碳纤维布加固详解

碳纤维布加固技术在中国早期通过的规范是《碳纤维板加固混凝土结构技术规范》CECS146:2003，新的国家标准规范《混凝土结构加固设计规范》已经出台GB50367-2013，碳纤维加固技术是将碳纤维布粘贴在混凝土表面，形成新的复合材料，使增强贴片与原钢筋混凝土 同受力。提高结构的抗拉或抗剪性，提高强度、抗裂性、结构延性和抗震加固性。

纤维材料（碳纤维布、碳纤维板、芳香纤维和玻璃纤维）加固修复混凝土结构技术是在混凝土表面粘贴碳纤维布，发挥结构加固和抗震加固的作用。适用于建筑梁、板、柱、墙的加固，以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等土木工程的加固。

施工工艺：表面处理→涂刷底胶→修补找平→胶料配制→粘贴碳纤维→表面防护→检验

1.施工准备

1)施工前应仔细阅读设计施工图，并根据设计图纸在加固部位放线。

2)施工方案和施工方案应根据施工现场和加固构件混凝土的实际情况制定。

3)施工前应准备碳纤维片材、配套树脂、机具等。

2.混凝土表面处理

1)应清理剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。

2)钢筋构件表面抛光平整，去除浮浆、油污等杂质，直至混凝土结构新表面完全暴露。角粘贴处应进行导角处理，抛光成弧形，弧半径不小于20mm。并用修复材料修复表面。

3)裂缝应按设计要求填缝或封闭。

4)表面抛光后，用强力吹风机或吸尘器彻底清理表面灰尘，保持干燥。

3.准备并涂刷底层树脂

1)底层树脂应按照产品制造商提供的工艺规定制备。

2)底层树脂应用滚筒刷均匀涂抹在混凝土表面。底层树脂表面在底层树脂表面干燥后尽快施工。

4.粘贴面找平处理1)找平材料应按产品厂家提供的工艺规定准备。

2)混凝土表面修复应使用丙酮擦拭表面浮尘，凹陷处应使用修复胶找平；有段差或转角的，应抹成光滑曲面。

3)角应用找平材料修复成光滑的弧，半径不小于20mm。

4)用刀头宽度≥100mm刮刀对凹坑进行填塞、修补、找平，找平程度以无明显刮刀或刮刀痕迹线条光滑为准。

5)找平材料表面干燥后，应尽快进行下道工序施工。

5.切割碳纤维布(板)

1)按设计规定尺寸切割碳纤维布，切记必须满足设计尺寸，严禁斜切碳纤维布，防止拉丝。

2)确保切割碳纤维的加固方向与粘贴部位一致。

3)切割碳纤维应保护清洁，不受污染。

6.准备并涂上浸渍树脂或粘贴树脂

1)准备粘合剂前应仔细阅读说明书。

2)根据粘贴面积确定每次用量，防止失效浪费。

3)严格按重量比计量。

4)根据制造商的配合比和工艺要求进行准备，并由专人负责。顺时针搅拌，直至颜色均匀，无气泡，防止灰尘等杂质混合。

5)使用准备好的粘合剂。

7.粘贴碳纤维材料

粘贴碳纤维布

1)粘贴碳纤维前，再次擦拭混凝土表面，确保粘贴面无灰尘。

2)混凝土表面涂结构胶，必须达到稳定、准确、均匀的要求，即：稳定，刷力适中，尽量不流动不坠落；准确，不能刷控制线；均匀，涂层范围内厚度一致。

3)粘贴碳纤维布时，也要稳定、准确、均匀。核心要求适度放卷，使碳纤维布不起皱、不折叠、光滑。

4)滚动碳纤维布必须从一端滚动到另一端，不得在一部分反复滚动和摩擦。在滚动过程中，胶水渗透到纤维布中，使其充分渗透。碳纤维布需要重新连接时，必须满足规范要求≥100mm。

5）多层粘贴时，应在碳纤维织物表面干燥后立即粘贴下一层。如果超过40分钟，应等待12小时，然后涂上粘合剂粘贴下一层。

8.粘贴碳纤维板

1)碳纤维板应按设计要求的尺寸切割，粘结树脂应按产品厂家提供的工艺规定准备；

2)碳纤维板表面应擦拭干净，直至无灰尘。当需要粘贴两层时，应擦拭底部碳纤维板的两侧；

3)擦拭干净的碳纤维板应立即涂上粘结树脂，树脂层应突出，平均厚度不小于2mm；

4）用手轻轻按压涂有粘结树脂的碳纤维板，并将其粘贴在需要粘贴的位置。用橡胶辊沿纤维方向均匀稳定地压实，使树脂从两侧挤出，确保密实无孔。当多个碳纤维板平行粘贴时，两条带之间的间隙不得小于5mm；

5)需要粘贴两层碳纤维板时，应连续粘贴。当不能立即粘贴时，应在开始粘贴前重新清洁底部碳纤维板。

6)当需要进行表面保护时，应按照相关规范进行处理，以确保保护材料与碳纤维之间的可靠粘结。

8.碳纤维片加固混凝土结构原理

碳纤维板加固法是根据结构构件的应力分析计算结果和应力特性，将碳纤维板粘贴在不符合应力要求的混凝土构件外的相应部位，以满足构件的承载力要求。

8.2外部粘贴碳纤维加固法的加固原理与粘贴钢板基本相同。它是一种利用其配套树脂的抗剪强度将混凝土构件承受的荷载传递给碳纤维板，使后粘贴碳纤维板和原钢筋混凝土构件共同承受外部荷载力的加固方法。

8.3 碳纤维加固混凝土结构也存在应力滞后、应变先进、卸载等问题。在设计和施工过程中，可根据直接卸载和间接卸载的适用范围确定不同的卸载方法。

8.4 对外粘贴碳纤维加固与外粘贴钢板加固的优缺点进行分析比较：

①碳纤维材料本身相对强度高，重量轻，加固施工后不改变原结构的外观尺寸，不增加原结构的重量；

②碳纤维加固施工工艺简单，工期短，效率高。

③碳纤维本身弹性模量高，加固后对温度裂纹、锈胀裂纹等细微变形控制效果好。

④碳纤维加固几乎没有螺栓锚固和外部压力，对混凝土原结构几乎没有损坏。

⑤采用碳纤维加固法加固施工后，装饰施工时无需处理界面，只需在碳纤维板施工后洒砂即可。

⑥碳纤维加固双层或三层粘贴时，加固效果较好，因为厚度较薄，几乎不受厚度增加的剪力矩的影响。

⑦由于材料本身的灵活性和缠绕性，碳纤维布对狭窄工作面的加固施工具有独特的加固效果。

⑧碳纤维布是各向异性材料。在加固设计中，钢筋混凝土构件的抗弯强度一般采用纵向高强度加强，对抗压构件和应力复杂的构件的加固效果较差。

⑨碳纤维加固一般不能加强构件的刚度，板材加固成本高，其综合效果不如钢板或型钢加固。

99碳纤维加固的适用范围

9.1.加固方法一般适用于房屋建筑和一般结构中的一般弯曲和拉伸构件，不适用于压缩构件、刚度不足构件和承载动载荷的结构构件。也可用于砌体结构、木结构和钢结构构件的加固。

9.2 碳纤维片加固的混凝土结构，长期使用环境温度一般不大于60°C，在特殊环境下，必须采取相应的保护措施。