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。碳纤维材料具有耐老化、强度高、轻量质、抗腐蚀、物理性能较其稳定等优点。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晴基碳纤维。我们应根据工程实际选择合适的碳纤维材料，以达到好的施工效益。
碳纤维布加固工作原理
碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍。在梁板构件的受拉区粘贴碳纤维布进行受弯加固，纤维方向与加固处的受拉方向一致，从而增加了混凝土结构正截面的弯矩，也即提高了混凝土结构的抗弯能力。
当构件达到受弯承载能力状态时，碳纤维布的拉应变按截面应变保持平面的假定确定。
碳纤维材料的要求
（1）碳纤维复合材料
碳纤维复合材料是由基体及纤维共同组成的。加固混凝土结构常用的纤维材料主要有以下三种：芳纶纤维(AFPR)、碳纤维(CFRP)、玻璃纤维（GFRP）。这三种复合材料的特点是：成线弹性的应力应变量，材料不存在屈服点或塑性区域。其中由于碳纤维材料具有优异的物理力学性能及化学稳定性，以及施工工艺便捷，所以它成为维修加固混凝土结构的理想材料。普通碳纤维是以沥青纤维(MPP)和聚丙烯晴基(PAN)为原料经高温碳化制成的，碳化程度将决定材料的弹性模量、密度与导电性等性能。碳纤维长丝直径通常在5μm,到8μm之间，并合成含3000～18000根的长丝束[1]。为改善碳纤维与基体的亲和性，纤维本身要经表面处理，形成能与基体反应的活性基团。
用碳纤维布材料加固混凝土结构时，要求按结构的受力和构造特点将碳纤维布用粘结材料有序地粘贴于构件表面，以达到利用碳纤维布的特性对结构变形的约束，并提高结构物的强度和承载能力的目的。
（2）粘结材料
能否保证碳纤维布与混凝土共同工作的是粘结材料性能的好坏程度。粘结材料也是它们两者之间传力途径的关键所在。我们选用的粘结材料必须要有足够的韧性，它不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏，同时必须有足够的强度与刚度，才可以保证碳纤维与混凝土间剪力的传递。粘结材料一般分为三类：底层涂料、整平材料和浸渍树脂。
汕头碳纤维加固碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美,日等发达国家。我国的这项技术起步很晚,但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展,现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题,一些建筑由于使用功能的改变,难以满足当前规范使用的需求,亟需进行维修,加固。目前常用的加固方法有很多,如：加大截面法,外包钢加固法,粘钢加固法,碳纤维加固法等。碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面,粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。
二,碳纤维布材料简介：
1、碳纤维介绍
碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚（PAN）基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。
2、环氧树脂
不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用，例如底涂树脂；以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用，例如环氧粘结树脂等。
（1）环氧树脂简介
仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。因此，环氧树脂的性能是重要的关键之一。环氧树脂因类型不同而有不同的性能，适应于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；粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片，有很强的粘结力。依使用温度的不同，树脂还分为夏用及冬用类树脂。我公司使用的各类树脂规格及性能（包括底层涂料的规格及性能、环氧腻子的规格及性能、粘结树脂的规格及性能等均有详细表格资料、以备索取）。
（2）物理性能
碳纤维片工法中使用了底涂、腻子、浸渗粘着树脂等三种环氧树脂。上述三种环氧树脂的使用目的各不相同，其物性标准也不相同。
1底涂：粘着强度
底涂必须确实具有把作用在混凝土表面上的荷载传递到碳纤维片上的力学性能。因此粘着强度成为制定其物性标准的重要依据。
2腻子： 压缩强度·压缩弹性率
腻子用于填充混凝土上的微小缺损部分。因此，要求必须具有与混凝土同等以上的压缩强度。此外，还要求具有较高的压缩弹性模量。根据以上理由，制定腻子的物性标准时主要根据其压缩强度及压缩弹性模量。 剪切强度·粘着强度
腻子与底涂一样必须具有把因荷载作用等在混凝土表面上发生的应变确实传递到碳纤维片上的力学性能。因此剪切强度及粘着强度便成为制定其物性标准的重要依据。
3 粘着树脂： 张拉强度·弯曲强度
碳纤维片工法系通过向碳纤维片内渗透浸渗粘着树脂、通过固化形成CFRP。重要 的是固化后的CFRP的物性，而浸渗粘着树脂本身的物性并非重要。但要想获得良好的CFRP物性，浸渗粘着树脂本身的物性确实也有影响。因此制定了小限度的张拉强度及弯曲强度的物性标准。
剪切强度·粘着强度
浸渗粘着树脂除渗透到碳纤维片内、通过固化形成CFRP之外，还具有粘着剂的功能。与腻子、底涂同样，必须具有把因载荷作用等在混凝土表面上发生的应变确实传递到碳纤维片上的力学性能。因此剪切强度及粘着强度便成为制定其物性标准的重要依据。
相比之下，国产的树脂材料目前缺乏配套产品，用途单一，且尚未制定出严格的物性标准。
三,本公司碳纤维布优点
1,重量轻,易施工。基本不增加构件自重,不改变构件截面尺寸。2,高抗拉强度,高弹性,可得到与使用钢板补强相同效果。 3,抗酸碱腐蚀,持久性高,在任何恶劣环境下皆可使用。与结构胶配合使用,能阻止有害介质浸渗,对内部结构起保护作用； 4,厚度小,便于交叉重叠。可弯曲缠绕成型,对各类曲面,异型构件加固优势更为显着。 5,柔软性好,可自由裁切,适用于梁,柱,板,管道及墙体等各种形状构件,可与钢筋混凝土表面紧密粘接,施工质量易于保证。不需大型施工机具,可搭接粘结任意延长,无明火作业。 6,配套环氧树脂胶的渗透性优越,施工便捷且工期较短。 7,环保**,居住中仍可施工。8,贮存时间长,可操作期限长。
四,本公司碳纤维布适用范围：
碳纤维布与碳纤维浸渍胶配套使用成为碳纤维复合材料,适用于混凝土受弯,轴心受压,大偏心受压及受拉构件的加固,木质结构的加固,可有效提高构件的承载力,抗震性能和耐久性。是处理下列工程问题的优秀备选方案：
1,建筑物使用荷载增加；
2,工程使用功能改变；
3,材料老化；
4,混凝土强度等级低于设计值；
5,结构裂缝处理
6,恶劣环境服役构件修缮,防护。
7,其他用途:体育用品,工业产品等众多领域。
五,工艺流程及操作要点
工艺流程可以归纳为：
施工准备→砼表面处理→涂刷底胶→构件表面残缺面修补→粘贴碳纤维→
表面养护→找平材料配置→底层或树脂配制→浸渍树脂配制
操作要点：
1． 混凝土表面处理
1.1 将混凝土构件表面的残缺,破损部分清除干净。
1.2 对经过剔凿,清理和露筋的构件残缺部分,进行修补,复原。
1.3 裂缝修补：缝宽小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
1.4 打磨：将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位,模板的接槎等）打磨平整,修复后的构件表面尽量平顺。
1.5 清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。
2． 缺陷部位涂刷底胶
将配好的底胶（粘结剂）,用涂刷均匀于缺陷部位的砼表面。
3． 构件表面残缺面的修补
用环氧腻子对构件表面残缺面的修补是十分重要的一步,要点如下：
1 腻子主剂,固化催进剂,固化剂按规定比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀。
2 构件表面凹陷部位用环氧腻子填平,修复至表面平整。在残缺修补中使用环氧腻子时,要在气温-5℃以上,相对湿度小于85%的条件下施工。腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。
4． 涂刷底胶
将配好的底胶（粘结剂）,用滚筒均匀涂刷于需要粘结的砼表面。
5． 粘贴碳纤维
粘贴碳纤维材料之前,首先应确认粘贴表面干燥。气温在-10℃以上,相对湿度RH＞85%时,如无有效措施不得施工。为防止碳纤维受损,在碳纤维材料运输,储存,裁切和粘贴过程中。应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料,每段长度一般以不过6m为宜。为防止材料在保管过程中损坏,材料的裁切数量应按当天的用坎们形肌Ｌ枷宋菹蚪油繁匦罱?0cm以上。该部位应多涂树脂,碳纤维横向不需要搭接。其施工工艺要点如下：
5.1 粘贴树脂的主剂,固化催促剂和固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。
5.2 粘贴时,在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉（**工具）沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次,使树脂渗浸入碳纤维中。
6． 养护
粘贴碳纤维材料后,需自然养护1-2小时达到初期固化,应保证固化期间不受外界干扰和碰撞。
7． 涂装
若加固补强构件需要防火时, 可在树脂固化后涂刷耐火涂层。涂装应在树脂初期固化后进行,并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定。
防护材料（罩面胶）
粘贴完碳纤维布后，为了施工表面美观和保护碳纤维布，往往会在碳纤维布表面涂抹其他的防护材料，俗称罩面胶。罩面胶要求涂抹在碳纤维布表面后不会脱层、掉落，有较好的温度适应能力，用以防止碳纤维布材料不被紫外线直接照射。罩面胶的选择范围较大，聚氨脂体系、丙烯酸体系、不饱和聚脂体系、**氟体系等都可以选择使用。
底层涂料（底涂胶）
粘贴碳纤维布加固混凝土结构采用的底层涂料一般简称为底涂胶。粘贴前混凝土表面要求经过打磨、清洗等处理后，先涂上一层很薄的底层胶，这层底胶要求即能浸入混凝土表面，又能提高混凝土表面的强度。底层胶的主要作用是改进混凝土与碳纤维材料的胶接性能，提高二者的粘结性能。因此我们要求选用的底涂胶必须具有粘度低，粘结性能好，渗入性强等特点。
深圳碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面,使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同,碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。
2．特点
（1）施工简便（不需大型施工机构及周转材料）、快捷，没有湿作业，易于操作，经济性好。
（2）能提高结构的强度、耐腐蚀性及耐久性。
（3）能够适合任何形状的结构加固。
（4）适用范围广，施工工期短。
（5）该方法采用同一方向排列的碳纤维织物，在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着混凝土表面，使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同，碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。
3．适用范围 本工法适用于对钢筋混凝土构件的抗弯、抗剪、抗震加固及砌体结构的抗震加固的施工。
5．工艺原理
构件外部粘贴碳纤维加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征，应用配套树脂将碳纤维材料粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位，以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。外部粘贴碳纤维加固原理与粘贴钢板加固基本相同，是利用其配套树脂的抗剪切强度将混凝能力40%。
5.1板加固由于使用荷载发生变化，原有楼板承载力达不到使用要求，需对其进行加固。加固采用板底粘贴碳纤维布法，双向粘贴。加固后抗弯承载力不过原设计能力40%。
由于楼板粘贴部位局部存在不可拆卸的障碍物，纤维布需要断开，采用改变受力途径的做法，即在其两侧加贴碳布进行补强。补粘贴原则：补粘贴布的截面积>断开粘贴布的截面积的1.5倍。
5.2梁加固
由于荷载增加致使混凝土梁抗弯、抗剪不足，需补强加固。具体采用梁底粘贴单层碳纤维布，从而提高梁的抗弯、抗剪能力（不过原梁承载能力40%），达到补强效果。
6．工艺流程及操作方法
6.1工艺流程
施工准备→基层处理→涂底层树脂→找平→涂刷浸渍树脂或粘贴树脂→粘贴碳纤维布→表面养护防护
6.2施工方法
6.2.1施工准备 认真阅读施工图纸，拟订施工方案和计划，对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作，并按加固设计部位放线定位。
6.2.2基层处理
（1）混凝土表面出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。
（2）混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。
（3）风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
6.2.3涂底层树脂
配置底层树脂，将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。
6.2.4找平
待底层处理树脂固化后即可转入下道工序。配置并涂刷找平树脂，修补拼缝及表面缺损，使砼表面平整。如果砼表面凹凸不平较严重时，可将无灰尘的干砂子混入修平树脂中，使砼表面基本平整，然后用找平树脂抹平表面，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成R≥20mm圆弧状。
6.2.5涂刷浸渍树脂（粘贴树脂）
配置浸渍树脂并均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象，特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。
6.2.5粘贴碳纤维布
(1)在粘贴碳纤维布之前，按加固部位放线定位。
(2)在确定所粘贴部位无误后铺贴单层碳纤维布，然后用滚子沿纤维方向重复滚压,挤出气泡，并使浸润树脂浸透纤维布。再在碳纤维表面均匀涂刷一遍浸润树脂，并用滚子重复滚压压实。(或用软刮板进行)
(3)待碳纤维布上的浸润树脂基本凝胶后。均匀刷一层表面处理树脂。
(4)多层粘贴（层数不宜过五层，否则将导致混凝土结构的脆性破坏）应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。
(5)在后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
6.2.6表面养护防护
粘贴后碳纤维布需在规定温度下养护24小时，为了防止加固后的混凝土构件表面受损，提高耐久性必须进行外部防护，一般可抹水泥砂浆等措施，有防火要求时可在表面刷防火涂料。
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