粘貼碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)新型、簡(jiǎn)便、有效的混凝土橋梁加固技術(shù)。該技術(shù)充分應(yīng)用了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所特有的高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、抗疲勞及施工簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)，為混凝土橋梁加固技術(shù)注入了新的活力。本文結(jié)合北京市通州區(qū)武窯橋墩碳纖維布加固技術(shù)的實(shí)踐，詳細(xì)闡述碳纖維布技術(shù)的工藝、工序及施工注意事項(xiàng)。

　　1碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)簡(jiǎn)介

　　粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使兩者共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的（抗彎、抗剪）承載能力，由此而達(dá)到對(duì)建筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的使用碳纖維布加固具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　1）強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度約為普通鋼材的10－15倍；

　　2）加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性；

　　3）自重輕，本工程碳布約300g／m2，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，適用范圍廣；

　　4）施工簡(jiǎn)便，不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料，易于操作，經(jīng)濟(jì)性好；

　　5）施工工期短，本工程實(shí)例僅用10天。

　　2碳纖維布的加固原理

　　用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍；但是碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又要確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。

　　3適宜的承載力加固類型

　　3.1碳纖維加固鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件

　　鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固，是通過(guò)將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替或補(bǔ)充鋼筋的受拉性能，從而提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維后，在構(gòu)件受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂前，碳纖維的應(yīng)變很小；在混凝土開(kāi)裂后，碳纖維布逐漸參與共同工作，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快；而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)迅速加快，其高強(qiáng)高效的性能得以充分體現(xiàn)。但通過(guò)粘貼碳纖維布提高的承載力應(yīng)受到限制（不大于40％加固前的承載力）。

　　碳纖維片材用于受彎構(gòu)件正截面加固的破壞形態(tài)：1）端部剝離破壞，研究表明，在靠近支座端部的片材與基層之間會(huì)有很大的端部剪力存在，使得片材與基層剝離，從而使碳纖維不能與原結(jié)構(gòu)共同受力，失去加固作用。2）彎曲裂縫剝離，在已開(kāi)裂的部位，裂縫兩邊膠中有很高的剪應(yīng)力存在，使得裂縫兩邊的片材容易剝離。3）碳纖維拉斷，同時(shí)鋼筋屈服。4）碳纖維不拉斷，鋼筋不屈服，壓區(qū)破壞。5）鋼筋屈服，碳纖維不拉斷，壓區(qū)破壞。

　　3.2碳纖維加固鋼筋混凝土抗剪構(gòu)件

　　鋼筋混凝土的抗剪加固，是將碳纖維粘貼于構(gòu)件的受剪區(qū)，這里碳纖維的作用類似于箍筋。在構(gòu)件屈服前，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展緩慢，所達(dá)到的最大應(yīng)變值也較??；在構(gòu)件屈服后，箍筋的作用逐漸被碳纖維代替，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展加快，應(yīng)變值要高于箍筋的應(yīng)變值，而箍筋所起的約束作用減小，其應(yīng)變發(fā)展緩慢。

　　4粘貼碳纖維布施工技術(shù)

　　依據(jù)本工程設(shè)計(jì)圖紙要求，本工程施工分4個(gè)步驟，分別是基底處理、涂底層涂料、粘貼碳布、表面防護(hù)。

　　4.1基底表面處理

　　清除墩柱表面剝落、疏松、腐蝕等劣化混凝土，混凝土表面用角磨機(jī)打磨平整，直至露出混凝土結(jié)構(gòu)層。構(gòu)件面蜂窩、麻面、凹凸部位用修補(bǔ)結(jié)構(gòu)膠填平，修補(bǔ)膠固化后（以手指觸感干燥為宜，約5小時(shí)）進(jìn)行下一道工序。

　　4.2涂底層膠

　　按粘貼面積計(jì)算好用量，準(zhǔn)確稱取甲、乙組份，按甲：乙＝3：1的混合比例，在一潔凈容器（塑料或金屬盆，不得有油污、水、雜質(zhì)）中均勻攪拌，攪拌時(shí)最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。用硬毛刷將配好的底膠均勻的涂刷到粘貼面，膠量必須充足飽滿。

　　4.3粘貼碳纖維布

　　按設(shè)計(jì)要求尺寸剪裁碳布，注意整齊劃一，避免毛刺。宜在平整的木板、紙板、塑料布上裁剪，以保持纖維布的潔凈。

　　碳布粘貼前應(yīng)先配制完成面膠，然后將配制好的面膠均勻涂抹于構(gòu)件粘貼部位和碳布上，（75％的面膠涂抹在碳布的粘貼面，當(dāng)粘貼后，剩余的25％面膠涂抹于碳布外表面）拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。用專用滾筒順纖維方向多次滾壓，促使碳布平整延展，粘貼劑充分滲透，滾壓時(shí)不得損傷纖維布。在碳布表面涂刷部分粘貼劑，繼續(xù)往復(fù)刮涂碾壓，趕出氣泡，并使粘貼劑均勻覆蓋碳布。注意碳纖維片縱向接頭，必須搭接10cm以上。第一層碳布表面面膠指觸干燥后，立即進(jìn)行第二層碳布粘貼，重復(fù)上術(shù)步驟。注意第二層粘貼時(shí)，縱向搭接不能與第一層在一個(gè)部位，層間必須錯(cuò)開(kāi)至少50cm

　　6主要優(yōu)點(diǎn)

　　1）強(qiáng)度高。碳纖維片材的抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，遠(yuǎn)高于鋼材；抗拉彈性模量為230000MPa—430000MPa，亦高于鋼材。因此它的比強(qiáng)度（即材料的強(qiáng)度與其密度之比）可達(dá)到2000MPa／（g?cm3）以上，而Q235鋼的比強(qiáng)度僅為59MPa／（g?cm3）左右，比模量也比鋼材高。

　　2）施工簡(jiǎn)便、快捷。使用碳纖維加固構(gòu)件不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料，易于操作，施工周期短，經(jīng)濟(jì)性好。

　　3）抗酸堿鹽類介質(zhì)的腐蝕，應(yīng)用面廣。加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性，可以應(yīng)用于各種工作環(huán)境的構(gòu)件加固。

　　4）可以有效地封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。

　　5）易于保持結(jié)構(gòu)原狀，基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。