碳纤维加固采用碳纤维加固材料修复补强混凝土结构，是近来发展的新型工法，利用碳纤维材料**的抗拉强度到达的增强构件承载能力及刚度的目的。碳纤维加固法可用于桥梁混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
2．碳纤维的加固原理
碳纤维在桥梁工程使用广泛，其加固的基本原理是将抗拉强度较高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗裂或抗剪能力，以提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。
3．碳纤维加固的特点
碳纤维材质自重轻，施工方便快捷，不增加结构荷载；强度高，能灵活地用于抗弯、封闭箍和抗剪加固；柔韧性好，不受结构外形限制；耐久性佳，抗化学和恶劣环境气候变化的能力强；同时抗高温、抗蠕变、抗磨蚀、抗震性能好；在混凝土构件、钢结构、木结构均广泛采用。
4．碳纤维复合材料
4.1碳纤维复合材料
碳纤维复合材料通常由纤维和基体组成。其力学特点是应力应变量线弹性，不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维材料具有高强、轻质、耐、耐疲劳等优异物理力学性能，以及现场施工便捷，所以是旧桥加固补强的理想材料。碳纤维布的抗拉强度一般为3550MPa，弹性模量为2.35×105MPa，根据碳纤维布的品质不同，其厚度为0. 11~ 0. 43mm，幅宽为20~100cm，卷材长度为50~100m。
4.2粘结材料
粘结材料是指能将连续纤维状的碳纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系列材料。它是保证碳纤维布与混凝土共同工作的关键，应有足够的刚度与强度来保证碳纤维与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。此外，由于旧桥加固均在野外，所以粘结材料还应能在一般气候条件下固化，固化时间合适(一般保证有3h左右)，对组分含量不敏感，具有适宜的流动性和粘度，固化收缩率小。粘结材料主要包括三类材料：底层涂料、整平材料和浸渍树脂。
5．加固受力特点分析
（1）碳纤维布有单向碳纤维布、单向碳纤维交织布、双向碳纤维交织布及单向碳纤维层压材料等多种，可根据需加固结构的不同的部位和受力特性与方向等，选择相应的碳纤维布进行加固。
（2）将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料粘贴到梁体底面或箱梁内壁上，使其与原结构布置的钢筋一道共同承受拉力，以提高旧桥的承载能力。与其他加固方法相比，碳纤维布保证在设计荷载范围内与原结构共同受力，其改变原有结构的应力分布程度很小。
（3）沿桥梁的主拉应力方向或与裂缝垂直方向粘贴碳纤维布，两端分别设置锚固端，可约束混凝土表面裂缝，防止裂缝扩大，提高构件抗弯刚度、减少构件挠度、改善梁体受力状态。
（4）应根据实际情况合理使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁式桥，因碳纤维布在加固混凝土构件时，在提高受弯承载力的同时还影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时，构件的破坏形态由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。还因碳纤维为弹性材料，它与钢筋共同工作会减弱钢筋塑性性能，碳纤维布用量过多，构件延性将有所降低。
（5）碳纤维布加固后桥梁结构破坏形式变为脆性破坏，其承载力状态应按碳纤维抗拉强度的2 /3进行抗弯承载力计算，不能按普通钢筋混凝土考虑。
（6）碳纤维布可提高混凝土梁抗剪承载力，其作用机理类似箍筋，同时还能明显改善构件的变形性能，增强构件的变形能力。
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，其粘结强度显着下降。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
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。
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℃)。
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