碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)、適用面廣、施工方便快捷等優(yōu)點(diǎn)不言而喻，因而碳纖維布加固法作為一種新型的、技術(shù)含量高的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，在加固領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，具有很大的推廣價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文將碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的幾種加固技術(shù)進(jìn)行了分析，并且全面闡述了碳纖維加固的優(yōu)點(diǎn)和在工程應(yīng)用中需注意的幾點(diǎn)不足。另外，本文還將碳纖維布加固與粘鋼加固進(jìn)行對(duì)比換算，并提出在不同條件下選用不同加固方案。
目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式，成為我國(guó)乃至世界各國(guó)占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級(jí)提高和設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足，影響正常使用和安全運(yùn)行，須對(duì)其進(jìn)行加固處理；加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想，致使加固維修問(wèn)題更為突出，己成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的沉重負(fù)擔(dān)并制約了進(jìn)一步的發(fā)展。
加固改造具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：投資少、工期短、省空間，這些都會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，特別是時(shí)間和空間的節(jié)省，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來(lái)講，在效益方面往往起著決定性的作用。對(duì)承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固，不僅可以使的生命及財(cái)產(chǎn)得到保障，還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用，緩解人力、物力、資金緊張的情況，使資金投到需要的地方。
碳纖維增強(qiáng)塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)），具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點(diǎn)。該材料是在日本發(fā)明的，早應(yīng)用于航空航天，國(guó)外早對(duì)纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國(guó)IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室，日本、韓國(guó)和美國(guó)緊隨其后，碳纖維塑料對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為一項(xiàng)成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較，碳纖維增強(qiáng)塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在③：
1）強(qiáng)度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì)，抗拉強(qiáng)度2500-4500MPa（是普通鋼材的10倍左右），彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強(qiáng)度來(lái)提高承載力，以其高彈性模量來(lái)改善結(jié)構(gòu)的延展性，從而達(dá)到加固的目的。
2）耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性，致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕，有良好的耐腐蝕性和耐久性，而且其本身還可以起到對(duì)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用，間接增加了混凝土保護(hù)層，從而達(dá)到雙重效果。
3）不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕，厚度薄，粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸，不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4）適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料，可以方便地裁剪，所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型（如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等）、各種結(jié)構(gòu)形狀（如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等）、各種結(jié)構(gòu)部位（梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼等），且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5）施工便捷高效
碳纖維布加固，無(wú)大型機(jī)具，沒(méi)有濕作業(yè)，占用場(chǎng)地少。施工工效高，粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證，碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟，易貼附，即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整，也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點(diǎn)，為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持，決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
現(xiàn)代建筑中，粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多，此處將兩種加固方法進(jìn)行對(duì)比：
碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)，厚度為0.111-0.167mm，抗拉強(qiáng)度高，為普通鋼材的8-10倍，但各向異性，即抗拉強(qiáng)度高但抗剪強(qiáng)度低；施工更為簡(jiǎn)便，施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項(xiàng)同性，受力性能好；施工時(shí)需夾具和施工機(jī)具， 施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
下表中，我們對(duì)碳纖維布與鋼板進(jìn)行換算，通過(guò)分析得出：
對(duì)于普通小荷載結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其補(bǔ)強(qiáng)所需面積較小，粘貼碳纖維布1-2層即可滿足要求時(shí)，優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固，其經(jīng)濟(jì)性和施工操作性優(yōu)勢(shì)明顯：而當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)所需面積較大時(shí)，即粘貼碳纖維布超過(guò)2-3層時(shí)，優(yōu)先選用粘鋼加固方案，可大幅提高結(jié)構(gòu)的承載力或受力性能，并取得良好的經(jīng)濟(jì)性。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)地迅猛發(fā)展，各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注，如何在確保安全的前提下，低投資帶來(lái)高回報(bào)，成為新時(shí)代的焦點(diǎn)。以醫(yī)院等公共建筑為例，新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整，對(duì)原有結(jié)構(gòu)提出了需求，如何在短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求，盡可能減少對(duì)社會(huì)的損失，都值得我們認(rèn)真思考。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進(jìn)步，新的加固材料、新的加固技術(shù)，必將為建設(shè)注入新的色彩。

建筑加固改造是隨著建筑業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，加固工程領(lǐng)域廣泛，涵蓋了房屋、橋梁、道路、隧道等各個(gè)不同的工程領(lǐng)域，是一個(gè)新型的朝陽(yáng)行業(yè)。當(dāng)然，加固方法也是有很多種，碳纖維加固、粘鋼加固、植筋加固法等，其中，以碳纖維布加固居多。
碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，并已產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益;在混凝土結(jié)構(gòu)的加固中，碳纖維布主要是分擔(dān)鋼筋的受力，即碳纖維布的主要作用是提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度。
隨著建筑由于各種原因造成承載力降低、混凝土強(qiáng)度降低或需要提高抗震能力和修補(bǔ)建筑裂縫，碳纖維加固法加固效果好，高強(qiáng)高效，適用面廣，質(zhì)量易保證，耐腐蝕及耐久性能，且這項(xiàng)技術(shù)具有施工簡(jiǎn)便快捷、安全可靠、耐久性好，能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)外形，不影響原結(jié)構(gòu)的外觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)將有廣闊的應(yīng)用前景。
碳纖維加固修補(bǔ)技術(shù)具有如下的優(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(guò)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。易子外加防火涂層后有效地防火?？梢源蟠笤鰪?qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)惡劣外部環(huán)境的適應(yīng)能力，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命，這是包鋼方法不可比擬的。
（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，不像傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)方法需要眾多工種、大量勞動(dòng)力、大型施工設(shè)備及吊裝機(jī)械。因而可以在傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實(shí)施。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。

碳纖維加固是建筑加固中經(jīng)常用到的加固材料，隨著社會(huì)的發(fā)展及技術(shù)的日益提高，碳纖維加固技術(shù)也越來(lái)越成熟，但是其對(duì)于加固用碳纖維膠和碳纖維自身的材料要求始終嚴(yán)格。
《混凝土加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2011 中規(guī)定，對(duì)使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，尚應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。且次檢查時(shí)間定為投入使用后的6~8年。
粘貼碳纖維布施工：
1.碳纖維布采用0.167mm厚，彈性模量不小于230000MPa。結(jié)構(gòu)膠應(yīng)為A級(jí)膠。
2.碳纖維布及碳纖維板材要求有出廠合格證，底膠，找平材料，浸漬樹(shù)脂必須為同一廠家并按廠家要求配制。
3.施工程序
1）清除被加固梁表面的剝落，疏松，蜂窩，腐蝕等裂化的混凝土，露出結(jié)構(gòu)層。
2）轉(zhuǎn)角粘貼處進(jìn)行倒角處理，并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。
3）當(dāng)碳纖維布沿纖維受力方向需要搭接時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm，當(dāng)采用多層碳纖維布加固時(shí)。各條或各層之間的搭接位置宜相互錯(cuò)開(kāi)。
4）將底層樹(shù)脂均勻涂抹于粘貼混凝土表面,在樹(shù)脂表面指觸干燥后，立即對(duì)混凝土表面凹陷部位用找平，材料填補(bǔ)平整,且不應(yīng)有棱角；在找平材料指觸干燥后，立即涂抹浸漬樹(shù)脂，用特制滾筒將按設(shè)計(jì)要求尺寸裁剪的碳纖維布沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡。使浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維布，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。
5）檢驗(yàn)及驗(yàn)收
a施工前，應(yīng)確認(rèn)碳纖維片材及配套粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格，產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗(yàn)報(bào)告。
b施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照上述規(guī)程有關(guān)條款進(jìn)行各工序隱蔽工程的檢驗(yàn)與驗(yàn)收。
c碳纖維片材實(shí)際尺寸應(yīng)不少于設(shè)計(jì)量，位置偏差不應(yīng)大于10mm。
d當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于10000mm2時(shí)，可采用針管注膠的方式進(jìn)行補(bǔ)救?？展牡拿娣e大于10000mm2 時(shí)，應(yīng)將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接粘貼上等量的碳纖維。

碳纖維布粘貼技術(shù)由于不需要大型機(jī)具、設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)可任意裁剪，不像鋼板一樣需要專門(mén)的切割工具，故其施工工期短，一般比常規(guī)加固及補(bǔ)強(qiáng)方法縮短50%的時(shí)間，故可以節(jié)省大量的施工工期、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、人工費(fèi)。
碳纖維布粘貼技術(shù)的施工工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但對(duì)施工過(guò)程要求較嚴(yán)，對(duì)施工人員的素質(zhì)要求較高。在實(shí)際施工中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面的質(zhì)量控制：
01
加固必須遵循先加固后加載的原則進(jìn)行，必要時(shí)須進(jìn)行卸載處理（由設(shè)計(jì)人員驗(yàn)算確定）。
02
鋼筋混凝土構(gòu)件表面的處理程度將直接影響加固質(zhì)量效果。要求打磨平整直到露出新混凝土面。轉(zhuǎn)角粘貼處必須打磨成圓弧狀（R≥20mm），因?yàn)橹苯翘帟?huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而影響其強(qiáng)度發(fā)揮。打磨完成后用壓縮空氣將灰塵吹凈。
涂底膠前，再用丙酮或酒精刷洗一遍，保證粘結(jié)面的清潔干凈，使得碳纖維與鋼筋混凝土構(gòu)件有一個(gè)良好粘結(jié)，形成一個(gè)有效復(fù)合體。表面污物浮漿沒(méi)去除干凈或不夠平整、錯(cuò)臺(tái)的，將嚴(yán)重影響碳纖維布復(fù)合層與混凝土之間的正拉粘結(jié)強(qiáng)度，直接影響施工質(zhì)量和加固效果。
04
碳纖維布一定要用碳纖維浸漬膠浸透，盡可能讓粘接劑充分滲入碳纖維單絲之間的空隙中，提高各單絲之間的共同工作性能。
按規(guī)定要求嚴(yán)格控制浸漬膠配制的比例，并攪拌至色澤均勻。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境溫度決定樹(shù)脂膠的拌合量，并按要求控制使用時(shí)間。
碳纖維布粘貼技術(shù)由于具有許多優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，被廣泛地應(yīng)用于建筑物、隧道、橋梁、涵洞及地下結(jié)構(gòu)工程等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固工程中。由于采用了碳纖維布粘貼技術(shù)，有效提高原有結(jié)構(gòu)的承載能力、不增加構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸、施工方便、其綜合經(jīng)濟(jì)性能相當(dāng)顯著、大大的縮短工期等具有較大優(yōu)勢(shì)，隨著整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種技術(shù)必將成為未來(lái)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的主流。