碳纖維布加固在抗震領域的使用
近期，世界各地不同層次的發(fā)生了地震災害，頻繁的地震災害給人們帶來了巨大的傷害和嚴重的財產(chǎn)損失，建筑結構抗震加固刻不容緩。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是通過粘結劑將碳纖維布同被加固的構件粘結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，不改變結構形狀、不增加結構自重?？蓮V泛適用于各種結構類型、各種結構形狀、各種結構部位。用于結構抗震加固尤為合適。
碳纖維布抗震加固具以下不容忽視的優(yōu)越性：
（1）優(yōu)異的力學性能，可有效地應用于多種形式的結構補強，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展、增加結構的延性。
（2）優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，使經(jīng)過補強和維修的結構具有極強的抗酸、堿、鹽、紫外線侵蝕和防水能力；具有足夠的適應氣溫變化的能力。
（3）材料的輕質(zhì)高強，可以不增加結構體積，所增加的結構自重幾乎可以不計。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，易于隨結構外形粘貼，補強后不改變結構外形，同時便于用所需色彩涂裝，而不顯露補強痕跡。

碳纖維布（CFRP）加固修補結構技術是一種新型的結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達到對結構及構件加固補強的目的。
加固機理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結劑粘結于混凝土構件的表面，膠結材料作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復合體，使增強貼片與原有鋼筋共同作用，增大了結構抗拉及抗剪能力，可有效提高結構的強度，延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。
CFRP加固修補混凝土結構所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強度應按纖維的凈截面面積計算，凈截面面積取碳纖維布的計算厚度乘以寬度。碳纖維布的計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，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。
2、粘結劑要有足夠的粘結性能，工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結材料的種類、型號，應根據(jù)施工時的溫度、濕度進行選擇。應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。采用碳纖維片材對混凝土結構加固時，應采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時，被加固的混凝土結構構件，其現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時，混凝土強度等級不應低于C10。
4、主要機具：角向磨光機、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺秤、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、防護眼鏡、橡膠手套、口罩等。
1、應認真閱讀設計施工圖。在進行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前，應按加固設計部位放線定位。
2、應根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況和加固構件混凝土的補強荷載要求，制定相應施工方案和施工計劃。
3、應對所使用的碳纖維布、配套樹脂、機具等做好施工前的物質(zhì)準備工作。
4、進場后的碳纖維布、配套樹脂應抽樣送檢，合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進行，并應符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當環(huán)境溫度低于5℃時，應采用適用于低溫環(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構時，應由專業(yè)施工隊伍進行施工。
施工過程中應避免碳纖維片材彎折。

當前在工程結構加固改造市場上，粘貼碳纖維復合材料加固是當下熱門的加固方式，其原因當然與碳纖維材料的優(yōu)點有關：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。
結構安全無小事，在加固材料的選購上更是體現(xiàn)得淋漓盡致，加固材料是結構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，有些圖紙設計說明會直接給出碳布規(guī)格。例如設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，令人頭暈目眩的同時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)的設計、施工、監(jiān)理和業(yè)主單位予以關注，需要多方共同做出努力。

怎樣進行多層碳纖維布加固？
碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的建筑加固材料，相對于常規(guī)加固方法，不僅強度高、質(zhì)量輕、對原結構空間占用小，同時質(zhì)軟能像布料一樣適用于復雜多變的建筑表面。碳纖維布加固技術經(jīng)過多年的發(fā)展，如今已經(jīng)名副其實的成為加固行業(yè)中，采用多的加固方法之一。
碳纖維布在混凝土結構中，主要對受彎構件起到加強承載力的作用，就好比鋼筋混凝土結構中受拉區(qū)布置的鋼筋一樣。滿足安全性鑒定的碳纖維布具有高達3400MPa的強度，然而在實際的設計施工中，考慮到二次受力等因素的影響，會出現(xiàn)僅采用一層碳纖維布無法達到強度要求的情況，這時就需要采取多層碳纖維布進行加固處理。
多層碳纖維布加固中應用廣的是雙層碳纖維布加固。相對于單層纖維布的粘貼，雙層碳纖維布的施工工藝要復雜一些。雙層碳纖維布粘貼時，應在層碳布浸漬膠達到指干狀態(tài)前立即粘貼下一層，若延誤時間超過1小時，則應等待12小時后重新在層碳布上涂抹膠體進行施工，同時在粘貼前需要注意將灰塵等對粘貼效果有影響的雜質(zhì)進行清除。
雙層碳纖維布不僅在施工上有嚴格的要求，在構造措施中同樣也要格外的注意。首先，碳布端部的U型箍在雙層碳纖維布中有很重要的作用，混凝土梁受彎產(chǎn)生變形，梁和纖維布要求變形協(xié)調(diào)，因而在混凝土梁底與膠、膠與碳纖維布間會產(chǎn)生拉應力，容易發(fā)生端部的剝離破壞，尤其是對于多層碳布來說。而端部采用U型箍，會對碳布起到約束作用，減少了剝離的可能性。
另外，為了保證雙層碳布端部的錨固能力，對碳纖維布進行分層截斷是更加合理的加固方法。在雙層碳布的加固中，有兩種分層截斷的措施可選，分別是外短內(nèi)長與內(nèi)短外長，二者之間的效果好壞可從以下幾方面判斷：
傳力路徑
外短內(nèi)長型中b端碳纖維受力需要通過第二層膠、層布以及層膠才能傳遞到混凝土結構中，傳力路徑較長，整體性稍差。
可靠程度
外短內(nèi)長的形式b端碳纖維布與混凝土基材存在二次粘貼，錨固失效概率比較高，錨固效果可靠程度偏低。
剝離破壞
單獨的對于b端錨固效果來說，內(nèi)短外長的構造形式將b端頭包裹在其中，對b端頭起到了約束的作用，也就提高了b端頭的抗剝離能力。
由此可見，兩種構造中內(nèi)短外長加U型箍的錨固、加固效果要明顯優(yōu)異于外短內(nèi)長型。因此，在規(guī)范GB 50367-2013中，也明確的推薦內(nèi)短外長型的構造措施。
還有一點，在雙層碳纖維布中也起到了至關重要的作用。雙層碳纖維布之間、碳纖維布與混凝土基材之間，都是靠膠體進行粘接傳力，相對于單層碳纖維布，雙層碳纖維布由于承受更高的拉應力，因此需要更高性能的膠體，來保證整體共同受力?？ū窘n膠，通過安全性鑒定，無疑問是雙層碳纖維布施工中的有力支持。