碳纖維布加固破壞原理及施工工藝
據(jù)了解碳纖維布加固技術(shù)在90年代在我國建筑工程和橋梁隧道工程領(lǐng)域中開始被應(yīng)用，在早期其加固費(fèi)用昂貴，碳纖維布加固技術(shù)的發(fā)展被限制，隨著我國科技實(shí)力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價不斷降低，使的碳纖維布加固技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應(yīng)用領(lǐng)域中得到了全面推廣。
碳纖維布加固混凝土柱：
采用碳纖維布對混凝土進(jìn)行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強(qiáng)度和對混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。
碳纖維布加固混凝土梁：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：
1、界限破壞，當(dāng)碳纖維和鋼筋的配置率適當(dāng)，在受壓混凝土達(dá)到極限應(yīng)變的時候，受拉區(qū)纖維剛好達(dá)到極限強(qiáng)度，此時材料的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，截面的延性也達(dá)值；
2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區(qū)混凝土被壓壞，碳纖維未達(dá)到極限應(yīng)變；
3、少筋破壞，受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過極限拉應(yīng)變，并達(dá)到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時受壓區(qū)混凝土尚未破壞；
4、超筋破壞，加固量過大，受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土被壓壞；
5、粘接破壞，在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
與此同時，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應(yīng)用，碳纖維布在上海證券交易所加固工程以及清華附屬中學(xué)等加固改造工程中得到了大范圍使用。在這些工程中它們所有的一個共同病害就是混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化，從而導(dǎo)致銹蝕，應(yīng)對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)過后，在采用碳纖維布進(jìn)行加固，大致過程如下：
1、首先按照圖紙要求進(jìn)行定位放線；
2、采用硬毛刷對混凝土表面進(jìn)行清理并將轉(zhuǎn)角處打磨成圓弧狀；
3、按設(shè)計(jì)要求裁剪碳纖維布；
4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對碳纖維布進(jìn)行防護(hù)；
5、待膠固化后，對粘貼碳纖維布進(jìn)行驗(yàn)收。
總而言之，碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強(qiáng)度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，為結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。與此同時，碳纖維布加固除了對開裂的梁板進(jìn)行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復(fù)工程中應(yīng)用。

碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。
碳纖維布又稱碳素纖維布、碳纖布、碳纖維編織布、碳纖維預(yù)浸布、碳纖維加固布、碳布、碳纖維織物、碳纖維帶、碳纖維片材（預(yù)浸布）等 。碳纖維布用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固。
碳纖維板加固法是用粘結(jié)劑把碳纖維板粘貼在混凝土構(gòu)件受力部位，和基體疊合為一體，從而達(dá)到加固目的的一種施工方法。通常用在混凝土橋面板、橋墩、梁、柱、煙囪以及隧道襯砌等構(gòu)件的抗彎補(bǔ)強(qiáng)、抗剪補(bǔ)強(qiáng)以及防止混凝土開裂、剝落等工程中。
和大家一起了解碳纖維布與碳纖維版的不同：
1、性能區(qū)分
碳纖維布強(qiáng)度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。適用面廣。
碳纖維板加固具有強(qiáng)度高、重量輕、易于施工、耐久性好等優(yōu)良特性。
2、使用范圍區(qū)分
碳纖維布廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。碳纖維板可用于條件嚴(yán)酷、場地狹窄混凝土結(jié)構(gòu)的維修、加固工程中。
3、加固方法區(qū)分
碳纖維板加固法
a、施工準(zhǔn)備，清理障礙物；
b、清理粘碳纖維板混凝土結(jié)構(gòu)面；
c、配制粘鋼膠，嚴(yán)格按照配套樹脂的主劑、固化劑所規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調(diào)和量不應(yīng)過多，以在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn)；
d、粘貼碳纖維板，洗干凈碳纖維板前后面，均勻的涂抹于混凝土表面和碳板表面，粘貼后用手捶沿粘貼表面輕輕敲擊，如無空洞聲則表明粘接密實(shí)，否則應(yīng)取下碳板重新補(bǔ)膠進(jìn)行粘貼；
e、固定碳纖維板，若發(fā)現(xiàn)有縫隙或缺膠，應(yīng)補(bǔ)膠填滿；
f、表面防護(hù)處理，；
g、報(bào)驗(yàn)；
碳纖維布加固法
a、施工準(zhǔn)備：擬定施工方案和施工計(jì)劃，應(yīng)對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等作好施工前的準(zhǔn)備工作。
b、混凝土表面處理：清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。按設(shè)計(jì)要求對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。
c、涂刷底膠：按供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制底層樹脂，將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。在樹脂表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。配制找平材料并對不平整處修復(fù)，對混凝土表面凹陷部位用找平材料填補(bǔ)平整，轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平材料修復(fù)為光滑的圓弧。
d、找平處理：進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維片材前，要按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行放線定位;
e、配制并涂刷結(jié)構(gòu)膠粘劑：
用攪拌器攪拌至色澤均勻。在攪拌容器內(nèi)及攪拌器上不得有油污和雜質(zhì)。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際溫度確定膠粘劑的拌合量，并按要求嚴(yán)格控制使用時間。
f、粘貼碳纖維片材。

碳纖維布加固的施工要點(diǎn)有哪幾步？
碳釬維布自從引進(jìn)中國之后，就一直以來深受社會各界人士的喜歡，那么在建筑行業(yè)，建筑加固過程中，碳纖維布加固的施工工藝都有那些？有哪些施工要點(diǎn)是要大家注意的呢？下面就來跟小編一起了解一下吧！
碳纖維加固施工工藝
工程設(shè)計(jì)→清潔打磨被粘接結(jié)構(gòu)表面→底層表面的涂布→底膠固化至指干→不平面修復(fù)→修補(bǔ)膠固化至指干→浸潤膠的涂布→碳纖維片材施工→指干后多層粘貼→固化→檢驗(yàn)及表面裝飾。
碳纖維施工要點(diǎn)
1、 將混凝土表面用丙酮擦拭干凈。
2、 被粘接表面要修復(fù)平整，有漏水現(xiàn)象要作止水、導(dǎo)水處理。
3、 配置底層用膠并涂敷，要根據(jù)氣溫及施工粘接結(jié)構(gòu)的具體情況決定涂敷的厚薄，特別是冬季氣溫低于5℃如需施工應(yīng)采取必要的升溫措施。
4、 進(jìn)行粘接碳纖維片材時，首先根據(jù)技術(shù)要求剪好所需尺寸，一般兩米為適。
5、 配置膠液，一般以可使用的時間內(nèi)(30min左右)施工所需量為限。
6、 將甲、乙組份的膠水按照甲組分：乙組分=3：1的比例倒入干凈的容器內(nèi)，攪拌均勻。如在夏季溫度較高時甲、乙組份也可按4：1進(jìn)行使用。用光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復(fù)滾壓至膠水滲出纖維布表面，以去除氣泡，使碳纖維布充分浸潤膠水，碳纖維片材搭接面積要預(yù)留10cm以上。
7、 多層粘貼應(yīng)待上層碳纖維布表面指觸感干燥后，再進(jìn)行下一層碳纖維布的粘貼。
8、 在其固化時要防雨淋，防風(fēng)沙，并防止硬物碰傷粘接表面。
9、 固化時間不得少于3-7天，固化后根據(jù)要求進(jìn)行表面涂裝。
10、乙組份在長貯存過程中容易出現(xiàn)變色現(xiàn)象，屬正常，不影響產(chǎn)品基本性能和使用。
11、在施工過程中，如不慎濺到皮膚上或眼睛里應(yīng)立即用大量清水沖洗，嚴(yán)重者應(yīng)及時就醫(yī)。
上述文章中，小編給大家講解的關(guān)于碳纖維布加固的施工工藝，相信大家看完之后，應(yīng)該是有所了解的了。是專注于給大家提供加固、改造、修繕等知識的網(wǎng)站，如果大家對于這些比較感興趣的話，可以持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站。

碳纖維布加固技術(shù)在建筑上的應(yīng)用
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。
加固改造具有三個突出的優(yōu)點(diǎn)：投資少、工期短、省空間，這些都會帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，特別是時間和空間的節(jié)省，對工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動來講，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。
現(xiàn)有的加固方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越受到人們的重視，人們在長期地研究與實(shí)踐過程中，形成了多種加固方法，傳統(tǒng)的加固方法有以下幾種①：
1）增大截面法
通過使用同質(zhì)材料增大原結(jié)構(gòu)的截面面積，來提高構(gòu)件承載力，同時加大截面剛度，增強(qiáng)抗震能力，工藝簡單，適用面廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)場濕作業(yè)多，施工周期長，對原結(jié)構(gòu)影響較大，如：減小使用空間，增加結(jié)構(gòu)自重等。
2）外包鋼法
以型鋼包裹于結(jié)構(gòu)的四角或兩角，對構(gòu)件的截面和外觀影響較小，較大幅度地提高承載力，施工簡單，工作量小，增大延性，適用于加固混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu)；缺點(diǎn)是用鋼量較大，抗腐蝕性和耐久性差，費(fèi)用高。
3）預(yù)應(yīng)力加固法
采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固，降低應(yīng)力水平，提高承載力，幾乎不改變使用空間。缺點(diǎn)是耐火性、耐腐蝕性較差，且對施工設(shè)備、工序及施工人員的素質(zhì)要求較高。
4）增設(shè)支點(diǎn)法
增設(shè)支點(diǎn)是用減少構(gòu)件計(jì)算跨度，從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力，提高承載力，并且縮小裂縫寬度效果明顯。缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)布局，使用功能受到限制。
5）托梁拔柱法
是一種托屋架拔柱、托墻拔柱及托梁拔柱的加固方法，改造時間短、費(fèi)用低，缺點(diǎn)是技術(shù)要求高、安全隱患大。適用于工業(yè)廠房的改造。
6）粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板粘貼在構(gòu)件外部來提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。該方法幾乎不改變構(gòu)件外形和使用空間，施工簡單快速，濕作業(yè)量小，但對構(gòu)件工作環(huán)境有要求，環(huán)境溫度不高于60℃，相對濕度不大于70%，無化學(xué)腐蝕。
傳統(tǒng)加固方法雖然種類較多，且每種加固方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但每種方法加固的綜合效果都不能完全滿足使用者的要求。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料的出現(xiàn)及對其增強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)效果研究的深入，這種加固技術(shù)越來越受到建筑行業(yè)的青睞，其應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
碳纖維增強(qiáng)塑料（CarbonFiber 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)價值和社會效益。
碳纖維加固材料發(fā)展及其缺點(diǎn)
然而，隨著碳纖維材料在加固領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時，也存在著不足：
1）拉伸彈性模量相對于其強(qiáng)度過低
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固的碳纖維拉伸強(qiáng)度一般在3000MPa以上，而其彈性模量只有230GPa左右，高彈性模量的也不過380-640GPa 左右。要發(fā)揮較大的強(qiáng)度，碳纖維布需相當(dāng)大的變形，當(dāng)與鋼筋共同工作時，鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時CFRP并未發(fā)揮出全部強(qiáng)度，從而無法充分利用碳纖維的強(qiáng)度，且難以有效地抑止結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)展。
2）混凝土與碳纖維間的粘結(jié)層易破壞
環(huán)氧樹脂粘結(jié)層的剪切強(qiáng)度與剪切變形是一定的，超過極限應(yīng)變后，粘結(jié)層將產(chǎn)生界面微裂縫，隨著微裂縫的不斷擴(kuò)展，后發(fā)生剝離破壞，所以粘貼CFRP片材加固有其限度，過量粘貼會導(dǎo)致界面無法傳遞足夠的剪應(yīng)力使得CFRP的強(qiáng)度無法得到充分利用，并且在構(gòu)件承受較大荷載時容易出現(xiàn)粘結(jié)破壞。
現(xiàn)有的加固手段是將CFRP非常緊密地粘貼到試件的表面，當(dāng)試件的表面有一定的曲率時，CFRP在受拉的同時還會承受一個由曲率帶來的剝離應(yīng)力，這也會加快構(gòu)件的粘結(jié)破壞。
3）無屈服點(diǎn)，為脆性破壞
碳纖維布是一種線性材料，沒有像鋼筋那樣的屈服點(diǎn)，結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞前沒有先兆，為脆性破壞。
粘貼碳纖維布和粘鋼的適用性對比
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。
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，如何在短的時間內(nèi)達(dá)到要求，盡可能減少對社會的損失，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。