一、概述
碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。我國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。
二、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)最早通過的規(guī)范是2003年《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，其編號為CECS146：2003年已經(jīng)被最新的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》代替,其編號為GB 50367-2006.碳纖維加固最近的國標(biāo)是《結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用碳纖維片材》GB/T 20490-2008,08年10月1日起執(zhí)行。還有《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》。
三、材料特點(diǎn)
“碳纖維加固”施工方案圖碳纖維與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比，具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點(diǎn)。另外，采用該工法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。因此，碳素纖維作為劃時代的補(bǔ)強(qiáng)材料，而備受青睞和關(guān)注。
(1)抗拉強(qiáng)度高，是同等截面鋼材的7-10倍。
(2)重量輕，密度只有普通鋼材的1/4。
(3)耐久性好，可阻抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。
(4)施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質(zhì)量易于保證。
(5)適用范圍廣，混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均可進(jìn)行加固?？纱蠓忍岣邩?gòu)件的承載能力、抗震性能和耐久性能。
四、適用范圍
碳纖維加固法可用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)?；炷两Y(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉庫、廠房的加固。受鹽害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固。
五、工藝原理
將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料（單向連續(xù)纖維）；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。
六、工藝流程
工藝流程可以歸納為：
施工準(zhǔn)備
砼表面處理
涂刷底膠
構(gòu)件表面殘缺面修補(bǔ)
粘貼碳纖維
表面養(yǎng)護(hù)
找平材料配置
底層或樹脂配制
浸漬樹脂配制
七、操作要點(diǎn)
1． 混凝土表面處理
將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈。
對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分，進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原。裂縫修補(bǔ)：縫寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
打磨：將構(gòu)件表面凸出部分（混凝土構(gòu)件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修復(fù)后的構(gòu)件表面盡量平順。清洗打磨過的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。
2． 缺陷部位涂刷底膠
將配好的底膠（粘結(jié)劑），用涂刷均勻于缺陷部位的砼表面。
3． 構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)
用環(huán)氧膩?zhàn)訉?gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)是十分重要的一步，要點(diǎn)如下：
1 膩?zhàn)又鲃?、固化催進(jìn)劑、固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。
2 構(gòu)件表面凹陷部位用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?，修?fù)至表面平整。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r，要在氣溫-5℃以上，相對濕度小于85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏螅砻嫒源嬖诘陌纪共诩y，應(yīng)再用砂紙打磨平整。
4． 涂刷底膠
將配好的底膠（粘結(jié)劑），用滾筒均勻涂刷于需要粘結(jié)的砼表面。
5． 粘貼碳纖維
粘貼碳纖維材料之前，首先應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥。氣溫在-10℃以上，相對濕度RH>85%時，如無有效措施不得施工。為防止碳纖維受損，在碳纖維材料運(yùn)輸、儲存、裁切和粘貼過程中。應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷碳纖維材料，每段長度一般以不超過6m為宜。為防止材料在保管過程中損壞，材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂，碳纖維橫向不需要搭接。其施工工藝要點(diǎn)如下：
1 粘貼樹脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn)。
2 粘貼時，在碳纖維和樹脂之間盡量不要有空氣?？捎昧_拉（專用工具）沿著纖維方向在碳纖維材料上滾壓多次，使樹脂滲浸入碳纖維中。
6． 養(yǎng)護(hù)
粘貼碳纖維材料后，需自然養(yǎng)護(hù)1-2小時達(dá)到初期固化，應(yīng)保證固化期間不受外界干擾和碰撞。
7． 涂裝
若加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件需要防火時， 可在樹脂固化后涂刷耐火涂層。涂裝應(yīng)在樹脂初期固化后進(jìn)行，并應(yīng)遵守所用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)定。
八、加固材料
符合國標(biāo)GB50367-2006規(guī)定的碳纖維加固材料有:
1),碳纖維單向織物布復(fù)合材,200克,300克,以及碳纖維條形板
2),S玻璃布,300克--450克
3),E玻璃纖維單向織物(布)300克--450克
4),改性環(huán)氧樹脂,用于粘接纖維布
5）碳纖維板，分1.2mm和1.4mm厚兩種。
碳素纖維加固材料是高強(qiáng)度碳纖維單向排列,用微量的樹脂浸滲后作為混凝土的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料，其抗拉強(qiáng)度大約是鋼筋的10倍，并且具有重量輕、高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性等特性。目前常用的碳纖維加固材料有國產(chǎn)的北京元邦、上海同砼、山東鑫碩、,進(jìn)口的有日本東麗,日本日新,美國赫氏Hexcel,新日本石油.....等
九、機(jī)具設(shè)備
主要機(jī)具有砂輪切割機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等，一般在2～4臺即可滿足工程要求。
十、勞動組織
每100M2面積碳纖維加固安排4名技術(shù)工人、6名普工。
十一、質(zhì)量要求
1． 所有進(jìn)場材料，包括碳纖維材料和膠結(jié)材料，必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。
2． 碳纖維材料在運(yùn)輸、儲存中不得受擠壓，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲存。
3． 各工序的施工質(zhì)量，由技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督，每一道工序完成后提請技術(shù)員檢查、認(rèn)可后，才能進(jìn)行下道工序。
4． 涂底層涂料
涂料應(yīng)涂刷均勻、不得漏涂，嚴(yán)禁在不適合氣溫條件下施工，添加溶劑稀釋后的涂料應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)用完。
溫度低于7℃，相對濕度RH<85%，混凝土表面含水率在8%以下，無結(jié)露現(xiàn)象時，必須使用改性環(huán)氧樹脂。
5. 構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)
構(gòu)造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)平整，膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的不平糙紋，應(yīng)再用砂紙磨平。
6. 粘貼碳纖維
?、儋N碳纖維材料時須符合下述條件：
a、碳纖維材料應(yīng)按規(guī)定裁切。
b、氣溫、空氣濕度、構(gòu)件表面含水率等符合要求。
c、底層涂料及膩?zhàn)舆_(dá)到指觸干燥（樹脂表面達(dá)到固化硬結(jié)）。
d、粘結(jié)樹脂的類型與施工時的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進(jìn)劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)用完。
②碳纖維粘貼的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
a、下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。
b、碳纖維粘結(jié)嚴(yán)實(shí)。
c、對于直徑在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10個可認(rèn)為合格；若每平方米在10個以上，則認(rèn)為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)修。對于直徑在30mm以上的空鼓，只要出現(xiàn)，即認(rèn)為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)修。
d、順纖維方向搭接長度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上，層間必須錯開至少50cm。
e、碳纖維材料規(guī)格，粘貼位置、長度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合規(guī)定。