很早进行CFRP加固构件的火灾试验是由瑞士Deuring教授l5 于1994年完成的，在IS0834标准升温条件下进行6根CFRP加固混凝土梁的对比试验，1根未加固，1根粘钢加固，1根采用普通胶粘贴的CFRP板加固梁(无防火保护)、2根采用普通胶粘贴的CFRP板加固梁(有防火板保护)、1根采用耐热粘贴剂粘贴的CFRP板加固梁。试验结果表明，粘钢加固梁受火后7～9min粘结失效；无防火保护的CFRP加固混凝土梁在81min后失效，而采用40mm厚防火板进行防火保护的CFRP加固混凝土梁，混凝土和碳纤维粘结处在很长时间内处于低温状态，CFRP材料大约在lh左右达到玻璃化温度。其耐火能够达到146min，是未经过防火保护的1．8倍。随后，Ghent University的Blontrock等人 进行了一系列加固梁的耐火试验。试件矩形梁采取了相应的防火保护措施，每根梁的保护厚度、位置(在底部或侧面)、防火板锚固方式(粘贴或机械锚固)、长度(通长或仅仅在锚固区)各不相同。试验研究表明，一根采用粘贴硅钙板保护梁在受火7min后，其粘结失效，而采用机械锚固的梁在受火45min后粘结失效。研究还表明，u型(梁底和两侧)防火保护为CFRP加固梁提供更好的耐火性能，降低了CFRP材料和钢筋火灾下的温度，从而降低了构件的整体挠度。Blontrock等人 还进行了CFRP加固混凝土板的火灾试验，采取矿毛绝缘纤维(rockwoo1)和粘贴石膏板进行防火保护，试验后55min左右CFRP和混凝土的粘结丧失(此时胶粘剂温度为47～63℃)。
碳纤维加固随着我国**和国民经济建设的飞速发展，车流量不断增加，面对随之增加的重型车辆，老式城市桥梁的承载能力捉襟见肘，拆除重建费用高对地方财政负担过大。据统计，我国现有的桥梁中有40%以上需要分期分批进行检测评估和加固维修。我国不断完善城市交通基础建设，这为桥梁加固带来了**的发展机遇。
由此可见，加大对桥梁结构的维修加固的投入是公路交通行业发展到一定程度后的必然趋势。我国也将再今后的公路交通建设当中对桥梁的维修加固投入更多的资金。桥梁加固这一领域未来的发展道路会越来越宽广。
1 碳纤维的材料特性
碳纤维材料是人造高新材料，它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的维修加固。碳纤维它是一种纤维状的碳材料。它是在经过几千度的高温下经特殊工艺制造出来的高科技材料产品。碳纤维材料具有耐老化、强度高、轻量质、抗、物理性能较其稳定等优点。它的拉伸强度可以达到钢材的7-10倍，但是它的比重仅为钢材的25%不到。
碳纤维材料成品呈黑色细丝状，它的丝状直径仅有7μm，但是较易折断，不能单独使用。只有把碳纤维浸渍树脂后，采用特殊工艺将其制成纤维定向排列的复合材料后才能应用。一般成品片材又分为碳纤维布和碳纤维板。碳纤维布的随意性优于碳纤维板。
碳纤维材料根据生产工艺方式和原材料的不同，可以分为沥青基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维。沥青基碳纤维是把煤焦油或石油沥青抽丝后经高温烧结而形成的纤维材料，属于高弹性模量型材料。聚丙烯腈基碳纤维是把聚丙烯腈基纤维在惰性气体中高温加热所获得的纤维材料，属高强度型材料。我们应根据工程实际选择合适的碳纤维材料，以达到很好的施工效益。
2 碳纤维材料加固的优越性
2.1 化学稳定性
碳纤维材料的化学稳定性能优异。该材料具有很强的抗性、抗碱性、抗性、抗紫外线和防水等功能。同时它也具有良好的适应温度稳定性。
2.2 物理力学性能
碳纤维材料的物理力学性能优异。该材料的优异的物理力学性能使它可以有效应用于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的补强工程，并且可以取得优异的加固补强效果。
2.3 轻质、高强
碳纤维材料的质量轻、强度高，用它加固的结构体可通过装饰后，不留加固痕迹，不影响结构体外观。
2.4 施工工艺简单
粘贴碳纤维材料加固混凝土技术的施工工序非常简单、便捷。当它在加固施工时不需要启用大型工程器械，仅需要采用小型电动工具操作。所以它在施工时工种少，用工少，工期短，进度快等优点。
3 碳纤维加固的施工方法
1需要加固的混凝土结构基面要求：碳纤维布加固混凝土结构技术是依赖碳纤维布与结构表面的粘贴有效率，所以要求基面的混凝土强度等级不得低于C15。同时要求被加固混凝土结构具有良好的保护层，并且基面要求平整。
2碳纤维布的粘贴：碳纤维布加固混凝土构件时，要求采用薄布多层的粘贴方法，从而确保与粘结材料充分浸润。
对于受弯构件，很好在受拉区沿轴向粘贴碳纤维布进行加固，并且在主纤维方向的断面端部附近进行必要的锚固处理措施。
3碳纤维布的搭接与截断：粘贴碳纤维布加固混凝土时，很好不要沿主纤维方向的搭接，特别是用于受拉构件和弯拉构件受拉区的加固。
4工程中选用的碳纤维布及其配套粘结材料，必须有厂家所提供的材料检验证明和合格证。
4 碳纤维加固的质量控制
4.1 粘贴结材料的配合比控制
粘贴用胶结材料的配合比必须严格控制，它是粘贴加固质量和效果能否得到保证的关键环节，在配料时要求严格按使用配合比备料，在有条件的地方很好先进行粘结试验，将配合比不能达到加固设计对胶结材料的使用要求时，不允许应用于施工。
4.2 施工温度控制
环氧树脂在低温条件下固化比较缓慢，一般直选择在15o-28o的温度条件下进行施工。如果遇到在气温较低时施工，必须采取加温养护措施，譬如用紫外线灯烘烤。
4.3 应保持成型所需要的压力
混凝土梁板加固时，大多数都是在梁的底面进行，由下而上进行粘贴。如果成型时施加的压力不足，就会造成与混凝土之间粘合不够紧密，导致补强层材料发生脱落，会影响加固的效果。
4.4 粘贴控制
涂胶要求涂抹均匀，为避免形成空洞或脱胶，要用力将产生的气泡挤出刮平，否则将会影响到混凝土结构的加固效果，导致某些部位粘结不好，造成在混凝土结构使用过程中这些部位出现应力集中的现象，引起混凝土结构的破坏。
5 碳纤维加固的实例
5.1 项目概况
塘沥中桥地处东莞市凤岗镇塘沥村旁，位于东莞市S250公路上。该桥上部结构为钢筋混凝土简支T梁，跨径组合为3×16m，，桥宽31m。原桥设计活载标准为为汽车-15级，挂车-80，人群荷载3.0kN/m²，由于交通发展需要，将设计活载提高为汽车-20级，挂车-100，人群荷载3.0kN/m²。
5.2 原桥结构承载能力验算
表19#梁加固前承载能力状态计算结果（汽-15，挂-80）
表29#梁承载能力状态计算结果（汽-20，挂-100）
由此可见，该桥在提高车辆荷载等级以后，承载能力由富裕6.5%变到不足-6.6%，承载能力不足将影响行车安全，该桥梁需要进行加固维修提高承载能力。
5.3T梁加固措施
在全桥T梁在腹板底部外包粘贴碳纤维布加固，如下图
图1T梁粘贴碳纤维布加固示意图
5.4加固后承载能力验算
表 39#梁加固后承载能力状态计算结果（汽-20，挂-100）
本次采用碳纤维布加固方法有效的提高T梁承载能力，满足桥梁提载的要求。
6 结论与建议
由于桥梁设计过程中受远期规划、施工等因素的影响，目前国内许多现有桥梁已不能满足使用要求，需要进行加固处理。新型材料碳纤维在我国引进和应用于粘贴碳纤维加固混凝土的技术时间不长，但其优异的性能在桥梁结构加固工程中得到充分的体现，该项技术将在越来越多加固项目中得到应用。
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**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。
碳纤维加固碳纤维丝在绝氧情况下具有较佳的耐热性(可耐2000cc高温)，它的升华温度高达3650cc左右。但在有氧情况下。当温度**400cc时即发生明显氧化。当其暴露在600cc的空气中lOmin后，纤维大部分被氧化，强度下降¨。。。
(2)高温下胶粘剂的力学性能高温下结构胶粘剂达到其玻璃化温度 时，胶粘剂软化，其粘结强度显著下降。E．L．Klamer 以及吴波_1 分别通过面内剪切试验研究了结构胶在一10—120oC之间其粘结强度随温度的变化规律。
(3)高温下CFRP材料的力学性能加拿大Queen’s University的Bisbyl9 在其博士论文中整理各种FRP材料的高温下抗拉性能和弹性模量随温度的变化规律，并通过很小二乘回归分析，得到了一个s型函数拟合各种FRP材料的高温性能，离散性较大。其中CFRP高温下的抗拉强度和弹性模量随温度变化曲线分别如图6和图7所示，比值为高温下试验值与常温下试验值之比。
2 CFRP加固构件火灾试验研究与存在的问题
碳纤维加固目前我国建筑结构加固主要有粘贴钢板加固，粘贴外包型钢加固、增大截面加固和碳纤维加固等几种方式，前几种加固方式是相对比较传统的直接加固方式，前期国内结构加固应用较多，相比之下，碳纤维是新型材料，其加固做法更合理，在诸多方面优于其他传统加固方式。因此很近几年碳纤维加固在结构加固中已被广泛应用，以便提高结构承载力，提高施工效率，加快施工进度。
该工程为加快施工进度，提升结构承载力，结构楼板加固采用碳纤维加固方式，此方式不仅施工简单，能够有效缩短施工工期，而且对结构楼板的外形没有影响，基本不增加结构的重量。下面就此施工技术具体内容及应用情况作一下介绍。
1工程概况
某工程总建筑面积为222457m2，地下3层、地上53层，标准层层高为3.3m，工程总建筑高度为182.15m。
该工程的楼板结构加固采用碳纤维加固方式，该加固过程所用的碳纤维布和结构胶抗拉强度高，重量轻，弹性模量高，具体测定数据如下：
加固所用
加固所的碳纤维布的厚度为0.167mm，抗拉强度为3610MPa，受拉弹性模量为249000MPa，伸长率为1.71%，弯曲强度为729MPa，层间剪切强度为47MPa，单位面积质量为299g/m2，经测定所有数据都满足规范要求；用结构胶的抗拉强度为45MPa，受拉弹性模量为2796MPa，与混凝土的正拉粘接强度为3.3MPa，抗弯强度为56.1MPa，钢-钢拉伸抗剪强度为19.2MPa，经测定所有数据都满足规范要求。
2适用范围
本施工工艺主要适用于建筑物年久失修、荷载增加或是改变使用功能而导致梁、板、柱、墙、等结构节点的承载力达不到所需要求。
3工艺特点
碳纤维加固前对混凝土表面清理找平而后进行粘贴工作，工艺简便，易于操作，与其他加固方式（如粘贴钢板加固、粘贴外包型钢加固、增大截面加固等）相比，碳纤维加固不受限于任何形状，任何结构形式，具有施工难度低，施工速度快、施工质量好、施工安全可靠、经济性高、施工工艺简单等特点，相较于以上几种传统加固形式，基本不增加原构件重量，不影响结构外形，能有效提高整体的施工质量，加快施工进度。
4工艺原理
粘贴碳纤维加固的原理是在被加固构件表面粘贴碳纤维，碳纤维与被加固构件之间涂刷建筑结构胶或灌注建筑结构胶使碳纤维与被加固构件共同受力、协调变形, 使碳纤维与混凝土形成统一的整体，能够共同受力，利用碳纤维良好的抗拉强度达到增强构件承载能力，从而提高整个结构的承载力，达到结构加固的目的。
5施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
混凝土表面处理→找平→涂底胶→粘贴→养护
5.2操作要点
5.2.1混凝土表面处理：
1、用角磨机打磨混凝土表面，去掉混凝土表面劣化层并将模板间段差打磨平滑；
2、打磨后以毛刷或高压空气除去粉尘，粘胶前再用清洗剂擦拭混凝土表面；
3、对于混凝土表面有较大缺陷处（如蜂窝、麻面或疏松处）应预先进行修复，对麻面应用环氧砂浆找平，混凝土表面疏松的地方应先将其剔除，然后用环氧砂浆找补，直到平整为止，且保持砼清洁干燥；
5.2.2找平：
打磨后的混凝土表面若仍有凹陷处，应使用修补胶将其找平。构件转角处应用修补胶修复为光滑的圆弧，其外表面的曲率半径不应小于20mm；
5.2.3 涂底胶：
1、将施工过程中用到的结构胶和浸润胶先放在各自的容器中单独搅拌，待搅拌均匀后，按照设计比例将两者逐步混合搅拌至均匀，而后以滚筒刷子含浸混合好的底胶均匀涂布，底胶指触干燥时间约3～12小时；
2、配置粘贴胶时，要控制好粘接胶的用量，尽量控制在可使用范围时间内，如果配置过多有剩余，出规定使用时间则不得再次使用；
5.2.4粘贴：
1、首先按照设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，根据现场实际需求，碳纤维布的宽度分为200mm，300mm两种，长度有2000mm，900mm，1500mm等多种尺寸，所以在实际施工前，先按照所需尺寸裁剪碳纤维，这样便于工人施工操作，从而提高施工效率；
2、在粘贴碳纤维布前，提前对所需粘贴的部位放线定位，以便达到粘贴位置的准确，根据现场实际情况，分别在所需要加固的梁底、板底等位置放线标记，以便工人施工精确，防止加固位置不在所需位置处而没有达到加固的效果；
3、按照生产厂家提供的工艺条件配置结构胶粘剂，并均匀涂抹于粘贴部位，涂贴过程中，按照定位线的尺寸，在*位置用滚压式的方法均匀涂贴，特别在搭接转角的部位处多涂抹一些结构胶；
4、将碳纤维用手轻压贴于需粘贴的位置，采用**的滚筒顺纤维方向多次滚压，使胶液充分浸透碳纤维布，注意滚压时不得损伤碳纤维布，特别注意碳纤维边缘处的粘贴程度，在该边缘处用同样的方式滚压，使之与结构胶充分接触，达到**粘接；
5、多层粘贴时应重复上述步骤，并应在碳纤维表面的结构胶粘剂指触干燥时，立即进入下一层的粘贴。且应在很后一层碳纤维布的表面涂抹一层结构胶粘剂；
6、如碳纤维长度不够需搭接时，搭接长度应不小于100mm，当多层碳纤维布加固时，各条或各层碳纤维布之间的搭接位置宜相互错开；粘贴两层或以上时，应连续粘贴，否则再开始粘贴前里层碳纤维表面应擦拭干净；
7、粘贴过程中，进行空鼓检查并采取相应的处理方法：可以在碳纤维布上开2个以上的孔，使用注射器注入结构胶；沿着碳纤维布的方向切入几刀，然后用结构胶填充，很后用毛刷涂抹胶在切口处封闭；
5.2.5养护：
1、碳纤维粘贴完成后，自然养护24小时达到初期固化，在固化过程中，不得对碳纤维破坏干扰，对于粘贴于板面或墙面的碳纤维要特别采取保护措施，防止工人或者机具对碳纤维的破坏；
2、在养护过程中，如果遇到碳纤维布粘贴不达标且无法进行养护修复的，需将该碳纤维布破坏，该位置清理后重新粘贴碳纤维布。
6结论
近年来我国一直采用比较传统的加固方法（粘贴碳纤维加固、增大截面法加固、粘贴外包型钢加固等），这些加固方法不仅施工条件严苛，而且施工难度，施工质量等都无法达到理想的效果，与之形成鲜明对比的碳纤维加固方法却解决了这些写难题，不仅适用于各种构件，各种形式的加固，而且自身的优点如抗拉强度高、重量轻、较大的弹性模量等满足现场施工要求，同时它的耐腐蚀性不会受到外界天气条件及其碱等的影响，更重要的是该加固方式不影响结构的外形而且基本不增加结构的重量。
正因如此，该工程才采用碳纤维加固施工工艺，通过现场合理的施工组织，得当的施工质量措施，严格现场安全管理，施工完成后，加固体系不仅起到较好的安全作用，达到了理想中的加固效果，而缩短加固工程施工工期，加快了工程施工进度，从而取得了良好的经济效益和社会效益。
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，碳纤维丝很难共同工作，在承受荷载时，各碳纤维丝先后达到抗拉并逐渐断裂，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。
2.2环氧树脂
2．2．1简介
仅仅依靠碳纤维布本身并不能充分发挥其优异的力学特性及耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维布粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。因此，环氧树脂的性能十分关键。不同类型的环氧树脂有不同的性能，可满足各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用，能渗入到混凝土内一定深度。粘贴碳纤维布的环氧树脂易于透过碳纤维布，并产生很强的粘结力。根据使用温度的不同，树脂还分为夏用和冬用树脂。
2．2．2物理性能
碳纤维布施工中需使用底涂、腻子、浸渗粘着树脂3种环氧树脂，上述环氧树脂的使用目的各不相同，其物理性标准也各异。一般要求底层树脂及找平材料的正拉结强度大于2．5 MPa且不小于被加固混凝土拉结强度的标准值，而浸渍树脂和粘结树脂性能指标则应达到表2的要求。
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