上海毅实建筑加固工程有限公司
碳纤维加固碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等。碳纤维比重性能小，因此有很高的比强度。
二、碳纤维布应用的范围及优点
碳纤维布在建筑市场上广泛应用于使用荷载的增加、抗震需求、抑制裂缝、材料老化等，在加固混凝土结构方面适用于各种结构类型、部位的修补，如梁、板、柱子、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。
碳纤维布加固主要的优点：
1、耐、碱、及大气环境耐腐蚀性能非常好，能保护混凝土结构等其他材料的表面及内部质量。
2、碳纤维布物理力学性能非常优秀，弹性模量数据与钢接近，抗拉强度大大高于普通钢筋，众多试验表明碳纤维布加固钢筋混凝土是很理想的方案之一。
3、施工质量能够得到保证：碳纤维布材料性能是柔软，形状可任意塑造，能采用技术处理办法保证被加固对象表面无气泡、无空隙存在。
4、施工非常方便，现场无须任何借助任何大型施工设施和机械用具。
5、碳纤维布形状可任意剪裁，适合于混凝土各种类型结构和形状，且不影响结构外观质量，很重要的是施工工艺简单，工期短。
6、重量轻、厚度薄：粘贴后每平方米重量一般小于1.0kg，粘贴一层碳纤维布厚度仅为1.0mm左右，加固修补后的自重和外形尺寸可忽略不计。
由此可见，碳纤维布加固在工程建筑上产生的经济效益非常之大。
三、碳纤维布加固在具体工程实例的应用
1、工程概况
某工程住宅楼，地下一层，地上十八层，框架结构，填充墙体材料为页岩多孔砖，桩基采用钻孔灌注桩，基础为?板基础，主体结构砼为商品砼，地下室层高5米，地上部分层高2.9米。基础混凝土标号c40，地下室c35，地上部分c30，抗震按设防烈度6度设计。由于业主需要原已建的住宅楼需增加一层，一~二层住宅层改为商用用途。经房屋结构检测，设计院对原承载结构计算进行复核，需要要对原住宅楼进行全面补强、加固处理。结构加固有以下内容：
（1）根据施工图需要增加一层，增加层柱子采用变小截面取定，梁、屋面板采用轻型钢结构、压型板等材质处理
（2）一~二层框架柱采用整体碳纤维布加固、梁端增加结构构造措施，提高结构抗震能力和延性。
2、设计依据及要点
加固内容的设计依据有《混凝土结构加固设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震加固技术规程》、《混凝土结构后锚固技术规程》以及原设计结构施工图纸、房屋结构检测报告要求等。
设计要点：采用加大截面法加固的框架柱，对需要加固的结构梁、柱采用如下措施：梁侧边用碳纤维布用150mm款u形箍、中间间隔的净距150mm，上口用150mm宽碳纤维布压边收头处理。梁底采用一层200mm宽碳纤维布粘贴，局部增加为3层；主次梁交叉部位局部作碳纤维布u形箍加强。柱子加固：柱高全范围内粘贴三层碳纤维布，采用封闭式连续粘贴，纤维方向与柱轴线方向垂直。纤维布与混凝土之间、纤维布与纤维布之间都涂有环氧树脂胶，纤维布缠需要搭接10mm。
（3）材料要求：碳纤维布的规格为0.1mm×45mm,极限抗拉强度不小于3600mpa。
四、施工工艺及质量控制要点
施工操作顺序
1、混凝土构件基底处理
（1）用吹风、哄干机将混凝土表面保持干燥，并无油污、附着物。
（2）混凝土表面蜂窝、麻面等缺陷部位应予剔除，对疏松部位进行凿出干净后，用提高一级的砼振捣修补。
（3）混凝土若产生的结构贯穿裂缝，需用环氧树脂及其他技术进行封闭处理。
2、混凝土构件表面涂底胶
（1）根据设计要求比例将主剂与固化剂放置器量具中，经现场搅拌，在有效时间内使用。
（2）使用毛刷在被加固混凝土构件表面均匀涂满刷底胶，来回两遍，总厚度保持在0.5mm以下，等待胶固化干燥。
3、用整平胶料找平
（1）混凝土面层炸模现象先用凿子凿平，有油污、凹凸不平处用砂轮机磨平，然后用整平胶批平。
（2）等待整平胶干燥约3小时后再观察表面是否有尘灰和颗粒，需清除后才能进入下道工序。
4、在混凝土构件表面粘贴碳纤维布
（1）按设计图纸要求尺寸，在碳纤维布进行排版放样，按照放样的位置进行裁剪，裁剪的边必须光滑，避免有卷口，引起边缘局部不平整。
（2）按设计要求配置粘贴胶料，用毛刷在被加固混凝土表面处来回均匀涂刷粘贴胶料，避免有流淌及气泡产生，特别在构件的搭接、拐角尤其需要注意。
（3）在粘贴好的碳纤维布表面用滚筒来回反复滚压，使碳纤维布充分浸润胶料，确保碳纤维布内无气泡产生，待完全干燥后，方可进行下一层碳纤维布的粘贴。
5、施工规范质量、安全措施要求
施工质量规范要求：基层混凝土构件的混凝土强度标号不得低于c15；碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm；碳纤维布的端部在必要时应采取相应的附加措施，如采取钢板固定等；粘贴碳纤维布应尽量避开障碍物，如遇无法清除的障碍物而需截断时，在截断部位要予以适当强化处理。
施工安全措施：碳纤维布裁剪及使用时应尽量远离电源，尤其是高压电线及输电线路，避免产生火花引起火灾；碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射，做好遮阳防尘措施；现场施工人员应穿工作服，同时还须佩戴口罩和手套，施工人员严禁在现场吸烟；配置及使用胶的场所必须保持良好的通风，防止施工作业中。
6、施工温度要求 h
在使用碳纤维布加固混凝土时，必须注意是施工的现场温度。现场温度一般控制在50摄氏度左右，若温度长期处于较低温状态，要采取其它技术处理措施或暂停施工，以保证施工现场质量。
五、结束语
碳纤维布材料是非常有前途的新型材料，是目前性能很好，用途很多的增强纤维。随着碳纤维布在混凝土应用不断的发展，目前完全可以与粘钢技术的性能相媲美，而且很快可以替代粘钢技术，能够很大发挥它的经济与技术的效益。
粘贴碳纤维
确认粘贴表面干燥，施工时应保证相对湿度rh＜70%；而相对湿度rh＞70%、气温<10c0、雨天或可能结雾时不得施工。 为了防止碳纤维受损，碳纤维在运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受到弯折。为防止片材在保管过程中损坏，片材的裁切数量应按当天的用量确定。 粘贴碳纤维时，应根据设计位置由上而下，由左至右有序的粘贴，并用滚筒挤压贴面，使碳纤维与碳纤维胶充分结合，同时以压板、滚筒排除气泡。 胶液的主剂和固化剂应按产品说明比例乘量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。 粘贴前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用碳纤维胶。 粘贴时，在碳纤维和碳纤维胶之间尽量不要有空气。可用专用工具沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次，使碳纤维胶渗浸进碳纤维中。 碳纤维施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘贴用碳纤维胶。 如碳纤维施工不符合质量标准，则需进行相应处理。碳纤维与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻敲或手压碳纤维片材表面的方法进行检查，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积不大于10000mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补；当空鼓面积大于10000mm2时，宜将空鼓部位的碳纤维片材切除，重新搭接上等质量碳纤维片材，搭接长度不小于150mm。
2.3碳纤维布的加固原理
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结材料将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，以提高结构构件的承载(抗弯、抗剪)能力。用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度约为普通钢材的10倍。但碳纤维材料织成碳纤维布后，碳纤维丝很难完全共同工作，在承受荷载时，各碳纤维丝先后达到抗拉极限并逐渐断裂，直至整体破坏，而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高了碳纤维布的抗拉强度。因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键作用。
碳纤维加固美国、日本等国于20世纪80年代开始对碳纤维布加固技术进行试验研究。目前已经将此技术大量投入应用。近年来，中国在这方面的研究和应用也做了大量工作，生产出一系列的碳纤维复合材料，在降低工程费用的同时也总结出了较成熟的设计方法和施工经验，为广泛推广该技术创造了有利条件。
4.碳纤维布加固旧桥施工工艺与要求
4．1 施工工艺
4．1．1施工前的准备作业
4．1．2基面处理．
(1)混凝土表面的劣化层(如浮浆、风化层等)要用砂轮机进行清除和打磨；
(2)基面的错位与凸出部分要磨平，转角部位要进行倒角处理：
(3)裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。
4.1.3基面的清洗
(1)先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气除去粉尘；
(2)用水或无水酒精擦试表面，也可用清水冲洗，但必须保证其充分干燥后才能进行下一道工序的施工。
4.1.4涂刷底胶
(1)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，对已失效的坚决不能使用，以确保粘接质量；
(2)用滚筒或刷子均匀地涂抹在基面上，粘度较高，不能涂得太厚；
(3)底胶硬化后，在表面有凸起部分时，应除去重涂；
(4)待底胶指触干燥后，进入下道工序。
4．1．5粘贴面的修补
注意一次调和量在可使用时间内用完，超过时间的绝不能使用，注意直横均匀涂抹，自然风干。如在冬季施工，粘贴面要剐磨光机或砂纸打光。
(1)若发现粘贴面上有凹凸部位，应用找底胶进行修补，保证粘贴面的平整，以确保加固效果。
(2)待找平胶指触干燥后进人下一道工序。
4．1．6粘贴碳纤维布
(1)在待粘贴面上划出各层位置；
(2)依设计尺寸裁剪碳纤维布，应根据现场施工经验和作业空间确定下料长度，若需要进行接长时，接头的长度应根据实际情况而定，一般不得小于15cm；
(3)下料数量应以当天能用完为准；
(4)粘贴碳纤维布时，应依设计位置由上而下，由左至右有秩序地粘贴，并以滚筒压挤贴片，使碳纤维布与浸渍树脂充分结合，同时以压板去除气泡；
(5)即时观察贴片是否粘贴密实，若发现有间隙或气泡，应及时处理。
4．1．7罩面防护处理
(1)粘贴完碳纤维布后，即时在其表面再直横均匀涂抹一层浸渍树脂，自然风干；
(2)确保贴片表面已充分风干结合后，在其整体涂抹罩面胶或采取其它措施处理，以保证各层胶的耐久性。
4．2粘贴施工要求
4．2．1 对被加固陶件的整面要求
因为用碳纤维布加固混凝土构件是依赖于碳纤维布与构件表面的粘贴效果，所以要求基面的混凝上强度等级不低于c15。同时要求砼加固构件应具有较好的保护层，即基面平整且具有一定强度。对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复，并应将粘贴基面打磨平整、清理干净，且不应存在尖锐楞角和浮灰粉尘，防止碳纤维布的局部剥断破坏和粘贴失效。
4．2．2碳纤维布的粘贴
用碳纤维布加固混凝土构件宜采用薄布多层的粘结方法，使其与粘结材料充分浸润，确保粘结效率。对于受弯构件宜在受拉区沿轴向平直粘贴碳纤维布进行加固补强，并在主纤维方向的断面端部进行附加锚固处理．。
4．2．3碳纤维布的搭接与截断
加固用的碳纤维布一般不宜采取沿主纤维方向的搭接，尤其是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固。根据国内外对碳纤维布与混凝土间粘结锚固的试验结果，粘结应力主要集中于端部100mm范围内，粘结破坏是脆性的，且粘结应力一般不会产生扩展。因此，若碳纤维布确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力很大区段，搭接长度不应小于15cm，且搭援端部应平整无翘曲。多层搭接的各层接口位置不应在同一截面，每层接口位置的净距宜大于200mm。
4．2．4施工时其它应注意的事项
(1)现场气温低于5℃及雨天或可能结露时，应停止施工；
(2)在施工现场，应做好防火等安全措施；
(3)各种胶粘附在皮肤上时，要用肥皂水冲洗，特别是进入眼内，要立即用水冲洗，或接受医生诊治。
4．2．5加固所用的碳纤维布及其配套粘结材料均应有厂家所提供的材料检验证明和合格证。