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，成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu)，在我國經(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)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，特別是時(shí)間和空間的節(jié)省，對工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)來講，在效益方面往往起著決定性的作用。對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，國外早對纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實(shí)驗(yàn)室，日本、韓國和美國緊隨其后，碳纖維塑料對鋼筋混凝土進(jìn)行修復(fù)加固在發(fā)達(dá)國家已成為一項(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，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)度來提高承載力，以其高彈性模量來改善結(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，無大型機(jī)具，沒有濕作業(yè)，占用場地少。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，我們對碳纖維布與鋼板進(jìn)行換算，通過分析得出：
對于普通小荷載結(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。

碳纖維布樓板帶來建筑行業(yè)的全新時(shí)代
傳統(tǒng)的建筑加固的方式無非就是加厚建筑的表層，這種做法不僅僅對于建筑的整體加固性并沒有非常明顯的效果，還會(huì)因?yàn)榧庸痰臅r(shí)候使用太多的材料，導(dǎo)致加固的成本過高，操作比較不簡便，在未來的使用中，也會(huì)因?yàn)楸Ｙ|(zhì)期時(shí)間太簡短，所以就會(huì)有更多的工程在選擇加固材料的時(shí)候，都會(huì)選擇碳纖維加固。
可以說是開啟了建筑兼顧行業(yè)的全新模式，今天就帶領(lǐng)大家了解一下這種全新模式的優(yōu)點(diǎn)，你準(zhǔn)備好了嗎？
1、在施工的過程中，碳纖維更節(jié)省空間；
2、碳纖維加固施工步驟簡單容易操作，在現(xiàn)場并不需要設(shè)立固定的措施；
3、碳纖維施工質(zhì)量可以得到保證；
4、碳纖維加固技術(shù)是在不增加樓層本身重量的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固的，因此它更加的安全和耐用；
5、在防腐蝕方面，使用碳纖維加固技術(shù)的建筑項(xiàng)目更勝一籌。
碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。
我國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。
目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。
碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時(shí)廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)；混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固；隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固；受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固；之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。
所有進(jìn)場材料，包括碳纖維材料和膠結(jié)材料，必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。
碳纖維材料在運(yùn)輸、儲存中不得受擠壓，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲存。
各工序的施工質(zhì)量，由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督，每一道工序完成后提請技術(shù)員檢查、認(rèn)可后，才能進(jìn)行下道工序。
當(dāng)然，如果要是選擇碳纖維加固價(jià)格上面也會(huì)有更多的優(yōu)勢，減少工程維護(hù)中的成本，還能夠大幅度提高工程的質(zhì)量，碳纖維布加固的價(jià)格按照每平方來計(jì)算，一般碳纖維布加固的價(jià)格主要看碳纖維布和碳纖維膠水的質(zhì)量，在一個(gè)要看施工的難易程度了，這兩方面決定了碳纖維布加固的價(jià)格。

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)也越來越成熟，但是其對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。
4）將底層樹脂均勻涂抹于粘貼混凝土表面,在樹脂表面指觸干燥后，立即對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)場可任意裁剪，不像鋼板一樣需要專門的切割工具，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)械臺班費(fèi)、人工費(fèi)。
碳纖維布粘貼技術(shù)的施工工藝相對比較簡單，但對施工過程要求較嚴(yán)，對施工人員的素質(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。表面污物浮漿沒去除干凈或不夠平整、錯(cuò)臺的，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)場的實(shí)際環(huán)境溫度決定樹脂膠的拌合量，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，隨著整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種技術(shù)必將成為未來鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的主流。