碳纤维加固工法（上）

一、概述

钢筋混凝土结构由于设计、施工、使用以及意外灾害等多种原因，会影响结构的正常使用，需要维修、加固补强。FRP(纤维复合材料)修复补强钢筋混凝土结构是近十年来发展起来的一种结构修复补强新技术。FRP具有轻质高强、抗腐蚀、耐久性好、施工简便、不影响结构的外观等优异特性，因此，该项加固技术较之传统的修复补强施工工艺具有明显的优越性。该项技术在国际上深受重视，近些年来在日本及欧美等发达国家发展迅速，已广泛应用于桥梁、地铁、工业与民用建筑以及烟囱、水池、筒仓等特种结构的修复补强，成为钢筋混凝土结构修复补强的新趋势。

FRP从材料构成上主要有碳纤维复合材料(CFRP)、玻璃纤维复合材料(GFRP)、芳纶纤维材料(AFRP)。本工法一CFRP为例介绍FRP修复补强混凝土结构，AFRP和GFRP参照本工法。

二、工法特点

1、材料轻质高强。碳纤维布的抗拉强度比同截面钢材高7～10倍，将它用环氧树脂与钢筋混凝土构件粘贴后，能可靠地与构件形成一体、共同工作，具有优异的补强效果，而结构自重的增加几乎可以忽略。

2、抗腐蚀。能有效地防护构件的混凝土和钢筋免受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。

3、耐老化。碳纤维布与环氧树脂胶结材料本身及经其补强的混凝土构件可以长期承受紫外线、核辐射。长期在 – 54～82℃温度下使用，强度不会降低。经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变。且在表面涂装后，耐久性将更加突出。

4、高温性能：碳纤维本身具有非常高的耐热性，但碳纤维增强复合材料与混凝土粘贴后的耐热性由环氧树脂决定。因为环氧树脂在接近80℃时发生软化，所以碳纤维增强复合材料的耐热温度为80℃(80℃的强度保持率为80%，从设计强度的安全率考虑，80℃应视作使用的上限温度)。另外，当温度达到260℃并持续该温度两小时后降至室温，碳纤维复合材料的抗拉强度不发生任何变化。

5、保持结构原状，外形美观。碳纤维布便于随构件原形裁剪、贴附。修复补强不增加构件高宽尺寸及体积，且表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。

6、施工简便、快捷。传统加固补强施工工艺如粘钢、外包混凝土方法必须进行大量混凝土剔凿、钢筋绑扎、焊接、浇筑混凝土以及大型机械设备吊装等作业，而碳纤维布加固补强施工却不需要。因此它对施工空间要求很低，便于在狭窄空间作业，施工快捷，对生产、使用的干扰很小。

三、工艺原理

碳纤维布是用抗拉强度极高的碳纤维丝在高温下“拉拔”成型，单向排列，并经环氧树脂胶预浸而成的碳纤维增强复合片材。以环氧树脂作为胶结材料，将碳纤维布沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损结构上，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体。使增强贴片与原有钢筋共同受力，增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度、延性及抗裂性，控制裂缝和挠度的继续发展;必要时也可交叉粘贴单向碳纤维布。整个工艺的关键在于碳纤维布粘贴的紧密性与牢固性，以保证与原结构形成整体，共同工作。

碳纤维布修复补强工法为满足上述要求，需保证以下方面：

1、材料性能必须符合设计规定。

2、正确地掌握工艺流程，每道工序都要有利于保证碳纤维布粘贴紧密。

四、材料

碳纤维布材加固混凝土结构主要材料有碳纤维布材和碳纤维胶。

1、碳纤维布的抗拉强度、弹性模量以及延性等性能指标须符合设计规定和产品标准。

2、粘结剂要有足够的粘结性能，工艺过程中各部位所使用的环氧树脂胶结材料的种类、型号，应根据施工时的温度、湿度进行选择。并正确掌握主剂和固化剂的配比，使渗透性、粘稠度、固化速度等方面能满足不同季节施工的需要。

五、工艺程序

1、施工准备

2、混凝土表面处理

3、配制并涂刷底胶

4、配制修补胶并对混凝土表面不平整处进行填补和找平处理。

5、配制并涂刷结构胶粘剂

6、粘贴碳纤维布材

7、表面防护