隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、人們對(duì)生活品質(zhì)要求的不斷提高，結(jié)構(gòu)加固的重要性日益凸顯而出。近年來(lái)，我國(guó)結(jié)構(gòu)加固行業(yè)受到了高度的重視，新型加固技術(shù)與加固材料也在不斷涌現(xiàn)。碳纖維布加固與粘鋼加固，是如今加固技術(shù)中受矚目的兩種方法，二者在諸多方面都有相似之處，那么在實(shí)際的應(yīng)用之中，能否互相替換呢？
碳布與粘鋼的相似之處，可以從適用范圍上說(shuō)起。碳布與粘鋼同樣可用于受彎構(gòu)件、大偏心受壓構(gòu)件與受拉構(gòu)件，例如在梁底粘貼碳布或者鋼板，均可提高結(jié)構(gòu)承載力，達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。另外，從原理上來(lái)看，碳布與粘鋼都是利用結(jié)構(gòu)膠將碳布或鋼板粘貼至混凝土基材上，令加固材料與基材形成整體共同受力。
從施工流程看，碳布與粘鋼也十分相似。兩種方法都受結(jié)構(gòu)膠影響較大，若結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量不合格，加固材料會(huì)與基材剝離，產(chǎn)生安全隱患甚至造成事故。同時(shí)兩種方法加固前均需要卸載，未進(jìn)行卸載或卸載不徹底都會(huì)產(chǎn)生二次受力，造成加固材料受力滯后。除此之外包括表面處理、施工溫度等都有高度的重合。
事實(shí)上，碳纖維布與鋼板在結(jié)構(gòu)加固中起到的作用，可以等同為增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋率。因此，在一定程度上，碳纖維布加固與粘鋼加固可以相互替換。按照規(guī)范中要求的設(shè)計(jì)值，我們可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比，規(guī)范中I級(jí)300g碳布重要構(gòu)件的設(shè)計(jì)值為1600MPa，Q235鋼板的設(shè)計(jì)強(qiáng)度取215MPa，也就是說(shuō)，在材料寬幅相同的情況下，可以大體認(rèn)為厚度1mm碳纖維布與厚度8mm鋼板加固效果相似。
如果僅憑借上面的結(jié)果，就認(rèn)為碳布加固效果遠(yuǎn)高于粘鋼，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。強(qiáng)度等級(jí)不同的碳纖維布厚度也不相同，加固中采用的I級(jí)300g碳布也不過(guò)0.167mm。雖然碳纖維布加固中存在多層加固的情形，但多不允許超過(guò)四層且從第二層起加固效果就會(huì)發(fā)生折減，與5mm厚鋼板的加固效果相比還是存在差距的。
上述對(duì)比情況是出于理想的角度，若想實(shí)際替換，則還需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算求證。碳布與粘鋼的替換還有很多需要考慮的事宜，二者彈性模量相近，抗拉強(qiáng)度卻相差較高，因此若要充分發(fā)揮碳纖維強(qiáng)度，就需要原有結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生較大的變形。因此，當(dāng)原結(jié)構(gòu)卸載不明顯或結(jié)構(gòu)變形較小時(shí)，粘鋼加固要明顯優(yōu)于碳纖維加固。
碳布與粘鋼，適用環(huán)境也不完全形同。碳纖維布除了具有較高的強(qiáng)度之外，耐磨耐腐蝕也是其優(yōu)點(diǎn)之一。從材料自身角度看，碳纖維布不會(huì)銹蝕，對(duì)于長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，將是更好的選擇。另外，同規(guī)模的加固工程，粘鋼施工的造價(jià)，可能會(huì)達(dá)到碳布加固的2-3倍，需要引起注意。
綜上所述，碳纖維布加固與粘鋼加固的確能夠替換，前提是經(jīng)過(guò)慎重考量且符合實(shí)際要求?？ū咎嵝汛蠹?，加固設(shè)計(jì)、方案的改動(dòng)，一定要經(jīng)由專(zhuān)業(yè)人士設(shè)計(jì)、審核與終確定，切莫隨意而為，忽視結(jié)構(gòu)生命安全。

碳纖維布作為工程結(jié)構(gòu)加固常用的纖維材料之一，目前市場(chǎng)上有著300g/㎡和200g/㎡兩種型號(hào)，因?yàn)槠淇酥夭煌鋬r(jià)格也有較大的差別，有的人就會(huì)問(wèn)該如何選擇使用哪種型號(hào)的碳纖維布進(jìn)行加固施工，但是不同克重的碳纖維布僅僅只是重量不同嗎？為你解讀它們到底有什么不同。
首先大家都知道碳纖維布是由12k小絲束碳纖維原材進(jìn)行編制而成，在編織方面200g/㎡的碳纖維布使用的是24根12k碳纖維原絲進(jìn)行編織，而300g/㎡的碳纖維布則是采用36根12k碳纖維原絲進(jìn)行編織。
與此同時(shí)其厚度也有所不同，200g/㎡的碳纖維布其設(shè)計(jì)厚度為0.111mm，然而300g/㎡的碳纖維布其設(shè)計(jì)厚度則是0.167mm。
由于克重的不同，則證明了每平方米碳纖維布種碳纖維的有限含量不同，其力學(xué)性質(zhì)會(huì)有著明顯的差異。
大家都知道國(guó)標(biāo)中對(duì)與碳纖維布的力學(xué)性能有著明確的要求，對(duì)于高強(qiáng)I級(jí)的單向碳纖維布來(lái)說(shuō)其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于3400MPa，即就是說(shuō)市場(chǎng)上的碳纖維布都應(yīng)該滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)中這個(gè)基本要求才算合格，才能大量應(yīng)用于加固工程當(dāng)中。200g/㎡克重的碳纖維布其抗拉強(qiáng)度已達(dá)到3600MPa~4000MPa，然而300g/㎡克重碳纖維布的抗拉強(qiáng)度更是達(dá)到了3800MPa~4300MPa的高度。
1、按照設(shè)計(jì)要求裁剪碳纖維布，裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完，避免浪費(fèi)。并妥善保管裁剪好的碳纖維布。
2、碳纖維布要做好防潮處理，存放、運(yùn)輸、施工過(guò)程中都應(yīng)避免碳布的彎折。
3、碳纖維布配套樹(shù)脂應(yīng)密封儲(chǔ)存,遠(yuǎn)離火源,避免陽(yáng)光直接照射和有高溫源的地方。
4、碳纖維為導(dǎo)電纖維，施工過(guò)程中應(yīng)避免與電源接觸，以免發(fā)生觸電事故。粘貼碳纖維布時(shí)，操作人員必須穿工作服，戴好防護(hù)口罩和防護(hù)手套。
5、樹(shù)脂的配制和使用場(chǎng)所，應(yīng)保持通風(fēng)良好。
6、在現(xiàn)場(chǎng)施工的工作人員應(yīng)采取相應(yīng)的有效保護(hù)措施。
碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土梁板時(shí)，截面的平均應(yīng)變?nèi)苑掀浇孛婕俣ㄔ瓌t，在計(jì)算分析中，可將其做為一個(gè)基本假定。根據(jù)平截面假定，碳纖維的應(yīng)變應(yīng)略大于鋼筋應(yīng)變，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可以近似認(rèn)為碳纖維的拉應(yīng)變等于鋼筋拉應(yīng)變，按照拉力相等的原則，可將碳纖維布的面積轉(zhuǎn)化為等效鋼筋面積，然后根據(jù)鋼筋混凝土單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算。
總的來(lái)說(shuō)粘貼碳纖維布加固法是一種簡(jiǎn)單便捷的加固方法，但是它也不是萬(wàn)能的，在規(guī)范中明確指出，粘貼碳纖維布加固法在提高構(gòu)件承載力的時(shí)候，多只能提高其承載力的40%，所以在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選則合理的加固方法，才能達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的真正目的！

目前市場(chǎng)上售賣(mài)的碳纖維布比較雜亂，很多牌子聽(tīng)都沒(méi)聽(tīng)過(guò)，甚至沒(méi)有匹配相應(yīng)的使用說(shuō)明書(shū)，令客戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)的時(shí)候很是不安，不知道怎么選擇。所以很多客戶(hù)為了保證加固工程的質(zhì)量，指定購(gòu)買(mǎi)國(guó)際大品牌，如日本東麗、東邦等。
這些大品牌固然是好，但是由于航空運(yùn)輸、技術(shù)持有等因素，使得它們的價(jià)格也比一般的國(guó)產(chǎn)品牌要貴很多；另外，從情感上來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)品牌是我們傲嬌世界的敲門(mén)磚，國(guó)人理應(yīng)支持國(guó)貨，為此獻(xiàn)一份力。
有的人說(shuō)了，難道讓我放棄工程質(zhì)量來(lái)支持國(guó)貨嗎？
當(dāng)然不是了。大家之所以對(duì)國(guó)產(chǎn)碳纖維布印象不佳，是因?yàn)槟切斑z珠”你還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)！國(guó)產(chǎn)碳纖維布并非都是差的，好的廠(chǎng)家比比皆是，只是做出品牌的比較少。好的品牌如上海悍馬，產(chǎn)品大多用在建筑加固補(bǔ)強(qiáng)上，其在用戶(hù)當(dāng)中的口碑很好，是國(guó)產(chǎn)品牌中的佼佼者。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能，成為近年來(lái)被大量應(yīng)用于多種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中的一種新型材料。同時(shí)隨著橋梁加固技術(shù)的不斷進(jìn)步，碳纖維粘貼補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在理論設(shè)計(jì)和施工等方面也得到了進(jìn)一步完善和發(fā)展，成為目前研究的熱點(diǎn)。
采用碳纖維加固的混凝土結(jié)構(gòu)，屈服荷載和極限承載力都有明顯提高，碳纖維高強(qiáng)高彈模的特性對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度提高也有所貢獻(xiàn)，結(jié)構(gòu)破壞形式明顯改善，從脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)變。
碳纖維布的加固原理
用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍；但是碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類(lèi)推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又要確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。
試驗(yàn)方案
在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨中混凝土及碳纖維上粘貼電阻應(yīng)變片，按《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ321-90)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。在1.0倍正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下持荷30min，其余每級(jí)荷載作用下持荷10min。持荷結(jié)束時(shí)，使用靜態(tài)電阻應(yīng)變采集儀跟蹤記錄混凝土及碳纖維在各級(jí)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況，用百分表量測(cè)空心板在各級(jí)荷載作用下的撓度變化，用讀數(shù)顯微鏡觀(guān)測(cè)裂縫寬度并記錄裂縫開(kāi)展情況。為檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力情況，所有試驗(yàn)均做到破壞為止。
試驗(yàn)結(jié)論
(1)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，可以有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力。
(2)在同樣荷載作用下，粘貼碳纖維加固后可以有效減少預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的撓度。
(3)粘貼碳纖維加固后預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的開(kāi)裂荷載增大。
(4)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，基本不影響構(gòu)件的截面高度及自重，對(duì)用戶(hù)空間的凈高度及建筑物的其他結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響。
(5)試驗(yàn)中碳纖維拉應(yīng)變?yōu)?2000με，建議設(shè)計(jì)時(shí)碳纖維抗拉強(qiáng)度取2000MPa。
結(jié)語(yǔ)
隨著人們對(duì)碳纖維材料的進(jìn)一步深入研究以及碳纖維加固技術(shù)的推廣和實(shí)踐，碳纖維加固的不足會(huì)逐步得到克服，碳纖維材料的性能會(huì)更加優(yōu)良，碳纖維加固理論及加固技術(shù)將逐步走向成熟，碳纖維加固技術(shù)在工程加固領(lǐng)域?qū)缪菰絹?lái)越重要的角色。

碳纖維布越來(lái)越多的應(yīng)用在建筑加固工程上，由于其出色的抗拉性、韌性，并且抗酸抗腐蝕，已成為目前主流的加固方式之一。但是目前市面上的碳纖維布生廠(chǎng)商實(shí)力參差不齊，對(duì)于施工質(zhì)量的把握能力也是有高有低，很多碳纖維布加固工程結(jié)束后，并沒(méi)有系統(tǒng)的檢驗(yàn)工程質(zhì)量，給日后的安全問(wèn)題造成隱患。那碳纖維布施工之后應(yīng)如何檢測(cè)其粘貼質(zhì)量呢？現(xiàn)在，小悍給大家講講碳纖維布加固后的檢測(cè)步驟。
一般來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單的錘擊法來(lái)檢測(cè)碳纖維布的粘貼質(zhì)量，通過(guò)對(duì)每一寸的碳纖維布進(jìn)行錘擊，檢測(cè)碳纖維布與混凝土之間是否存在空鼓情況，如發(fā)現(xiàn)空鼓，則說(shuō)明碳纖維布與混凝土沒(méi)有完全貼合，沒(méi)用達(dá)到共同受力的目的，如空鼓面積低于施工總面積的95%，則說(shuō)明此次加固工程是不合格的，需要對(duì)工程進(jìn)行返工。
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)對(duì)加固構(gòu)筑物有著的效果，它可以限度地保留原來(lái)建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不增加構(gòu)筑物的重量，不改變?cè)ㄖY(jié)構(gòu)的外型，施工速度快且工程造價(jià)低。碾子溝水庫(kù)泄洪洞加固施工僅用時(shí)4 d，投資4 萬(wàn)余元便解決了安全隱患，目前，泄洪洞運(yùn)行良好。
修復(fù)加固具體做法是沿鋼筋混凝土發(fā)電管、灌溉管的全長(zhǎng)和全斷面粘貼碳纖維布和玻璃纖維布。該工程2002 年12 月15 日開(kāi)工，于2003 年1 月25 日基本完工。經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行檢驗(yàn)，加固效果良好，工程造價(jià)比鋼板襯砌加固降低了30%~40% 。
碳纖維材料在隧洞加固中優(yōu)點(diǎn)十分突出，主要如下：
（1）可以任意裁剪，加固各種形狀（圓形或復(fù)雜曲面）的結(jié)構(gòu)。
（2）加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)不需要使用大型加固機(jī)具，工程效率高，施工速度快。
（3）耐腐蝕、抗?jié)B、抗沖刷。
（4）碳纖維布糙率（0.007），低于混凝土表面糙率（0.014），在加固段可以增大流量系數(shù)，提高管道的過(guò)流能力。
（5）可有效封閉混凝土裂縫，從而延緩或消除裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展。
（6）加固后不改變?cè)袛嗝娴拇笮『托螤睢?br>（7）加固效果好，不需要進(jìn)行后期維修，較為經(jīng)濟(jì)。
碳纖維加固主要用于加固受拉、受剪、拉彎的鋼筋混凝土構(gòu)件，且理論已十分成熟，相應(yīng)計(jì)算可依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2006及《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）。
碳纖維材料雖然具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，但也要注意以下幾個(gè)問(wèn)題，一是進(jìn)口碳纖維布產(chǎn)品價(jià)格比較昂貴，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量性能還存在著一定的問(wèn)題。例如材料的勻質(zhì)性較差導(dǎo)致受力不均，碳纖維片預(yù)浸樹(shù)脂含量過(guò)高，碳纖維斷絲率過(guò)高，樹(shù)脂質(zhì)量也欠佳，這些都影響補(bǔ)強(qiáng)質(zhì)量；二是對(duì)于一些特殊構(gòu)件，加固理論還不成熟。
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