碳纖維布加固法是將碳纖維布采用與之配套的碳纖維布浸漬膠粘貼于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面，使得碳纖維復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)共同受力，利用碳纖維布自身的抗拉強(qiáng)度大、自重輕等優(yōu)點(diǎn)來(lái)提高構(gòu)件承載能力，使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗裂性和延長(zhǎng)性等性能得到提升。
2000年，河南省建筑科學(xué)研究院率先把碳纖維加固技術(shù)引入我省，并成功地完成了洛三高速某公路橋50米預(yù)應(yīng)力大梁的加固設(shè)計(jì)和施工，填補(bǔ)了我省在該項(xiàng)加固技術(shù)方面的空白。
粘貼碳纖維布加固法常用于加固現(xiàn)澆板、梁和柱等混凝土構(gòu)件，現(xiàn)在我們根據(jù)不同的受力特性，介紹相應(yīng)的加固技術(shù)要點(diǎn)。
受彎構(gòu)件加固可分為正彎矩區(qū)域加固以及負(fù)彎矩區(qū)域，正彎矩區(qū)主要表現(xiàn)為底部受力鋼筋不足以抵抗受力產(chǎn)生的跨中正彎矩，從而導(dǎo)致承載能力不足，負(fù)彎矩不足主要表現(xiàn)為構(gòu)件上部?jī)啥嘶蚣s束端受拉鋼筋不足以抵抗因受力產(chǎn)生的負(fù)彎矩，從而使得承載能力不足。
受彎構(gòu)件正截面加固常見于梁、板構(gòu)件，當(dāng)梁、板構(gòu)件使用荷載增加導(dǎo)致受彎承載能力不足時(shí)，可對(duì)其進(jìn)行加固?？稍谑軓潣?gòu)件的受拉邊混凝土表面上粘貼纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固，以此提高受拉區(qū)的抗拉強(qiáng)度，從而提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。
當(dāng)受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力不足時(shí)，應(yīng)將碳纖維布粘貼成垂直于構(gòu)件軸線方向的環(huán)形箍或其他有效的U型箍，不得采用斜向粘貼方式。
混凝土軸心受壓構(gòu)件可采用沿全長(zhǎng)無(wú)間隔地環(huán)向粘貼碳纖維布的方法，即環(huán)向圍束法，對(duì)軸心受壓構(gòu)件正截面承載力進(jìn)行間接加固，其原理與配置螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件相同，通過環(huán)向約束力作用間接提高正截面抗壓承載能力。
當(dāng)框架柱斜截面受剪承載力不足時(shí)，可將碳纖維布粘貼成環(huán)形箍，且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸心垂直。
大偏心受壓構(gòu)件加固
受壓構(gòu)件為大偏心受壓鋼筋混凝土柱時(shí)，當(dāng)受拉區(qū)抗拉承載力不足時(shí)，可將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊緣混凝土表面，且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸心方向一致。
受拉構(gòu)件正截面加固
環(huán)形或其他封閉式鋼筋混凝土受拉構(gòu)件受拉承載能力不足時(shí)，可采用外粘碳纖維布法進(jìn)行加固，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按原構(gòu)件縱向受拉鋼筋的配置方式，將纖維布粘貼于相應(yīng)位置的混凝土表面上，且纖維方向應(yīng)與構(gòu)件受拉方向一致，并處理好圍攏部位的搭接和錨固問題。
提高柱延性的加固
鋼筋混凝土柱因延性不足而進(jìn)行抗震加固時(shí)，可采用環(huán)向粘貼碳纖維布形成的環(huán)向圍束作為附加箍筋，從而達(dá)到提高抗震性能得目的。碳纖維布環(huán)向圍束作為柱的附加箍筋來(lái)防止柱的塑鉸區(qū)搭接破壞或提高柱的延性，在震后的修復(fù)加固工程中應(yīng)用較多。
裂縫修補(bǔ)加固
當(dāng)混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫且需要對(duì)裂縫進(jìn)行修復(fù)時(shí)，可先對(duì)裂縫進(jìn)行灌注結(jié)構(gòu)膠或其他材料進(jìn)行裂縫修復(fù)后，再進(jìn)行碳纖維布粘貼。用這種方法能夠有效進(jìn)行裂縫的封閉處理，抑制裂縫擴(kuò)展且同時(shí)達(dá)到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的目的。
粘貼碳纖維布加固法注意事項(xiàng)
1、《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2013第10.1.2條規(guī)定被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15，且混凝土表面的正拉粘接強(qiáng)度不得低于1.5MPa。在實(shí)際工程中，經(jīng)常會(huì)遇到原結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度低于現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)的情況。如果原結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度過低，它與纖維復(fù)合材的粘接強(qiáng)度也必然會(huì)很低，容易發(fā)生脆性的剝離破壞。因此需同時(shí)滿足基材混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15以及基材混凝土表面的正拉粘接強(qiáng)度不得低于1.5MPa兩個(gè)指標(biāo)的要求。
2、粘貼碳纖維布加固混凝土構(gòu)件時(shí)，應(yīng)將纖維受力方式設(shè)計(jì)成僅承受拉應(yīng)力作用。
3、本方法不適用于素混凝土構(gòu)件，包括配筋率不符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范小配筋率構(gòu)造要求的構(gòu)件的加固。
4、當(dāng)受彎構(gòu)件粘貼的多層纖維布允許截?cái)鄷r(shí)，相鄰兩處纖維布宜按內(nèi)短外長(zhǎng)的原則分層截?cái)?，外層纖維織物的截?cái)帱c(diǎn)宜越過內(nèi)層截?cái)帱c(diǎn)200mm以上，并應(yīng)在截?cái)帱c(diǎn)加U型箍。
5、當(dāng)加固的受彎構(gòu)件為板、殼、墻和筒體時(shí)，纖維復(fù)合材應(yīng)選擇多條密布的方式進(jìn)行粘貼，每一條帶的寬度不應(yīng)大于200mm，不得使用未經(jīng)裁剪成條的整幅織物滿貼。
6、當(dāng)采用纖維復(fù)合材環(huán)向圍束對(duì)鋼筋混凝土柱進(jìn)行正截面加固或提高延性的抗震加固時(shí)，環(huán)向圍束的纖維織物層數(shù)，對(duì)圓截面不應(yīng)少于2層，對(duì)正方形和矩形截面柱不應(yīng)少于3層，環(huán)向圍束上下層之間的搭接寬度不應(yīng)小于50mm，纖維織物環(huán)向截?cái)帱c(diǎn)的延伸長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，且各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。

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(wú)需大型機(jī)具設(shè)備，沒有濕作業(yè)，無(wú)需動(dòng)火，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)備，施工占用場(chǎng)地少，施工工效高。高耐久，由于不會(huì)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(huì)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(lái)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(zhǎng)度方向的應(yīng)力傳遞，會(huì)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(duì)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(guó)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(guó)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(duì)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(huì)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(huì)出現(xiàn)明顯變化、修復(fù)加固效果顯著等特點(diǎn)。
對(duì)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(chǎng)實(shí)測(cè)的磚強(qiáng)度等級(jí)不得低于MU7.5，砂漿強(qiáng)度等級(jí)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(duì)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(duì)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(duì)穿螺栓墊板壓牢，當(dāng)碳纖維布條帶需繞過陽(yáng)角時(shí)，陽(yáng)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(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，且應(yīng)在搭接長(zhǎng)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(jí)應(yīng)不低于M10，待抹平層硬化、干燥后方可粘貼碳纖維布。

砌體結(jié)構(gòu)本身的平面布置較為簡(jiǎn)單，很多建筑已不能適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)的需求。另外，砌體結(jié)構(gòu)抗拉、抗剪能力偏低，易發(fā)生脆性破壞，建筑物承受水平荷載的能力較差，抗震性能弱，長(zhǎng)期使用后結(jié)構(gòu)的可靠性更明顯降低。一旦發(fā)生較強(qiáng)地震，磚砌體結(jié)構(gòu)的震害往往比較嚴(yán)重，這時(shí)，抗震加固就顯得十分重要。施邦實(shí)業(yè)小編認(rèn)為傳統(tǒng)的加固方法施工周期長(zhǎng)、占用建筑空間、耗費(fèi)鋼材、施工難度大，碳纖維布是近年來(lái)提出的加固砌體結(jié)構(gòu)的新型技術(shù)，可以避免傳統(tǒng)加固補(bǔ)強(qiáng)方法的缺點(diǎn)。
采用碳纖維布如何粘貼，才能對(duì)砌體結(jié)構(gòu)起到相應(yīng)的抗震加固效果呢？
1.粘貼碳纖維布對(duì)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.為了避免出現(xiàn)薄弱部位，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，條帶的大凈間距不宜大于三皮磚塊的高度，也不宜大于200mm。
錨固的可靠性，是決定加固是否成功的關(guān)鍵，采用碳纖維布抗震加固砌體結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行錨固呢？
1.沿碳纖維布條帶方向應(yīng)有可靠的錨固措施。
沿碳纖維布條帶方向設(shè)置拉結(jié)構(gòu)造
2.碳纖維布條帶端部的錨固構(gòu)造措施，可根據(jù)墻體端部情況，采用對(duì)穿螺栓墊板壓牢。當(dāng)碳纖維布條帶需繞過陽(yáng)角時(shí)，陽(yáng)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。
碳纖維布條帶端部的錨固構(gòu)造
3.當(dāng)采用搭接的方式接長(zhǎng)碳纖維布條帶時(shí)，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，且應(yīng)在搭接長(zhǎng)度中部設(shè)置一道錨栓錨固。
4.磚墻采用碳纖維復(fù)合材加固時(shí)，其墻、柱表面應(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(jí)應(yīng)不低于M10；粘貼碳纖維復(fù)合材應(yīng)待抹平層硬化、干燥后方可進(jìn)行。
采用碳纖維布抗震加固砌體結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)膠有什么要求？
碳纖維復(fù)合材雖然是工程結(jié)構(gòu)加固的好材料，但在工程上使用時(shí)，除了應(yīng)對(duì)碳纖維布和膠粘劑的品種、型號(hào)、規(guī)格、性能和質(zhì)量作出嚴(yán)格規(guī)定外，尚須對(duì)碳纖維布與膠粘劑的“配伍”問題進(jìn)行安全性與適配性的檢驗(yàn)與合格評(píng)定。否則容易因材料“配伍”失誤，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)加固工程失敗。上海施邦實(shí)業(yè)選擇與碳纖維布相容的粘合劑，專門研發(fā)出了匹配碳纖維布的碳纖維膠水系統(tǒng)，使其能更好地發(fā)揮碳纖維布高強(qiáng)度的特性，給工程加固又一重保障。