由于使用年限、环境恶化、设计缺陷及使用不当等因素，混凝土结构设施的维护、修复和加固已成为当今面临的紧迫课题。用传统材料进行加固往往教率相对较低，要求机械化程度较高、而且通常出现加固后的耐久性问题。磷纤维片材以其优异的性能 现已广泛应用于桥梁，建筑物、隧道、涵洞及其他各种混凝土结构加固修复工程中。碳纤维片材加固技术是利用树脂粘结剂将碳纤维片材贴到结构或构件表面，形成复台材料体．通过二者协同作用来提高结构或构件的承载力和延性的一种加固技术方法。我国在1997年引进该项技术立即成为工程界研究和应用的热点。 碳纤维片材加固修复混凝土结掏技术规程(CECS146-2003)是我国第一个纤维增强材料加固修复混凝土结构技术领域的技术标准，对碳纤维加固设计、施工技术和质量验收做了明确的规定


1碳纤维片材《CERP)


谈纤维是～种碳含量超过90%的纤维状碳材料，是 有机纤维一聚丙烯腈(PAN)纤维，粘胶纤维 沥青纤维等原料在不活泼的气悻中经2000Z：～3000X2碳化、石墨化等高温固相反应制成的具有轻质 高强、高弹性模量，耐腐诎的高性能无机纤维。它的比重一般为1．70～1．80g／cm ，热膨胀系数接近于零．抗拉强度比钢筋大10倍．弹性模量比钢筋大1．8～2．6倍 而密度仅为钢筋的1／5。抗腐蚀性能强，不产生电化学腐蚀，且在氯离子碳酸和烧碱等物质中强度降低很少t耐疲劳性好：一般金属的耐疲劳强度为其抗拉强度的40％-50％．而碳纤维可离达70％～8㈣。


     碳纤维片材是采用固化的热固性树脂(通常指环氧树脂)将定向排列的碳纤维束牯结起来制成的薄片。根据纤维排列方向又可将片材分为单向纤维片材和双向纤维片材


目前结构加固，改造与修复技术现状通常可分钢筋混凝土增厚法、体积预加法 片材加固法及隔裢、消震法。CFRP片材加固法具有相对密度小 疲劳强度高，耐久性好．耐磨损+施工方便，造价低等特点，且不受施工条件限制，基本上不影响原结构的外形。采用FRP抗弯加固混凝土粱的试验表明：在正常的使用荷载下，抗弯刚度提高约l7～99％，抗弯强度提高约28-97％。 在受剪加固试验中，加固后的构件受弯承载力有较大幅度的提高，约65～95％．满足强弯弱剪的抗震要求。


2粘结材料


   采用碾纤维片材对混凝土结构进行加固修复时，直采用配套树脂类底层树脂，找平材料，浸渍树脂或牯贴树脂进行加固修复。底层树脂的作用是增强加固表面混凝土与找平材料或粘贴树胳界面粘结强度。找平材料的作用是使加固表面平整度符合规定要求．并与底层树脂及浸。浸渍树脂是粘结碳纤维布的主要粘结材料．粘结树脂是粘结碳纤维板的主要粘结材料．其作用是使碳纤维片材与混凝土得到充分的牯结，使其共同承受结构的怍用。粘结树脂有环氧树脂体系和不饱和聚脂体系等．目前应用最为广泛的是环氧树脂体系，具有良好的加工性，高度的牯合力，收缩性低，稳定性好，吸水率低，机械强度高等优点


碳纤维片材加固


碳纤维片材加固混凝土结构应根据设计强度、耐久性 粘结界面力学性能等要求，选用适台的片材和牯结材料和设计所需碳纤维片材层数。


2．I碳纤维片材加固技术的施工优势


(1）施工方便，工效高。


(2)具有极好的耐J搿蚀性和耐温性能，适用面广。


 


(3)施工质量易于保证。


2．2施工前机具准备


     施工前应准备机具有：砂轮机、电控箱等电动工具。调胶用的天平、容器、手动调和机等。剪裁片材用的卷尺、剪刀、美工刀，塑胶手套、口罩．眼镜等。


2．3施工工艺 


施工前应尽可能对受力构件进行卸载。碳纤维片材加固的效果主要取决于施工质量，其工艺流程为：


（1)构件表面处理


先用砂轮机将被粘接构件表面处理得符台要求。其中如果有缺陷要修复平整．露出原结构层，在涂刷底胶前表面再用丙酮清洗一遍。


 


(2)涂底胶


根据气温及箍工粘接扮件的具体情况决定潦敷的厚度，要使底胶渗入混壤土表面孔隙中，以确保构件与片材充分牯台。底胶自然风干，做好保护避免被水污染






(3)修补平整


用找平材料填补不平部位，使无棱角。在转角处使用找平材料修复为光滑圆弧以避免片材损伤。


(4)粘贴碳纤维片材


首先根据需要剪裁所需尺寸和形状的片材，再配制胶渍，一次配胶量要以可使用期限内施工所需量为限，最后进行粘贴。牯贴时尽量不使空气进入粘贴碳纤维片和胶粘剂之间，且粘贴每层时要有一定时闻间歇以达到脱泡浸润的效果。若发现气泡．可用特制的滚筒沿碳纤维片材方向多次壤压，挤出气泡．滚压时不得损伤碳纤维片材，最终使片材与枯结树脂密着。


(5)防护处理


在碳纤维片材粘结完成后，立检查是否符台设计要求和施工质量，必要时采取补救措施 由于片材和牯结材料耐火性差，应在粘结完成2d后做表面抹灰等防火处理。




2．4 施工安全


(I)施工现场应尽量远离电源。


(2)碳纤维片材的配套用胶要远离火豫，避免太阳直射


(3) 现场施工人员应穿工作服．同时佩带口罩，手套等防护设备


(4)施工现场要通风良好。


(5) 冬季施工时，要保证气温不低于5℃。、


 


3．碳纤维片材加固技术应用前景


 


     建设已趋完成，现已进^旧建筑维护改造阶段期。面i临着结构承载力不足、耐久性等问题。据估计我国现有房屋中40,以上需进行鉴定和加固，另外道路桥梁和其它土木工程中也普遍存在这些问题。我国碳纤维片材在加固领域应用还较少，有着巨大的开发潜力。相应配套用胶国产化速度逐步加快，技术水平不断提高，也必髂的发展。


 


4．结语


碳纤维片材加同是一种新型结构加固修复技术，产品性能优异，施工方便，安全可靠，势必产生巨大的经济效益．社会效益和环境效益。同时也有待于在生产及应用各环节开展更深层次的基础理论研究，加强管理水平，积累更多的实践经验。


碳纤维补强技术的优越性
综上所述，我们将碳纤维补强技术的特点和优越性归纳如下：
(一)优异的力学性能，可有效应用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展、增加结构的延性。
(二)优异的化学稳定性，使经过补强和维修的结构具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力；具有足够的适应气温变化的能力。易于外加防火涂层后有效地防火。可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命，这是包钢方法不可比拟的。
(三)材料的轻质高强，可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以忽略。这是传统方法做不到的。
(四)施工工序简单，可用小型电动工具操作，不象传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。因而可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。而且进度快、工期短，更能在持续交通有振动的情况下操作。从而大大缩短工程停工、停止运营或断路施工的时间，极大地降低经济损失和社会影响。
(五)由于材料柔软，易于随结构外形粘贴，补强后不改变结构外形，同时便于用所需色彩涂装，而不显露补强痕迹。 随着碳纤维补强技术的优越性在工程领域得到普遍认同，这项技术的应用将会愈来愈广泛。随着有关科研的开展，工程实践经验的积累，新应用领域的进一步探索与开拓，这项技术将更加成熟，更加完善。我们上海毅实加固公司希望与各位同行开展更有效而广泛的合作。众志成城，这项技术的应用必将呈现出更加广阔的前景。