碳素纖維在具有高強(qiáng)度，高彈性率的同時(shí)，更擁有自重，輕和耐久性的特征。從早航空、宇宙關(guān)聯(lián)器材的應(yīng)用開始，到體育用品和機(jī)械產(chǎn)業(yè)的用途，近年，作為混凝土構(gòu)造物補(bǔ)強(qiáng)材料的替代品，被廣泛應(yīng)用在高速公路、鐵道橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補(bǔ)強(qiáng)工事中。
碳纖維加固布是一種單向碳纖維加固產(chǎn)品，通常采用12K碳纖維絲織造。高強(qiáng)度，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)建自重及截面尺寸。適用面廣，廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)形狀的加固修補(bǔ)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。施工便捷，無需大型機(jī)具設(shè)備，沒有濕作業(yè)，無需動火，無需現(xiàn)場固定設(shè)備，施工占用場地少，施工工效高。高耐久，由于不會生銹，非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環(huán)境中使用。
土木建筑，橋梁、隧道、混凝土結(jié)構(gòu)抗震、加固、補(bǔ)強(qiáng)材料:碳纖維布用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固，該材料與配套膠粘劑共同使用，可構(gòu)成完整的性能的同固碳纖維布材增強(qiáng)體系。該體系適用于梁、 柱、板、隧道、圓形、弧等。
眾所周知，建筑加固用的碳纖維布擁有很高的強(qiáng)度，加固效果的好壞與碳纖維布和混凝土基材的粘結(jié)性能密切相關(guān)。由于各種原因，碳纖維加固常常發(fā)生剝離破壞，此時(shí)，碳纖維布的應(yīng)力并未達(dá)到其抗拉強(qiáng)度，甚至還在較低的水平上，因而其高強(qiáng)性能得不到發(fā)揮。這種破壞很突然，屬于脆性破壞，發(fā)生這種破壞導(dǎo)致碳纖維布的加固效果大幅下降。
粘貼碳纖維布時(shí)如果不施加錨固措施，通常在集中力作用附近出現(xiàn)裂縫后很快就會產(chǎn)生剝離破壞的發(fā)生，這個(gè)時(shí)候碳纖維布的應(yīng)力往往很低。
為此，采用U型錨固的方式來組織結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)展，推遲碳纖維布的剝離破壞，提高碳纖維布的應(yīng)力。同時(shí)，U型錨固還可以提高梁的抗剪能力，在板中，垂直于縱向加固碳纖維布方向的壓條可以分擔(dān)荷載，提高抗剝離能力。
注意，密布U型錨固的形式有助于提高碳纖維布的應(yīng)力位，從而提高構(gòu)件的加固效果。但如果U型錨固間距過密，則不利于碳纖維布沿長度方向的應(yīng)力傳遞，會導(dǎo)致局部應(yīng)力集中，碳纖維布提早破壞。因此，在加固時(shí)，建議U型錨固的間距大于300mm。
粘貼碳纖維布用膠粘劑的性能同樣對碳纖維布的應(yīng)力發(fā)揮起著重要的作用。因此，工程中使用的加固材料通過可靠的安全鑒定和質(zhì)量認(rèn)證，是保障加固成功的關(guān)鍵問題之一。嚴(yán)格遵守國家規(guī)范進(jìn)行選材和施工也是防止剝離破壞的一個(gè)重要方面。
采用U型錨固、纖維鉚釘、改善膠粘劑的性能均可以推遲碳纖維布剝離破壞的發(fā)生，提高碳纖維布應(yīng)力發(fā)揮程度，從而提高構(gòu)件的加固效果。除此之外，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量、粘貼碳纖維布的層數(shù)及構(gòu)件表面處理等也是抗拒剝離的可行措施。

我國的民用住宅建筑中砌體結(jié)構(gòu)占90%以上。砌體結(jié)構(gòu)多采用磚和砂漿砌筑，通過內(nèi)外磚墻的咬砌達(dá)到具有一定整體連接性的目的。由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了多層砌體房屋變形能力小，其有脆性性質(zhì)，房屋的抗震性能較差，因此在抗震設(shè)防區(qū)改善砌體結(jié)構(gòu)延性，提高房屋的抗震性能具有極其重要的意義。
墻面粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料方法。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的新型復(fù)合材料。粘貼纖維布的方法還具有能對結(jié)構(gòu)的不同部位和不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工、受力均勻、不會造成應(yīng)力集中、不占用建筑空間、施工工期較短、結(jié)構(gòu)外觀尺寸不會出現(xiàn)明顯變化、修復(fù)加固效果顯著等特點(diǎn)。
對由于地震等原因?qū)е缕茐牡钠鲶w，當(dāng)砌體未出現(xiàn)磚被壓碎等嚴(yán)重破壞現(xiàn)象時(shí)，用纖維布加固的效果是非常顯著的，纖維布可以恢復(fù)絕大部分承載力，提高極限位移，改善砌體的抗震性能。
1.被加固的磚墻，其現(xiàn)場實(shí)測的磚強(qiáng)度等級不得低于MU7.5，砂漿強(qiáng)度等級不宜低于M2.5，已開裂、腐蝕、老化的磚墻不得采用此方法加固；粘貼碳纖維布對磚墻進(jìn)行抗震加固時(shí)，應(yīng)采用連續(xù)粘貼形式，以增強(qiáng)墻體的整體性能。
2.碳纖維布加固的構(gòu)造尚應(yīng)符合下列要求：
①碳纖維布條帶在全墻面上宜等間距均勻布置，條帶寬度不宜小于100mm，條帶的凈距不宜大于三塊磚塊的高度及200mm。
②沿碳纖維布條帶方向及端部應(yīng)有可靠的錨固措施，可采用M10對穿螺桿及5mm厚鋼板沿布方向進(jìn)行錨固，間距不大于1000mm;可根據(jù)墻體端部情況，采用對穿螺栓墊板壓牢，當(dāng)碳纖維布條帶需繞過陽角時(shí)，陽角轉(zhuǎn)角處曲率半徑不應(yīng)小于20mm。當(dāng)有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)或試料時(shí)，也可采用其他機(jī)械錨固方式。
③當(dāng)采用搭接的方式接碳纖維布條帶時(shí)，搭接長度不應(yīng)小于200mm，且應(yīng)在搭接長度中部設(shè)置一道錨栓錨固。
④磚墻表面加固前，應(yīng)先做水泥砂漿抹平層，層厚不應(yīng)小于15mm且應(yīng)平整，水泥砂漿強(qiáng)度等級應(yīng)不低于M10，待抹平層硬化、干燥后方可粘貼碳纖維布。

碳纖維布其實(shí)可以用很多方式了解，基礎(chǔ)就是要從碳纖維布本身的成本構(gòu)成上去了解：K代表碳纖維的根數(shù)。碳纖維布不像一般的紡織品，它的紡織單元不是單絲，而是束絲。工業(yè)上目前規(guī)模化生產(chǎn)的束絲可包含1000（1K）、3000（3K）、6000（6K）、12000（12K）、24000（24K）、48000（48K）、540000（540K）根單絲。比如，1K代表著碳纖維布其中一束纖維絲里包含了1000根絲,那么3K就代表一束碳纖維絲里包含了3000根碳纖維絲，12k就是12000根碳纖維絲。
建筑工程中對碳纖維布的k數(shù)又是怎樣規(guī)定的？
《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728-2011明確規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)，對重要結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維，應(yīng)選用聚丙烯腈基（PAN）不大于12k的小絲束纖維，嚴(yán)禁使用大絲束纖維；對于一般構(gòu)件，除使用聚丙烯腈基（PAN）不大于12k的，若配有結(jié)構(gòu)膠，尚允許使用不大于15k的。
承重結(jié)構(gòu)加固用碳纖維布為什么禁止使用大絲束纖維？
小絲束抗拉強(qiáng)度十分穩(wěn)定，離散性很小，其變異系數(shù)均在5%以下，且膠液容易滲透，故在生產(chǎn)和使用中對其性能和質(zhì)量容易把控；而大絲束變異系數(shù)高達(dá)15%~18%，甚至更大，可靠性差，故不能用。
承重結(jié)構(gòu)加固用碳纖維為什么規(guī)定12k？
從易于被膠粘劑浸透、又減低成本的角度考慮，建筑加固用單向碳纖維布一般采用12K絲束編織。k數(shù)大于12，但不大于24的仍屬于小絲束的范疇，但是就目前來講，我國工程積累的經(jīng)驗(yàn)均是12及15k，15以上的小絲束經(jīng)驗(yàn)不足，誰也不能保證用了不出問題，因此為了安全性和耐久性，對一般結(jié)構(gòu)僅允許使用不大于15k的。
碳纖維膠用量多少？
一般來說，每平方米碳纖維布需底膠0.2~0.3kg，每平方米碳纖維布需浸漬膠0.6~0.9kg。其次，還要考慮膠水質(zhì)量、施工環(huán)境等因素的影響。
碳纖維膠對人體有害嗎？
碳纖維膠分樹脂和固化劑兩部分，又稱為A、B組份，環(huán)氧樹脂本身是無毒的，但是有些廠家在制備的過程中添加了溶劑及其他有毒物，這就使膠水變得“有毒”了。上海施邦碳纖維膠通過研發(fā)，保持了環(huán)氧樹脂的“無毒”本性，現(xiàn)已通過無毒檢測，擁有正規(guī)的無毒報(bào)告，產(chǎn)品對人體不會造成傷害。但因?yàn)槿梭w皮膚的特殊性，對產(chǎn)品的適應(yīng)性不同，對于部分體質(zhì)敏感的人來說，可能會有一定的現(xiàn)象出現(xiàn)，不過不用太過擔(dān)心，施工人員在施工時(shí)可采取配戴手套、穿防護(hù)衣等防護(hù)措施。
總的來說想要對碳纖維進(jìn)項(xiàng)了解，就需要先從碳纖維布材料本身上出發(fā)，然后延伸到碳纖維布加固施工過程，從而有一個(gè)深刻的了解，讓我們在碳纖維布加固行業(yè)中越走越遠(yuǎn)，越來越好。

碳纖維布加固中是需要了解碳纖維布的強(qiáng)度得，才能對癥下藥，找到的碳纖維布加固方案，我們?nèi)绾稳ふ液线m的碳纖維布材料呢，讓我們先來了解下：
碳纖維布加固法是將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)整體，碳纖維材料與原有鋼筋混凝同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂、抗剪、抗彎以及抗壓能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性，達(dá)到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和改善結(jié)構(gòu)受力的目的。與其他加固方法相比碳纖維布加固具有節(jié)省空間，施工簡便，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點(diǎn)。另外，采用該工法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本，因此該加固工藝備受青睞。
在碳纖維布采購時(shí)，經(jīng)常有人會問到碳纖維布的抗拉強(qiáng)度是多少，大部分人會告訴你是3400MPa，其實(shí)這個(gè)是一級碳纖維布的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。還有一個(gè)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也會偶爾提到。那這兩個(gè)值在實(shí)際中有什么意義呢？現(xiàn)在卡本給大家介紹下。
抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值
一般說的抗拉強(qiáng)度就表示抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，碳纖維布的抗拉強(qiáng)度表示碳纖維布單位面積所能承受的拉應(yīng)力，說的簡單點(diǎn)就是1mm2截面積的碳纖維布可以承受3400N的力。以一級300g的碳布為例，100mm寬它的截面積S=a（碳布寬度）b（碳布厚度）=100*0.167（300g碳布厚度）=16.7mm2，那它理論上就可以承受的力F=3400N*16.7=56780N。施工單位對抗拉強(qiáng)度關(guān)注更多一些，因?yàn)樵诓少徧疾紩r(shí)要求碳布抗拉強(qiáng)度為3400MPa，如果達(dá)不到則表示碳布不合格，是不可以應(yīng)用在本工程中的。
抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
同樣的碳布在不同的加固構(gòu)件中抗拉強(qiáng)度是有可能是不一樣的，一級碳布抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值在重要構(gòu)件中取1600MPa，在一般構(gòu)件中取2300MPa。很多人疑惑，為什么越是重要對的構(gòu)件設(shè)計(jì)值反而越小呢，首先要明白抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是在受力計(jì)算時(shí)計(jì)算的值。一級碳布的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是3400MPa，已經(jīng)是確定的，那么在計(jì)算時(shí)取值越小肯定是越安全的，所以導(dǎo)致重要構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值小于一般構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。設(shè)計(jì)單位對抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值更關(guān)注一些，因?yàn)樵谑芰τ?jì)算時(shí)，用到的都是抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和抗拉強(qiáng)度之間有什么聯(lián)系呢？首先碳纖維布只有達(dá)到3400MPa的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值才可以按相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值去計(jì)算。在加固時(shí)碳纖維布具體能發(fā)揮多大的抗拉強(qiáng)度呢？這個(gè)不好確定，因?yàn)槊總€(gè)工程的具體情況不一樣，實(shí)際發(fā)揮的強(qiáng)度也不一樣，有些結(jié)構(gòu)變形較大采用碳纖維加固就會導(dǎo)致碳纖維的強(qiáng)度發(fā)揮的很少，甚至可能發(fā)揮的強(qiáng)度小于抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，這樣結(jié)構(gòu)就會有一定安全風(fēng)險(xiǎn)，所以這樣的結(jié)構(gòu)也不適合采用碳纖維布進(jìn)行加固。
強(qiáng)度是碳纖維布一個(gè)很重要的參數(shù)，在加固工程中要充分利用碳纖維的抗拉強(qiáng)度，這樣才能使結(jié)構(gòu)更加安全。