碳纖維布加固在抗震領(lǐng)域的使用
近期，世界各地不同層次的發(fā)生了地震災(zāi)害，頻繁的地震災(zāi)害給人們帶來了巨大的傷害和嚴重的財產(chǎn)損失，建筑結(jié)構(gòu)抗震加固刻不容緩。為此，為大家推薦適合的抗震加固方法——碳纖維布加固法。
碳纖維布抗震加固技術(shù)是通過粘結(jié)劑將碳纖維布同被加固的構(gòu)件粘結(jié)而進行的新型加固方法。
碳纖維布采用進口碳絲織成，具有優(yōu)異的抗震性能高強抗拉耐腐蝕，重量輕，不改變結(jié)構(gòu)形狀、不增加結(jié)構(gòu)自重。可廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀、各種結(jié)構(gòu)部位。用于結(jié)構(gòu)抗震加固尤為合適。
碳纖維布抗震加固具以下不容忽視的優(yōu)越性：
（1）優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效地應(yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補強，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴展、增加結(jié)構(gòu)的延性。
（2）優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使經(jīng)過補強和維修的結(jié)構(gòu)具有極強的抗酸、堿、鹽、紫外線侵蝕和防水能力；具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力。
（3）材料的輕質(zhì)高強，可以不增加結(jié)構(gòu)體積，所增加的結(jié)構(gòu)自重幾乎可以不計。這是傳統(tǒng)方法做不到的。
（4）施工工序簡單，可用小型電動工具操作，所需施工空間小。而且進度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運營或斷路施工的時間，極大地降低經(jīng)濟損失和社會影響。
（5）由于材料柔軟，易于隨結(jié)構(gòu)外形粘貼，補強后不改變結(jié)構(gòu)外形，同時便于用所需色彩涂裝，而不顯露補強痕跡。

碳纖維布加固時應(yīng)該怎樣粘貼
在碳纖維布加固的施工過程中有一項很重要的工藝就是粘貼碳纖維布，粘貼的好壞直接影響到施工的質(zhì)量，那么如何粘貼才能保證碳纖維布加固的效果呢？
在粘貼碳纖維布之前，應(yīng)確認粘貼表面干燥，如潮濕環(huán)境施工可選用南京曼卡特水下碳纖維布。粘貼時，纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上，該部位應(yīng)多涂粘結(jié)樹脂，纖維布橫向不需要搭接。
1.按設(shè)計規(guī)定尺寸剪裁碳纖維布，嚴禁斜切碳布，并防止出現(xiàn)拉絲的現(xiàn)象。裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完，避免浪費，剪裁成型的碳纖維布應(yīng)注意防止受損。
2.按粘結(jié)樹脂的主劑和固化劑應(yīng)按比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時間內(nèi)用完為標(biāo)準，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。
3.粘貼碳纖維布前應(yīng)對混凝土表面再次擦拭，確保粘貼面無粉塵。用滾筒刷將浸漬膠均勻涂刷于被粘貼部位，在搭接、拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。粘貼時，在碳纖維布和樹脂之間不應(yīng)留有空氣。
4.粘貼碳纖維布時，放卷用力適度，將碳布拉緊對齊后粘貼，從中間向兩側(cè)進行粘貼，避免產(chǎn)生氣泡。
5.用塑料刮板或滾筒在碳纖維布表面反復(fù)滾壓，直至膠料滲出，滾壓時應(yīng)沿同一方向，不宜在一個部位反復(fù)滾壓揉搓。碳纖維布外表面也需均勻涂抹浸漬膠，反復(fù)滾壓，使浸潤膠雙向充分浸潤碳纖維布。
6.多層粘貼時，應(yīng)在碳纖維布表面指觸干燥后，立即進行下一層的粘貼。如延誤時間超過1h，應(yīng)等12h后，再涂刷浸漬膠粘貼下一層。
看到這里，相信大家都了解了粘貼碳纖維布的工藝和粘貼中的注意事項，優(yōu)質(zhì)的原材料還需要良好的施工工藝，SKO建筑加固平臺特旨在提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，從源頭保證工程質(zhì)量。

在工程應(yīng)用研究方面，重點研究碳纖維片材（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)準化協(xié)會頒布了《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)計施工和質(zhì)量檢驗依據(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。
針對傳統(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投人；以及采取增大截面法，結(jié)構(gòu)面會留下不和諧修補“傷疤” 影響結(jié)構(gòu)外觀和技術(shù)狀況評價等問題，碳纖維筋橋梁加固是一項新的應(yīng)用外粘高性能碳纖維復(fù)合材料增強結(jié)構(gòu)技術(shù)，主要形式包括“嵌人植筋加強法" 和“體外配筋擴大截面增強法"。碳纖維筋與高強聚合物砂漿的聯(lián)合使用充分利用了纖維棒筋的抗拉伸強度、聚合物砂漿的快凝強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，含碳體積分數(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、高強度和超高強度4種；按用途可分為宇航級小絲束碳纖維和工業(yè)級大絲束碳纖維，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
碳纖維具有較強的防水和防滲漏的特點，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)域被廣泛運用。據(jù)投資顧問行業(yè)研究中心相關(guān)統(tǒng)計數(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)及其與鋼筋的對比表
名稱
碳纖維復(fù)合筋
鋼筋
密度（g/cm3）
1.5
7.9
抗拉強度（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)合筋的密度遠遠小于鋼筋，同樣體積的材料，重量上碳纖維復(fù)合筋的優(yōu)勢很大；碳纖維復(fù)合筋抗拉強度也大于鋼筋，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）強度高（抗拉強度是鋼筋的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，對酸呈惰性，耐濃酸侵蝕；（7）與砂漿附著力強。
3. 聚合物砂漿特點
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)強度高，熱膨脹系數(shù)與混凝土類似。
聚合物砂漿的主要特點：（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)的滲透和擴散；（3）和易性好，利用快捷、速凝的功能特點，修繕結(jié)構(gòu)腐蝕表面，達到修舊如新。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，我國各級公路上營運的橋梁總數(shù)達 60余萬座。
按橋梁設(shè)計技術(shù)標(biāo)準對大中小類型的橋梁平均使用壽命測算，橋梁平均設(shè)計使用壽命在50年左右。全國年均需要改造翻新的橋梁約有10 000 余座，合計約60余萬延米。以二級路為例，每年國家需要投人的橋梁改造費用上百億幣，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。
面對當(dāng)前大規(guī)模的橋梁改造任務(wù)，各級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。隨著近幾年重交通的發(fā)展和擴散，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，造成加固后的補強材料與原結(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，造成自重增加，影響使用效果；此外，在增大截面法中，因材料強度因素，需要增厚自重增加，影響結(jié)構(gòu)受力和加固效果?，F(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)面會留下不和諧修補“傷疤”，影響結(jié)構(gòu)外觀和技術(shù)狀況評價。
由此可見，研究和選擇一種高強、防腐蝕、經(jīng)濟、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)，并對混凝土構(gòu)件加固部位進行鑿毛處理。對加固表面缺損的坑洼部位采用高強聚合物砂漿預(yù)先修補，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，噴涂高強聚合物砂漿，砂漿厚度不小于20MM，施工溫度應(yīng)在10℃-35℃，后對表面進行養(yǎng)護.

當(dāng)前在工程結(jié)構(gòu)加固改造市場上，粘貼碳纖維復(fù)合材料加固是當(dāng)下熱門的加固方式，其原因當(dāng)然與碳纖維材料的優(yōu)點有關(guān)：重量輕、強度高、耐酸堿、不占原有建筑空間、施工簡便、幾乎無濕作業(yè)等。
結(jié)構(gòu)安全無小事，在加固材料的選購上更是體現(xiàn)得淋漓盡致，加固材料是結(jié)構(gòu)加固中對安全影響的因素，因此在選購中，我們一定要仔細篩選、謹慎決定，防止一時疏忽，留下安全隱患。
首先我們要知道碳纖維布有一級300g、一級200g、二級300g和二級200g四種規(guī)格，有些圖紙設(shè)計說明會直接給出碳布規(guī)格。例如設(shè)計說明中明確提出碳布采用一級300g，那我們就可以直接跟材料廠家說明規(guī)格等級就可以了。
如果設(shè)計說明沒有明確提出碳布的等級規(guī)格，我們可以根據(jù)材料幾項關(guān)鍵性能參數(shù)進行判斷材料規(guī)格等級。例如提到碳布抗拉強度≥3400MPa、彈性模量230GPa、伸長率1.6%，那我們就可以確定碳布等級為一級，抗拉強度≥3000MPa、彈性模量200GPa，伸長率1.5%，說明碳布等級為二級；可以根據(jù)碳布厚度確定碳布的克數(shù)，厚度為0.167mm，碳布為300g/㎡，厚度為0.111mm，碳布為200g/㎡。
當(dāng)碳纖維布和浸漬膠進場時，檢查碳纖維布外觀是否有明顯的不平整現(xiàn)象。在施工過程中感受膠體是否好用，膠體如果太稠則會導(dǎo)致施工人員施工體驗性不好，并且膠體很難充分浸透碳布，達到的加固效果，若果膠體太稀，又會導(dǎo)致浸漬膠流淌，影響粘接效果。
如何選擇好的碳布是一件令人極其的事情，市面上眾多品牌的碳纖維布魚龍混雜，令人頭暈?zāi)垦５耐瑫r看起來似乎都沒什么區(qū)別。然而不同的產(chǎn)品卻存在較大的價格差異，部分工程由于采用了劣質(zhì)產(chǎn)品導(dǎo)致加固失效常有發(fā)生，其造成的損失難以估計，因而值得加固改造業(yè)的設(shè)計、施工、監(jiān)理和業(yè)主單位予以關(guān)注，需要多方共同做出努力。