碳纖維布的層數(shù)及構(gòu)件表面處理等也是抗拒剝離的可行措施。

砌體結(jié)構(gòu)本身的平面布置較為簡(jiǎn)單，很多建筑已不能適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)的需求。另外，砌體結(jié)構(gòu)抗拉、抗剪能力偏低，易發(fā)生脆性破壞，建筑物承受水平荷載的能力較差，抗震性能弱，長(zhǎng)期使用后結(jié)構(gòu)的可靠性更明顯降低。一旦發(fā)生較強(qiáng)地震，磚砌體結(jié)構(gòu)的震害往往比較嚴(yán)重，這時(shí)，抗震加固就顯得十分重要。施邦實(shí)業(yè)小編認(rèn)為傳統(tǒng)的加固方法施工周期長(zhǎng)、占用建筑空間、耗費(fèi)鋼材、施工難度大，碳纖維布是近年來(lái)提出的加固砌體結(jié)構(gòu)的新型技術(shù)，可以避免傳統(tǒng)加固補(bǔ)強(qiáng)方法的缺點(diǎn)。
采用碳纖維布如何粘貼，才能對(duì)砌體結(jié)構(gòu)起到相應(yīng)的抗震加固效果呢？
1.粘貼碳纖維布對(duì)磚墻進(jìn)行抗震加固時(shí)，應(yīng)采用連續(xù)粘貼形式，以增強(qiáng)墻體的整體性能。
2.為了避免出現(xiàn)薄弱部位，碳纖維布條帶在全墻面上宜等間距均勻布置，條帶寬度不宜小于100mm，條帶的大凈間距不宜大于三皮磚塊的高度，也不宜大于200mm。
錨固的可靠性，是決定加固是否成功的關(guān)鍵，采用碳纖維布抗震加固砌體結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行錨固呢？
1.沿碳纖維布條帶方向應(yīng)有可靠的錨固措施。
沿碳纖維布條帶方向設(shè)置拉結(jié)構(gòu)造
2.碳纖維布條帶端部的錨固構(gòu)造措施，可根據(jù)墻體端部情況，采用對(duì)穿螺栓墊板壓牢。當(dāng)碳纖維布條帶需繞過(guò)陽(yáng)角時(shí)，陽(yáng)角轉(zhuǎn)角處曲率半徑不應(yīng)小于20mm。當(dāng)有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)或試料時(shí)，也可采用其他機(jī)械錨固方式。
碳纖維布條帶端部的錨固構(gòu)造
3.當(dāng)采用搭接的方式接長(zhǎng)碳纖維布條帶時(shí)，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，且應(yīng)在搭接長(zhǎng)度中部設(shè)置一道錨栓錨固。
4.磚墻采用碳纖維復(fù)合材加固時(shí)，其墻、柱表面應(yīng)先做水泥砂漿抹平層，層厚不應(yīng)小于15mm且應(yīng)平整；水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于M10；粘貼碳纖維復(fù)合材應(yīng)待抹平層硬化、干燥后方可進(jìn)行。
采用碳纖維布抗震加固砌體結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)膠有什么要求？
碳纖維復(fù)合材雖然是工程結(jié)構(gòu)加固的好材料，但在工程上使用時(shí)，除了應(yīng)對(duì)碳纖維布和膠粘劑的品種、型號(hào)、規(guī)格、性能和質(zhì)量作出嚴(yán)格規(guī)定外，尚須對(duì)碳纖維布與膠粘劑的“配伍”問(wèn)題進(jìn)行安全性與適配性的檢驗(yàn)與合格評(píng)定。否則容易因材料“配伍”失誤，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)加固工程失敗。上海施邦實(shí)業(yè)選擇與碳纖維布相容的粘合劑，專(zhuān)門(mén)研發(fā)出了匹配碳纖維布的碳纖維膠水系統(tǒng)，使其能更好地發(fā)揮碳纖維布高強(qiáng)度的特性，給工程加固又一重保障。

我國(guó)的民用住宅建筑中砌體結(jié)構(gòu)占90%以上。砌體結(jié)構(gòu)多采用磚和砂漿砌筑，通過(guò)內(nèi)外磚墻的咬砌達(dá)到具有一定整體連接性的目的。由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了多層砌體房屋變形能力小，其有脆性性質(zhì)，房屋的抗震性能較差，因此在抗震設(shè)防區(qū)改善砌體結(jié)構(gòu)延性，提高房屋的抗震性能具有極其重要的意義。
墻面粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料方法。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的新型復(fù)合材料。粘貼纖維布的方法還具有能對(duì)結(jié)構(gòu)的不同部位和不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工、受力均勻、不會(huì)造成應(yīng)力集中、不占用建筑空間、施工工期較短、結(jié)構(gòu)外觀尺寸不會(huì)出現(xiàn)明顯變化、修復(fù)加固效果顯著等特點(diǎn)。
對(duì)由于地震等原因?qū)е缕茐牡钠鲶w，當(dāng)砌體未出現(xiàn)磚被壓碎等嚴(yán)重破壞現(xiàn)象時(shí)，用纖維布加固的效果是非常顯著的，纖維布可以恢復(fù)絕大部分承載力，提高極限位移，改善砌體的抗震性能。
1.被加固的磚墻，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的磚強(qiáng)度等級(jí)不得低于MU7.5，砂漿強(qiáng)度等級(jí)不宜低于M2.5，已開(kāi)裂、腐蝕、老化的磚墻不得采用此方法加固；粘貼碳纖維布對(duì)磚墻進(jìn)行抗震加固時(shí)，應(yīng)采用連續(xù)粘貼形式，以增強(qiáng)墻體的整體性能。
2.碳纖維布加固的構(gòu)造尚應(yīng)符合下列要求：
①碳纖維布條帶在全墻面上宜等間距均勻布置，條帶寬度不宜小于100mm，條帶的凈距不宜大于三塊磚塊的高度及200mm。
②沿碳纖維布條帶方向及端部應(yīng)有可靠的錨固措施，可采用M10對(duì)穿螺桿及5mm厚鋼板沿布方向進(jìn)行錨固，間距不大于1000mm;可根據(jù)墻體端部情況，采用對(duì)穿螺栓墊板壓牢，當(dāng)碳纖維布條帶需繞過(guò)陽(yáng)角時(shí)，陽(yáng)角轉(zhuǎn)角處曲率半徑不應(yīng)小于20mm。當(dāng)有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)或試料時(shí)，也可采用其他機(jī)械錨固方式。
③當(dāng)采用搭接的方式接碳纖維布條帶時(shí)，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，且應(yīng)在搭接長(zhǎng)度中部設(shè)置一道錨栓錨固。
④磚墻表面加固前，應(yīng)先做水泥砂漿抹平層，層厚不應(yīng)小于15mm且應(yīng)平整，水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于M10，待抹平層硬化、干燥后方可粘貼碳纖維布。

碳纖維布其實(shí)可以用很多方式了解，基礎(chǔ)就是要從碳纖維布本身的成本構(gòu)成上去了解：K代表碳纖維的根數(shù)。碳纖維布不像一般的紡織品，它的紡織單元不是單絲，而是束絲。工業(yè)上目前規(guī)?；a(chǎn)的束絲可包含1000（1K）、3000（3K）、6000（6K）、12000（12K）、24000（24K）、48000（48K）、540000（540K）根單絲。比如，1K代表著碳纖維布其中一束纖維絲里包含了1000根絲,那么3K就代表一束碳纖維絲里包含了3000根碳纖維絲，12k就是12000根碳纖維絲。
建筑工程中對(duì)碳纖維布的k數(shù)又是怎樣規(guī)定的？
《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728-2011明確規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)，對(duì)重要結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維，應(yīng)選用聚丙烯腈基（PAN）不大于12k的小絲束纖維，嚴(yán)禁使用大絲束纖維；對(duì)于一般構(gòu)件，除使用聚丙烯腈基（PAN）不大于12k的，若配有結(jié)構(gòu)膠，尚允許使用不大于15k的。
承重結(jié)構(gòu)加固用碳纖維布為什么禁止使用大絲束纖維？
小絲束抗拉強(qiáng)度十分穩(wěn)定，離散性很小，其變異系數(shù)均在5%以下，且膠液容易滲透，故在生產(chǎn)和使用中對(duì)其性能和質(zhì)量容易把控；而大絲束變異系數(shù)高達(dá)15%~18%，甚至更大，可靠性差，故不能用。
承重結(jié)構(gòu)加固用碳纖維為什么規(guī)定12k？
從易于被膠粘劑浸透、又減低成本的角度考慮，建筑加固用單向碳纖維布一般采用12K絲束編織。k數(shù)大于12，但不大于24的仍屬于小絲束的范疇，但是就目前來(lái)講，我國(guó)工程積累的經(jīng)驗(yàn)均是12及15k，15以上的小絲束經(jīng)驗(yàn)不足，誰(shuí)也不能保證用了不出問(wèn)題，因此為了安全性和耐久性，對(duì)一般結(jié)構(gòu)僅允許使用不大于15k的。
碳纖維膠用量多少？
一般來(lái)說(shuō)，每平方米碳纖維布需底膠0.2~0.3kg，每平方米碳纖維布需浸漬膠0.6~0.9kg。其次，還要考慮膠水質(zhì)量、施工環(huán)境等因素的影響。
碳纖維膠對(duì)人體有害嗎？
碳纖維膠分樹(shù)脂和固化劑兩部分，又稱為A、B組份，環(huán)氧樹(shù)脂本身是無(wú)毒的，但是有些廠家在制備的過(guò)程中添加了溶劑及其他有毒物，這就使膠水變得“有毒”了。上海施邦碳纖維膠通過(guò)研發(fā)，保持了環(huán)氧樹(shù)脂的“無(wú)毒”本性，現(xiàn)已通過(guò)無(wú)毒檢測(cè)，擁有正規(guī)的無(wú)毒報(bào)告，產(chǎn)品對(duì)人體不會(huì)造成傷害。但因?yàn)槿梭w皮膚的特殊性，對(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)性不同，對(duì)于部分體質(zhì)敏感的人來(lái)說(shuō)，可能會(huì)有一定的現(xiàn)象出現(xiàn)，不過(guò)不用太過(guò)擔(dān)心，施工人員在施工時(shí)可采取配戴手套、穿防護(hù)衣等防護(hù)措施。
總的來(lái)說(shuō)想要對(duì)碳纖維進(jìn)項(xiàng)了解，就需要先從碳纖維布材料本身上出發(fā)，然后延伸到碳纖維布加固施工過(guò)程，從而有一個(gè)深刻的了解，讓我們?cè)谔祭w維布加固行業(yè)中越走越遠(yuǎn)，越來(lái)越好。