碳纖維加固材料的分類、比較和發(fā)展?fàn)顩r

　　1碳纖維加固材料的分類

　　碳纖維材料包括碳纖維布和碳纖維板兩種：碳纖維布是連續(xù)碳纖維單向或多向排列，未經(jīng)樹脂浸漬的布狀制品；碳纖維板材是連續(xù)碳纖維單向或多向排列，并經(jīng)樹脂浸漬固化的板狀制品。

　　2碳纖維加固材料的比較。

　　下面對(duì)于兩種加固材料的物理性能進(jìn)行一些對(duì)比。

　　2.1在施工方面，與碳纖維布相比，碳纖維板具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）施工方便，施工質(zhì)量更容易保證。

　?。?）強(qiáng)度高，1層1.2mm厚板相當(dāng)于10層碳纖維布作用。

　?。?）碳纖維板比碳纖維布容易保持纖維順直，更有利于碳纖維發(fā)揮作用。

　?。?）碳纖維板材更適用于預(yù)應(yīng)力加固方式，能更加充分發(fā)揮碳纖維高強(qiáng)度作用。

　　（5）纖維板與纖維布相比，更適合于磚混結(jié)構(gòu)的墻體加固。

　　2.2與碳纖維布相比，碳纖維板具有如下的缺點(diǎn)：

　?。?）碳纖維布適用范圍更廣，能夠任意裁剪，加固各種形狀（圓形或復(fù)雜曲面）的結(jié)構(gòu)。

　?。?）價(jià)格昂貴，限制了碳纖維板的應(yīng)用。

碳纖維加固的定義、原理、特點(diǎn)和適用范圍

　　1碳纖維加固的定義。

　　碳纖維加固是指用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘將碳纖維材料貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面，樹脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體，共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪承載能力。

　　2碳纖維加固的原理。

　　用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有良好的力學(xué)性能。碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲具有相同的方向性，能共同工作，這是加固補(bǔ)強(qiáng)的必要條件和關(guān)鍵所在。而將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸后，就成為復(fù)合增強(qiáng)材料（單向連續(xù)纖維），大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度；而后用環(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)的構(gòu)件上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使粘貼材料與原有鋼筋混凝土協(xié)同工作，改善了加固構(gòu)件的受力性能，增強(qiáng)了構(gòu)件的抗裂抗剪能力，到達(dá)了補(bǔ)強(qiáng)加固的目的。因此，粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著至關(guān)重要的作用。

　　3碳纖維加固的特點(diǎn)。 

　　粘貼碳纖維布復(fù)合材料加固橋梁，與粘貼鋼板加固相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）施工方便快捷，不需要使用大型加固機(jī)具，效率高，施工速度快。

　　（2）可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，延緩或消除裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。

　?。?）不用打孔，不會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成新的損傷。

　?。?）加固后不改變?cè)袛嗝娴拇笮『托螤?，外表輕巧美觀。

　?。?）經(jīng)濟(jì)耐用，加固效果好，不需要后期進(jìn)行維修。

　　（6）由于碳纖維材料本身抗疲性能優(yōu)異，用碳纖維布加固的混凝土結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能將會(huì)提高。

　?。?）抗腐蝕性強(qiáng)，應(yīng)用面廣，加固后的構(gòu)件的耐腐蝕性和耐久性得到大大提高，可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工作環(huán)境中的構(gòu)件加固。

　?。?）碳纖維材料糙率低于混凝土表面糙率，在加固段可以提高水流的通過(guò)能力。

　?。?）提高加固構(gòu)件的抗?jié)B能力和抗沖刷能力。

　　4碳纖維加固的適用范圍。

　?。?）混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪構(gòu)件加固，同時(shí)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)。

　?。?）混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。  

　　（3）隧道、港灣設(shè)施、煙囪、廠房、倉(cāng)庫(kù)的加固。  

　?。?）受鹽堿害的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)和加固。

碳纖維加固材料特點(diǎn)與施工特點(diǎn)

碳纖維復(fù)合材料具有抗拉強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕性和耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，碳纖維片加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)80年代美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，進(jìn)入20世紀(jì)90年代中后期我國(guó)的許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也相繼進(jìn)行了這方面的試驗(yàn)研究。

　　碳纖維(CFRG)加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)新型、高效的結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù),比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法優(yōu)越.它利用樹脂類膠結(jié)材料將碳纖維物(布)粘貼于混凝土表面,達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善結(jié)構(gòu)受力狀況的目的.碳纖維材料高強(qiáng)高效,重量輕,厚度薄,適用面廣,施工便捷,施工質(zhì)量易保證,有良好的耐久性和抗腐蝕性.

　　目前，在我國(guó)的北京、上海、天津、江蘇、福建等許多地區(qū)的橋梁和工民建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。其中有些是由于意外事故而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力而需補(bǔ)強(qiáng)加固的；有些是由于混凝土強(qiáng)度或配筋不足而需補(bǔ)強(qiáng)加固的；有些是由于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到或接近使用年限而需加固的；還有部分建筑是未進(jìn)行抗震設(shè)防的，滿足不了《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-95要求，需進(jìn)行抗震加固。

　　一、碳纖維片加固特點(diǎn)

　　1、高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量。

　　2、施工方便，無(wú)需任何夾具、模板，能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)而不改變構(gòu)件外形尺寸，可多層粘貼，并能有效地封閉混凝土的裂縫；

　　3、耐腐蝕及耐久性能好。

　　4、不增加結(jié)構(gòu)自重。

　　適用范圍：適用于各種形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)。

　　加固機(jī)理：利用專用環(huán)氧樹脂將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維片粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，并與之形成整體，共同工作。

　　二、碳纖維加固結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

　　碳纖維加固結(jié)構(gòu)技術(shù)是利用碳纖維材料的特性，將碳纖維粘貼在結(jié)構(gòu)表面，從而起到對(duì)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)作用。

在實(shí)際施工過(guò)程中，碳纖維既可以單層粘貼也可以多層粘貼，還可以纏繞.對(duì)于各種不同類型的節(jié)點(diǎn)、不規(guī)則的部位，都可用碳纖維進(jìn)行加固處理。 在橋梁加固運(yùn)用中，可粘貼在混凝土梁的頂面或底板上，用以提高梁的撓曲強(qiáng)度和剛度；也可粘貼在梁的腹板上，用以提高其抗剪強(qiáng)度；還可以將碳纖維纏繞在節(jié)點(diǎn)部位以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求，具有高強(qiáng)高效、施工便捷、周期短等特點(diǎn)。在碳纖維結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用中，影響加固質(zhì)量的因素主要有兩方面，一是碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度，二是粘貼碳纖維材料用粘結(jié)劑的剪切強(qiáng)度。

碳纖維和混凝土的粘結(jié)質(zhì)量直接影響加固效果。 加固后，碳纖維與混凝土之間不能有氣泡，不能起鼓。

另外，碳纖維布是一種可任意曲折的纖維布材料，施工不受加固長(zhǎng)度的影響，適應(yīng)面廣。以上優(yōu)點(diǎn)將使碳纖維加固結(jié)構(gòu)技術(shù)在國(guó)內(nèi)未來(lái)的加固行業(yè)中起著越來(lái)越重要的作用。