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。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，我國各級(jí)公路上營運(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算，橋梁平均設(shè)計(jì)使用壽命在50年左右。全國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。現(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).

碳纖維布（CFRP）加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。
加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結(jié)劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，膠結(jié)材料作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復(fù)合體，使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋共同作用，增大了結(jié)構(gòu)抗拉及抗剪能力，可有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。
CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算，凈截面面積取碳纖維布的計(jì)算厚度乘以寬度。碳纖維布的計(jì)算厚度取碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/㎡，且不宜高于450g/㎡。在施工質(zhì)量有可靠保證時(shí)，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。
2、粘結(jié)劑要有足夠的粘結(jié)性能，工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)材料的種類、型號(hào)，應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的溫度、濕度進(jìn)行選擇。應(yīng)正確掌握主劑和固化劑的配比，使?jié)B透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節(jié)施工的需要。采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時(shí)，被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場實(shí)測混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10。
4、主要機(jī)具：角向磨光機(jī)、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺(tái)秤、卷尺、水平儀、鉛錘、滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩等。
1、應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖。在進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前，應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
2、應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況和加固構(gòu)件混凝土的補(bǔ)強(qiáng)荷載要求，制定相應(yīng)施工方案和施工計(jì)劃。
3、應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維布、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的物質(zhì)準(zhǔn)備工作。
4、進(jìn)場后的碳纖維布、配套樹脂應(yīng)抽樣送檢，合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。
采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。
施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材彎折。

碳纖維材料的加固優(yōu)勢(shì)介紹
現(xiàn)在很多加固工程在選擇施工材料時(shí)多會(huì)選擇碳纖維材料，碳纖維材料和其他多種加固材料有著明顯的不同，相比較而言，碳纖維材料更具有加固優(yōu)勢(shì)，存在經(jīng)濟(jì)性高、適用面廣、操作步驟簡單等多種優(yōu)勢(shì)，基本各類加固工程的施工環(huán)節(jié)都會(huì)優(yōu)先選擇并使用該類加固材料，碳纖維加固材料具體有哪些加固優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)呢?接下來的時(shí)間，小編就站在專業(yè)的角度，來為大家詳細(xì)解答。
一、施工便利性強(qiáng)，易于掌握施工要點(diǎn)
碳纖維材料主要有兩種，其一是碳纖維板，其二是碳纖維布，目前，在加固工程中，兩種類型的碳纖維材料都比較常用，在施工環(huán)節(jié)，使用碳纖維材料易于掌握施工要點(diǎn)，施工操作簡單，施工的便利性強(qiáng)，即使是毫無施工經(jīng)驗(yàn)的新手施工也能保證加固效果。
二、施工可行性高，不受到周邊環(huán)境的干擾
并不是所有的加固材料適用性均較強(qiáng)的，有些加固材料在某些特定的加固工程并不適用，一旦隨意使用，將會(huì)直接影響到加固質(zhì)量，也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。碳纖維材料卻不存在這些問題，和其他的加固材料相比，碳纖維材料的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)還是十分明顯的，施工可行性相對(duì)較高，施工結(jié)束后也不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成干擾影響，是優(yōu)質(zhì)的，且客戶較為認(rèn)可并會(huì)時(shí)間選擇的加固材料。
三、市場價(jià)格較低，降低施工材料成本
和鋼板等加固材料相比，碳纖維材料的市場銷售價(jià)格相對(duì)較低，使用碳纖維材料加固建筑物，即使需要使用的總量較多，也能有效降低施工成本。
四、實(shí)用性較強(qiáng)，加固壽命相對(duì)較長
對(duì)于客戶來說，當(dāng)加固工作結(jié)束之后，他們不僅會(huì)關(guān)注加固質(zhì)量，也會(huì)重點(diǎn)關(guān)注加固壽命，使用鋼板以及混凝土等施工材料加固建筑物，加固壽命都是十分有限的，然而，碳纖維材料的使用壽命卻高達(dá)50年以上，這也是碳纖維材料和眾多加固材料相比較后，所存在的一大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于住宅類使用年限較長的建筑物，在加固時(shí)，如果施工現(xiàn)場允許，碳纖維材料可以作為的加固材料。
五、操作步驟簡單，沒有施工難點(diǎn)
對(duì)于施工單位來說，雖然他們有著資深的施工經(jīng)驗(yàn)，不過，不同類別的加固材料所存在的施工難點(diǎn)不同，故而，施工單位在加固施工時(shí)所需要掌握的施工要點(diǎn)以及需要注意的施工細(xì)則方面都是不同的，碳纖維材料施工時(shí)操作步驟簡單，施工難度較低，易于掌握加固施工的整體步驟，有效保證加固質(zhì)量。
以上幾點(diǎn)就是小編為大家整理的關(guān)于碳纖維材料的加固優(yōu)勢(shì)所在，其實(shí)，碳纖維材料近幾年的應(yīng)用頻率較高，對(duì)于客戶而言，碳纖維材料具有較多的選擇優(yōu)勢(shì)，也是值得選購的優(yōu)質(zhì)加固材料。

詳解碳纖維布加固施工過程中不容小覷的4個(gè)細(xì)節(jié)
說到建筑物的加固施工，大家現(xiàn)在對(duì)其的了解都比較多，目前我們常用的加固方法有碳纖維加固法、混凝土加固法、粘鋼加固法等，不同的加固方法優(yōu)勢(shì)不同，對(duì)施工環(huán)境也有不同的要求，在多種加固方法中，由于碳纖維加固方式具有很多優(yōu)點(diǎn)，目前在建筑工程中的應(yīng)用頻率也較高，碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的加固材料，使用碳纖維布加固施工時(shí)，也有很多需要注意的細(xì)節(jié)問題，今天小編就來帶著大家一起詳細(xì)的了解下。
一、對(duì)施工環(huán)境的要求
雖然碳纖維材料能夠在惡劣的條件下施工，不過，為了保證加固施工的效果，我們對(duì)施工環(huán)境還是要重視起來的，一般情況下，對(duì)施工溫度的要求并不是太高，施工現(xiàn)場的溫度不能低于5度，否則需要進(jìn)行加溫處理，如果施工溫度長期低于5度，需要暫時(shí)停止施工，以免影響到加固效果。
二、加固后的養(yǎng)護(hù)工作
自然養(yǎng)護(hù)的時(shí)間是24小時(shí)，要保證加固的部位不受外力的干擾和沖擊，如果是室外施工，還需要保證加固部位不能淋雨，施工結(jié)束后，加固部位養(yǎng)護(hù)5天的時(shí)間就可以投入使用了。
三、施工安全的具體要求
1、裁剪碳纖維布時(shí)，需要遠(yuǎn)離明火和電源；
2、碳纖維布材料的儲(chǔ)存環(huán)境應(yīng)該選擇在密封的環(huán)境中，切忌要遠(yuǎn)離明火，還需要避免陽光的照射；
3、在配制結(jié)構(gòu)膠時(shí)，需要在通風(fēng)良好的環(huán)境中配制；
4、施工現(xiàn)場需要配備滅火器，以免發(fā)生安全事故時(shí)，能夠及時(shí)施救；
5、施工人員只要進(jìn)場就要佩戴安全帽，穿著工作服，對(duì)于有煙癮的施工人員來說，在施工現(xiàn)場，不能攜帶打火機(jī)和進(jìn)場，以免引發(fā)火災(zāi)。
四、施工現(xiàn)場的詳細(xì)記錄
一般情況下，大型工程都有專門的記錄人員，為了避免施工材料的浪費(fèi)使用，對(duì)于每道加固工序使用的加固材料數(shù)量都需要詳細(xì)記錄在冊(cè)，對(duì)于短缺的材料也需要記錄并及時(shí)上報(bào)。