碳纤维布范文
时间：2023-03-31 16:18:55
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篇1
关键词 危旧桥梁；维修；加固
中图分类号U445 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0103-02
公路桥梁是跨越沟壑、河流、道路、铁路暴露在大自然中的构造物，由于受到环境影响，使大气中的有害物质及易腐蚀的物质侵蚀混凝土构件。又因近几年工业的发展，车辆急剧增重，且排放高腐蚀废气，再加上乱采砂石，使桥梁耐久能力受到更严苛的挑战。造成部分桥梁荷载降低，技术状况下降，使用寿命减弱。旧桥维修加固，提高承载能力，确保桥梁的安全运营是目前和今后面临的任务。本文论述了我段目前桥梁存在的问题和采取的加固措施。
1 碳纤维布加固概述
碳纤维材料用于旧桥加固修补在我国技术起步比较晚。但随着我国交通事业的发展，现有桥梁中有相当一部分由于当时车辆载重小、设计荷载标准低等原因，难以满足当前规范使用的需求，碳纤维加固修补结构技术作为一种新型的结构加固技术快速发展起来。碳纤维布它具有高强度、重量轻、高耐久性（防锈性）等特性，粘贴在即有的混凝土构造物的梁、柱、梁板等受弯曲受拉面的表面，提高补修构造物的强度、耐力，改善构造物的耐震性能和耐久性能。
2 施工工艺和方法
2.1主要材料及其性能
2.1.1碳纤维布
粘贴单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量一般为了200g/m2～300 g/m2，不宜低于150g/m2，且不宜高于450g/m2。
2.1.2粘结材料
粘贴用底胶和粘浸胶是粘贴碳纤维布的专用胶，它是一种双组份、100%固含量、高强度、不流淌、触变型粘合剂。
2.2 主要施工工序
施工准备放设施工线 灌缝处理 刷抹漆底胶粘贴碳纤维布 表面养护涂刷碳纤维专用胶。
2.2.1灌缝
灌缝是用一种相对流动好、灌入深、凝结时间短、粘接好的专用胶对混凝土构件进行填充，从而加强混凝土强度的一种施工工艺。它的作用是对混凝土构件裂缝进行补强，对混凝土的内部进行加固，它可以防止混凝土构件内部钢筋的锈蚀及氧化。可以广泛应用在桥涵的加固处理中。
1）施工准备（原材料封缝胶、灌缝胶的配制，灌缝胶采用成品进口胶，分主剂与固化剂，重量比4：1掺配）；
2）清理及化学清洗（沿缝宽每侧2cm～4cm、剔除粉刷层及其他面层，用丙酮清洗）；
3）埋设注胶设备（专用注胶嘴）；
4）封堵裂缝（用配制好的封缝胶对裂缝进行封堵）；
5）注胶（专用注胶器注入灌缝胶）；
6）养护；
7）除去注胶嘴等。
2.2.2刷抹漆底胶
1）施工准备（准备好将使用的材料及机具，漆底胶采用成品进口胶，分主剂与硬化剂，重量比2：1掺配）；
2）表面处理。清除被加固混凝土构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土。将混凝土表面处理干净，并使表面保持绝对干燥；
3）找平处理。采用专用碳纤维找平胶对混凝土表面凹陷部位填补平整，并在找平材料表面指触干燥后尽快进行下一道工序；
4）涂刷碳纤维底胶。采用特制滚筒刷将面胶均匀涂抹于所要粘贴部位。
2.2.3粘贴碳纤维布
1）按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；
2）粘贴碳纤维布时间控制在涂刷面胶2h～3h后进行；
3）粘贴碳纤维布时，使用器具沿着纤维方向在碳纤维片上多次滚压，挤除气泡，以确保浸渍胶均匀地充分渗浸入碳纤维片的碳纤维束中。在滚压时注意不可损伤碳纤维布；
4）涂刷碳纤维面胶
待碳纤维布粘贴完大约1h左右后在碳纤维布的表面均匀涂抹一层面胶。
3优点与缺点
3.1优点
1）施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等；
2）不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m.～300g/m，设计厚度0.1l1mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计；
3）能适应各种结构外形的补强；
4）可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴；
5）具有良好的耐腐蚀性，寿命较长，可以在不利环境下使用，并便于养护。
3.2缺点
其会影响到受弯构件的破坏形态及其延性，而且目前的材料价格仍然偏高，应在考虑各项综合因素以后，慎重选用。
4 碳纤维加固工程实例
我段管养的G312 K3319+825柳星桥2、K3374+321红柳河中桥等桥梁经过碳纤维布加固后，钢筋砼梁的极限荷载及抗弯刚度等都得到了较好的改善。碳纤维布粘贴在危旧桥梁承重构件表面，使两者能够共同工作，较好的提高了危旧桥的抗弯、抗剪能力。两桥梁经过该措施加固后提高了梁体自身承载力也解决了病害，同时加强了桥梁结构的整体刚度和耐久性，限制了危旧桥病害的继续发展，达到了维修加固、补强的目的。
总之，公路危旧桥梁养护维修、加固改造，是一门新型的技术学科，从我们已实施的桥梁加固方案来看，实现即经济、又合理、节约费用，效果是明显的，但在今后的公路危旧桥梁养护维修、加固改造中，仍然还有很多值得我们在研究、在学习、在探讨，随着国内桥梁维修加固新技术、新工艺、新材料的不断出现，桥梁维修加固改造技术也将更加完善，方法更加合理，来提高公路危旧桥梁使用寿命，确保桥梁安全畅通，为社会提供安全的通行条件。
参考文献
[1]《公路桥梁加固技术规范》人民交通出版社2008-8-2中华人民共和国交通运输部.
[2]《公路桥涵施工技术规范》人民交通出版社2011-6-7中华人民共和国交通运输部.
[3]王建环.碳纤维增强复合材料在工程加固过程中的应用[J].治淮，2009（10）.
篇2
关键词：碳纤维布粘贴加固环氧树脂涂装
中图分类号： TU74 文献标识码： A
近年来，纤维类材料（CFRP）在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点。在所有的这些纤维材料中，碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术较成熟，也是用量最大的一种高科技材料。目前，CFRP凭借其自身的优点在桥梁加固工程中被广泛应用。
我们知道，桥梁建成后，为确保正常运营，必须加强经常性的检查养护与维修。随着交通运输的发展，交通量和重载车辆不断增加，因此，要求通过对原有桥梁进行合理而有效的加固，来提高通过能力和荷载标准。采用粘贴碳纤维布法进行加固桥梁结构，是桥梁修补加固工程中的一张新型加固方法，能够恢复和提高既有桥梁的承载能力。通过青园街跨民心河桥工程实例以及308国道跨总退水渠桥工程实例，以及完工后的荷载试验验证，我们发现碳纤维布参与原混凝土梁共同工作，使旧桥基本恢复原来的承载水平，加固效果良好，此种加固材料是一种值得信赖的新型材料，采用工艺流程是可靠的。下面结合工程实例谈谈其施工工艺、技术及其加固要点的注意事项。
青园街跨民心河桥与308国道跨总退水渠桥梁均为三跨普通钢筋混凝土空心板梁结构，两座桥梁修建年代均较早，车辆通行频繁，出现了一些病害。部分桥底板裂缝较密集，并且铰缝开裂严重，部分铰缝已失去使用功能，桥梁上部横向联系被破坏，单板受力现象严重，漏水、渗水现象严重，两个工程实例维修加固项目之一都有对旧有板梁进行粘贴碳纤维布加固。
1. 粘贴碳纤维布与粘贴钢板、传统的混凝土结构加固相比较
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，相对于粘贴钢板加固与传统的混凝土结构加固技术相比，其主要原因在于碳纤维布加固存在较多优点：碳纤维材料具有优异的物理力学性能，其抗拉强度高于普通钢材的10倍，极适合于钢筋混凝土结构的加固补强；其轻质柔软，适用面广，能适应各种结构外形的补强；碳纤维片材轻，现场粘贴无需重型设备，设施简便，施工便捷迅速，便于桥下高空作用，也无需模板、夹具、支撑等；加固厚度小，可不增加原结构的恒载，即几乎不增加结构自重（碳纤维布重量200g/m.～300g/m，设计厚度0.1l1mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计），特别适用于建筑高度受限制情况下加固补强；同时还具有良好的耐久性及耐腐蚀性，能有效地封闭混凝土的裂缝；不必打孔，因而对原结构不会造成新的损伤等优点。
2.工艺、方法
2.1基本工艺流程：构件表面处理——基层处理——涂底层胶料—— 刮腻子整平——涂下层浸渍环氧树脂——粘贴碳纤维布——涂上层浸渍环氧树脂——养护——防护涂装。
2.2具体施工方法及要求
1）对粘贴碳纤维的范围进行基底处理
由于风化作用及其它环境影响往往导致旧桥混凝土部分表面很久很脏，需用角磨机进行打磨处理，除去1mm厚表层污垢。在进行这道工序之前，在桥面板宽度的中间、跨中和四分之一跨处打30mm泄水孔排除板内积水，注意避开钢筋。对于构件基面问题突出的部位要进行特殊处理，如外露钢筋若有锈蚀，混凝土有锈块、锈皮，存在这些现象的均须清除并进行防锈处理；构件表面有蜂窝麻面、残缺、破损及碳化层部分要进行清除，达到结构密实部位，并对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺或不平部位使用粘胶砂浆进行修补复原；对于构件表面凸出部分（模板的段差等）也需打磨平整，修复后的段差尽量平顺，拐角处或有棱角部位用磨光机打磨成圆倒角；如果梁体有裂缝，对于缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封，大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝；最后清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥，待完全干燥后用脱氧棉沾丙酮擦拭表面3—4次，直至脱脂棉上无粉尘。
2）底层涂刷
底层胶料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内，起到固化作用，是保证碳纤维布与混凝同工作的关键，也是两者之间传力途径中的薄弱环节，需要粘结材料有足够的刚度与强度来保证碳纤维与混凝土间剪力的传力，同时还需有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘性破坏。因此，碳纤维本身材质及施工工艺及质量的保证很重要。
3）环氧腻子对构件表面残缺的修补
构件表面凹陷部位用环氧腻子填平，修复至表面平整；内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。特别注意蜂窝麻面和细小空洞，切实填平，固化后表面如有滑痕，打磨去除。
4）贴碳纤维布
为了防止碳纤维受损，在碳纤维布运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前按设计要求的尺寸及层数用钢直尺与壁纸刀切断裁剪，每段长度一般不超过3rn。在板底粘贴碳纤维布时桥上不得有活荷载。碳纤维布在受力方向尽量不要打接，如需打接，碳纤维布的受拉方向的搭接长度不小于200mm，纬向打接长度不小于50mm，搭接位置要相互错开。
5）养护
粘贴碳纤维布后，需常温下自然养护24h以上达到初期固化，并保证固化期间不受干扰，冬季养护时间略长。在此养护期间采取适当的防护措施防止雨水、尘埃落在粘贴面上。
6）涂装
根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。
3.注意事项
1）材料选择注意事项及要求
任何一种桥梁加固中其工艺、方法及过程控制是质量保证的关键因素之一，而施工所用的主材也同样起着举足轻重的作用。
作为主材之一的碳纤维布，其编织的均匀性，将直接影响加固质量。因此，选择均匀性较好的碳纤维布，是加固质量的关键。
2）粘贴注意事项
在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。另外，加固前对桥梁尽可能卸荷，同时停止交通，减少汽车通行造成的震动对粘贴效果的影响。
环境控制：为了保证粘贴的质量，施工时应考虑不同季节、环境温度及湿度对树脂固化的不利影响使用不同型号的粘贴树脂，这样才能对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制。施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。
树脂配制时要求配比正确，需按产品使用说明规定的配比称量，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。
粘贴第二层碳纤维布时，需将已粘贴的底层碳纤维布表面擦拭干净至无粉尘。擦拭干净的碳纤维布应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm。
3）安全注意事项
碳纤维为导电材料，施工时要使其远离电气设备及电源，或采取可靠保护措施。各种粘结剂应在其说明书规定的环境温度中密封储存，并远离火源，避免阳光直射。各种粘结剂材料不得沾染生活水源。废弃物不得倒入下水道，应按环保要求集中处理。
4.对碳纤维加固补强技术的展望
随着我国经济的快速发展，交通量日益增大。七、八十年代修建的钢筋混凝土桥梁，大部分已经表现出不能满足通行需求。一是荷载标准低，二是在重车、超重车的作用下，出现了许多病害，旧桥维修加固任务很大。碳纤维有着优异的力学品质，是理想的桥梁加固材料，可喜的是，国内已经能够生产碳纤维，而且品质已接近日本、美国等发达国家的品质，价格也在迅速下降。可以断言，在今后的桥梁加固中碳纤维必定能发挥巨大的作用。
参考文献：
1、桥梁结构用碳纤维片材》（JT/T532—2004），中华人民共和国交通行业标准
2、马晨光.碳纤维布修复补强混凝土结构新技术的发展与应用［R］.中国公路旧桥改造与维修技术研讨会，2000,12。
篇3
1碳纤维布加固法技术原理
碳纤维布加固法通过在构件受拉区粘贴碳纤维布,增强钢筋的受拉性能,从而提高整体的抗弯承载力;在构件的受剪区粘贴碳纤维布,加固钢筋混凝土的抗剪能力;碳纤维布通过约束其内部混凝土从而能加固钢筋混凝土抗震柱,这种约束伴随这轴向压力的增大发生横向膨胀,从而使得碳纤维布产生环向伸长,增强侧向约束力,因此称为被动约束。这种约束机制取决于碳纤维布的环向约束能力和混凝土的横向膨胀性能这两种因素。碳纤维布通过两阶段的受力过程约束混凝土,延缓了受压区混凝土的压碎,最大化发挥纵向中钢筋的塑性性能,构件的延性从而显著改善。
2碳纤维材料特性
表1列举了碳纤维材料的主要性能指标。
碳纤维材料的主要特性有:(1)高强高效。碳纤维符合材料不但抗拉强度远高于普通钢材,模量也比普通钢材高;(2)重量轻、柔韧性好;(3)施工便捷且质量可以保证;(4)具有良好的耐腐蚀性和耐久性。
3碳纤维布加固法的优点
3.1 优点
(1)碳纤维布可以根据补强的要求进行多层粘贴,在一个部位重叠粘贴直至满足补强的要求。这一优点是传统方式中无法做到的。
(2)对于各种不同形状的构件,传统的施工方法基本无法实现,而碳纤维材料的高柔韧性可以适应任意形状的构件,从而增强了施工的可实行度,缩短施工时间,降低成本,获得较大的经济效益。
(3)施工简便。
碳纤维布加固法在梁桥内部限制下的作业空间中操作时依然简单易行,因为这种方法工作时需要的空间很小,不需要大型设备,操作起来十分简单。
(4)不会对原结构产生新损伤。
碳纤维布加固补强不需要开凿混凝土,只需用树脂对结合处进行粘贴,因此不会产生新的结构破坏。
(5)有效地封闭混凝土的裂缝。
由于碳纤维布是粘贴在混凝土的表面,因此不但封闭了裂缝,而且碳纤维材料的特性能够约束裂缝的扩展,将原本宽深的裂缝逐渐变为细小的裂纹,从而混凝土构件的刚度也得到了提高。
(6)优良的耐腐蚀性。
碳纤维布不仅能经受酸碱的腐蚀,在其他低劣环境下也有很长的寿命,并且碳纤维材料本身有良好的耐热性和无腐蚀性,因而这种方法在某些特定环境下更能体现出优越性。
(7)不影响外观。
碳纤维布很薄的性能使得其粘贴固化后完全布会影响原来的外观。
3.2 不足之处
碳纤维布加固技术的缺点主要在于不能充分适应大变形的结构加固,而且抗震效果实际并不明显,即延性不足。碳纤维布需要经过相当的变形才能发挥较大的强度即强度和弹性模量的比值太低,难以抑制裂缝的扩展与结构变形;其次有机材料本身不耐高温,不能在高温环境下使用,这使得碳纤维布加固法有一定的局限性。
4应用范围
目前广泛使用的碳纤维布形式上主要为片材、棒材。片材的加固形式可谓各式各样,从原理中可以看出基本体现为抗弯曲、剪切、压缩、抗震等,因而其加固效果可以体现为增加刚度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度等。混凝土桥墩的延性和抗剪切能力可以通过在桥墩表面环绕粘贴碳纤维布来实现;而且环绕粘贴的碳纤维布能够对混凝土柱形成约束作用,从而提高截面的抗压强度。在加固已经出现裂纹和损伤的部分时可以在混凝土桥桥面板的上下表面分别粘贴上碳纤维布。碳纤维布加固法的技术优势随着其广泛应用已被人们普遍认可,在实际加固梁桥使用中,不仅要制定详细的材料标准,还必须掌握这项技术的具体操作流程。
5结语
碳纤维布加固法作为一种新型的技术,在桥梁维护方面有着划时代的意义。传统方法几乎不可能用来维护连续梁桥,因为连续梁桥中有一孔出现损坏就得对全桥进行维修,将会耗费大量的人力物力资源。碳纤维布加固法的优势使得这些难题迎刃而解,既能保证施工的质量又节省了资金,符合可持续发展的战略思想。鉴于我国掌握和使用这种方法的时间还不长,在实际应用时施工技术、设计方法等方面仍然需要深入地进行研究,结合大量的实践不断积累经验。
参考文献
篇4
【关键词】碳纤维布混凝土结构技术要点
随着我国经济技术的不断发展，有相当多的混凝土结构由于设计方法、施工方法、运营情况的改变，最终导致结构面临着各种各样的质量问题，如强度不足、耐久性不强、安全性过低等，这就急需要对这些结构进行补强加固，以提高结构的耐久性。根据美国的调查研究，混凝土设施的维护、维修和加固已经成为了当今世界面临的紧迫课题。碳纤维复合材料作为一种新型的修复加固技术在我国得到了快速的发展，成为了加固领域的热点，这种技术是通过将碳纤维这种高性能纤维应用于工程, 利用树脂类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面, 形成复合材料体CFRP, 通过其与结构或构件的协同工作, 达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。
一、 碳纤维布加固混凝土的机理
碳纤维作为一种复合型材料，其具有很强的抗拉强度，经过测试其抗拉强度是同等截面面积钢材的7-10倍，并且具有刚度轻、密度小等优点，其耐久性也好，可以抵抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏，采用碳纤维进行施工能够在简化施工步骤的前提下提高施工速度，同时保证了施工质量，具有很强的适用范围，当加固混凝土结构时，能够大幅度的提高其强度和承载力，当采用粘结材料与梁板混凝土有序缠绕粘贴后，可以实现构件变形的约束，增强构件局部的抗拉性能。
碳纤维在顺纤维方向具有很高的拉伸强度和疲劳强度，而抗压和抗剪强度相对较低，因此主要适用于混凝土结构构件受拉区域的加固，尤其适用于桥梁等承受动荷载的大中型结构的抗震加固和承载力加固，但因碳纤维布可以加工成圆形或U 型，从而也可以用于混凝土构件的抗压和抗剪加固；由于碳纤维布具有较高的比强度和比模量，可以改善构件的延性；对于使用空间较小的加固现场，使用碳纤维布进行结构加固是一种理想的方法，因为这样不会减少使用空间；对于同时需要提高耐久性的结构构件来说，应用碳纤维布进行加固也是一种有效的方法，因为碳纤维布既可以提高构件的承载力，又不易老化，耐腐蚀，起到了保护结构的作用。
二、碳纤维复合材料加固混凝土结构技术的主要优点
（1）高强、高效
碳纤维作为一种复合型材料，具有很高的抗拉强度，一般≥3000MPa，相当于一般钢材的7-10倍左右，并且其弹性模量也比较高，能够适应强度的变化；延伸率较小，密度在1.8g/cm²左右，可以充分利用其优异的力学性能来提高混凝土结构的承载力、延性、抗裂性，以达到高效、高强加固修复混凝土的目的。
（2）施工简便, 加固周期短
碳纤维不同于其他的钢筋材料，由于质量比较小，不需要大型的机械进行施工，这就节约了成本，并且不受施工空间的限制，对周围的环境影响也小，在某些情况下，能够保证施工；并且具有加固周期短，在施工中只需要将碳纤维布粘贴在结构的表面达到固化，就能满足要求。
（3）施工质量容易保证
碳纤维布加固构件的施工质量标准主要反映在碳纤维布粘贴的密实程度。由于碳纤维布是柔性的, 很容易粘贴在结构表面上, 使碳纤维布与混凝土表面粘贴密实, 一般情况下都可以保证碳纤维布的有效粘贴面积不小于95%, 很易满足碳纤维布加固施工的质量要求。
（4）超强的防水和防腐蚀效果
碳纤维布粘贴固结在混凝土表面, 环氧树脂胶附着在结构表面, 防水效果好, 可防止钢筋锈蚀。碳纤维材料具有极佳的耐腐蚀性能, 不必担心建筑物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构的腐蚀。
（5）适用面广
碳纤维具有很广的适用范围，如工业、民用建筑、水利工程等各种类型结构的不同受力状况等。不受结构形状的限制。
三、碳纤维布的增强技术及操作要求
在混凝土构件碳纤维增强过程中，应该做好各项工作，包括混凝土表面预处理、修补凹坑、涂底胶、涂腻子层、粘贴纤维布及增强层表面处理等步骤。
1、卸荷
加固前需要对结构外部约束都进行卸载，防止在加固过程中，约束突然失效，导致加固效果不能达到设计要求。
2、基底处理
首先应该对基底表面进行预处理，因为在混凝土浇筑完成后，可能会在表面出现剥落、蜂窝、空鼓、腐蚀等影响表面平整的现象，对于这些问题应该及时进行处理，利用硬毛刷沾洗涤剂，将混凝土表面所粘污物除去，用冷水冲洗，再进行喷砂或打磨除去1-2mm的表层，并用空气吹去表面的细粉粒。以15%(体积比)的稀盐酸涂于混凝土表面，20 min后将其冲洗干净，用pH试纸测其表面，若呈酸性，可用2%(体积比)的氨水中，然后清洗干净。再利用混凝土角磨机、砂纸等机具清除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部分，要用打磨机打磨平整。
3、涂底胶(FP胶)
按主剂∶固化剂=2∶1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下1 h内用完。用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后(固化时间视现场气温而定,以指触干燥为准)再进行下一工序施工，一般固化时间为2d～3d。
4、找平
（1）混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平,模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补,尽量减小高度差；（2）转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧,半径不小于10mm。
5、粘贴
（1）按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，特殊要求，碳纤维布长度应在3m之内；（2）调配、搅拌粘贴材料FR胶(使用方法与底胶FP相同)，然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些；（3）粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴；（4）在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹FR胶；（5）碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。
6、保护
当粘贴好碳纤维布以后，应该对表面做好养护工作，可以在表面涂抹防火涂料等方法进行保护。
7、加固施工要点
（1）在加固前，需要对构件上的约束进行卸载，这项工作是最容易被忽视的环节，应为在实际施工中，混凝土构件在负荷外包CFRP时，外包的CFRP相对于混凝土表面存在一定的滞后，当CFRP还没有粘贴完成时，就出现了构件断裂的事故，这种效应将降低CFRP的补强效果，不能发挥碳纤维布的高强抗拉性能。
（2）在钢筋混凝土结构进行加固时，其弯角的半径不得小于20mm，以减小应力集中现象，但是在实际施工中，常常出现裂缝的地
篇5
[关键词]预应力；碳纤维布；补强加固；混凝土梁
Study on RC beams strengthened with prestressed CFRP sheets
Gao jihong
(China Ocean Engineering Construction General Bureau ,Dalian,116024)
Abstract: This paper present a primary study of strengthened reinforced concrete beam using prestressed CFRP sheet. The strengthened beams using prestressed CFRP sheets were compared with strengthened beams using non-prestressed CFRP sheets on the properties of cracking load, yield load and ultimate load to determine the effects of prestressing force on these behavior. The conclusions were drawn that strengthening
Keywords: prestressing; CFRP sheets; strengthening; RC beam
1前言
由于纤维弱强塑料具有很高的强度重量比、极好的耐腐蚀性能及耐久性、施工便捷等优点，这种材料已广泛地庆用于很多国家和地区的土木结构补强加固上，尤其是对桥梁和结构大梁的加固。但是，我们在工程实践及试验研究中发现，用此方法加固的构件中的碳纤维布在梁中主筋屈服以后其高强度特点才得以发挥，在混凝土梁破坏时，粘贴的碳纤维布中的拉应力仅为其抗拉强度的10%~20%，对梁的开裂荷载和屈服荷载提高程度有限，对梁在使用阶段的各项性能的改善作用也有限。为了更加充分而合理的利用碳纤维布的高强度特点，宜将碳纤维布进行预张拉后再用于结构的加固，以便使碳纤维布可以较早的参加工作，从而使其高强度的特点得以发挥，又可以使加固梁的承载力有所提高。文献[1]、[2]对预应力碳纤维布加固受弯构件的施工工艺进行了详细介绍。本文通过理论分析，阐述了预应力碳纤维布加固受弯构件的工作原理，并通过计算对比施加与未施加预应力时碳纤维布的加固效果。
2受力分析
2.1张拉时的应力分析
假设被加固梁在受力以前施加给碳纤维布的力为N0，碳纤维布的预张拉应变为，碳纤维布所提供的拉力为 （1）
式中，为碳纤维布的横截面积；为碳纤维布的弹性模量。由于此时梁处于弹性范围内，所以，由力的平衡关系及材料力学公式可以计算出此时梁下边缘混凝土所受的预压应力为
（2）
式中，为换算截面形心轴距梁截面下边缘的垂直距离；为换算截面惯性矩；为换算截面面积。
2.2放张时的应力分析
撤去张拉机构后，由于外力的改变，将引起梁的变形以达到新的平衡，从而引起预应国和的改变。假设在本阶段，碳纤维布的拉应变增量为，则在张拉结束时碳纤维布总拉力为
（3）
此时，梁下混凝土的应力为 （4）
2.3消压阶段
当受弯构件在外荷载作用下，其下边缘混凝土建立起来的预压应力恰好全部被外加弯矩产生的应力抵消时，称为消压阶段。此时，由在截面下边缘产生的拉应力为，于是得到
（5）
设这个阶段碳纤维布的应变改变量，这里令碳纤维布达到消压状态时的总应变为，则有
（6）
此时碳纤维布的总拉力 （7）
2.4开裂阶段
此处为分析方便，忽略中和轴的改变量及拉区混凝土弹性模量的变化。当受弯构构件在达到消压状态后继续加载，并使受拉区混凝土应力达到时，裂缝即将出现，此时外荷弯矩即为开裂弯矩。 （8）
式中，截面抵抗矩塑性系数；为混凝土抗拉强度；为换算截面下边缘的弹性抵抗矩。
2.5钢筋屈服阶段
钢筋屈服时，加固梁应力、应变如图1所示。图中为混凝土的压应变；为由消压状态到钢筋屈服阶段时碳纤维布应变增加量；为混凝土受压区高度；为混凝土合力C作用点至受压区混凝土边缘的距离。此时，碳纤维布的总应变为消压状态时的应变加上本阶段应变增加量，即 （9）
则碳纤维布的合力为 （10）
屈服弯矩可由式求出
（11）
上式右边前两项即为不施加预应力的受弯构件屈服弯矩的计算式，后一项为由于预应力的原因而使屈服弯矩提高的部分。由于一般梁在正常使用情况下要求使用荷载（恒载+活载）下的弯矩不应超过屈服弯矩，以保证结构的正常使用。因此，利用预应力碳纤维布加固的梁比普通碳纤维布加固的梁的正常使用范围大。
2.6极限弯矩的计算
预应力碳纤维布加固的受弯构件破坏形态主要分为两种：受压区混凝土被压坏导致的构件破坏及碳纤维布被拉断导致的构件丧失绝大部分承载力。这两种破坏的界限点为界限破坏，即预应力碳纤维布断裂时恰好受压区混凝土被压坏，其应力-应变关系如图2所示，
此时压区混凝土的合力可由等效矩形应力图求得 （12）
式中，为混凝土极限应变；为碳纤维布极限应变。主筋及碳纤维布合力：
（13）
由力的平衡可求得界限破坏时碳纤维布面积：
（14）
图2界限破坏时的应力-应变
为了充分利用砼与碳纤维布的强度，建议加固时碳纤维布的面积取值与相差不大。
（1）当是，破坏形式为碳纤维布被拉断，如果与相差不大，则有
（15）
由此可以求出，然后即可求出界面的极限弯矩为
（16）
（2）当时，破坏形式为混凝土被压，破坏时的应力、应变关系见图3。假设此时碳纤维布的应变比消压状态增加了，由应变关系可的：
（17）
设此时碳纤维的总应变为，则
（18）
碳纤维布的总拉力为。由及式（17）联立求解出及，则极限弯矩可由下式计算：
（19）
图3计算极限弯矩时的应力-应变（）
3算例
本文对一根矩形截面简支梁进行计算，对比其加固前后以及预应力加固和非预应力加固的效果。梁的截面尺寸及配筋情况见图4。混凝土强度设计为C25。梁中主筋采用I级筋。碳纤维布弹性模量，极限抗拉强度为3550Mpa，厚度为0.167mm。各混凝土梁的开裂荷载Pcr、屈服荷载Py、极限荷载Pu及提高情况见表1。
从表中可以看出，不论用哪种方法加固，对梁正截面极限承载力均有不同程度的提高。另外，从计算结果还可看出，利用不加预应力的碳纤维布加固后的梁与未加固梁相比，其极限荷载提高明显，而对于开裂荷载和屈服荷载提高有限。L1与L2相比，开裂荷载提高18.2%，屈服荷载提高28%，提高程度不大，而极限荷载提高幅度达到85.2%，有较大幅度的提高。说明碳纤维布主荷载、屈服荷载、极限荷载均有较大幅度的提高。如本例L3与L1相比，开裂荷载提高了81.2%，屈服荷载提高了70%，极限荷载提高了85.2%。从计算数据可以看出，利用预应力碳纤维布加固相比一般的碳纤维布加固而言，钢筋屈服之前的承载力有了较大幅度的提高。这是因为由于预应力的存在，碳纤维布在梁未开始受力以前已经有较大的应变，当主筋屈服时，有预应力的碳纤维布的应变要远高于没有预应力的碳纤维布的应变，从而提供较大的拉力，使屈服荷载比用不施加预应力的碳纤维布加固的梁更高。
表1预应力碳纤维布加固梁计算值对比
梁编号 加固措施 开裂弯矩（KN・m） 提高程度% 屈服弯矩（KN・m） 提高程度% 极限弯矩（KN・m） 提高程度%
L1 未采取加固措施 7.7 17.5 18.9
L2 非预应力碳纤维布加固 9.1 18.2 22.4 28 35 85.2
L3 预应力碳纤维布加固 14 81.2 29.75 70 35 85.2
4结束语
从本文的分析可以看出，利用预应力碳纤维布加固混凝土受弯构件可以使碳纤维布提前参与工作，从而取得更好的加固效果，特别是由于被加固梁主筋屈服前碳纤维布即可有较大应变，因此，相比于普通碳纤维布加固构件，该方法对梁在使用阶段的性能改善明显。
参考文献
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[4] 赵彤，谢剑，载自强. 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力试验研究[J]. 建筑结构，2000
篇6
论文关键词：粘贴碳纤维布,加固,梁式桥,后桥沟桥
一、后桥沟桥概况
后桥沟桥是我局管辖的位于国道308线的一座小桥，它始建于1989年。上部结构是简支空心板，下部结构是桩柱盖梁式墩台。桥跨组合为3×10米，桥宽组合0.5+17+0.5，由于G308线是“西煤东输”的重要干线，载重量大，交通量很大，为解决日益严竣的交通问题，该线在2002年得以改建，路面由10m加宽到15m,桥面由11m加宽到17m。限于资金问题，该桥的旧桥部分仍使用旧桥板。随着时间的推移，该桥的病害日益显露出来。2007年省桥检中心把它鉴定为三类桥。存在的主要病害是旧桥面板板底大多出现了横向裂缝、纵向裂缝，尤其第3孔的第9号板出现了一条较为严重的纵向裂缝，长3m，缝宽2mm。
二、病害产生的原因
1.裂缝的产生主要是由于板底混凝土保护层薄，钢筋锈蚀，胀裂混凝土。
2.桥龄长，桥板混凝土出现累积损伤裂缝，混凝土开裂，钢筋锈蚀，钢筋锈蚀又加剧了混凝土开裂。
三、处治对策
针对该桥出现的问题，2008年7月聊城市公路局养护科、勘测院、省桥检中心等有关专家对该桥进行会诊，决定粘贴碳纤维布对该桥进行加固，以满足承载力，保证行车安全。
四、碳纤维布的特点
碳纤维是一种新型建材，具有轻质高强、耐腐蚀、施工简便，能适应各种复杂形状结构的特点，且不影响结构的尺寸和外观,并且加固后的碳纤维布几乎不需要什么维护工作，可降低后期养护费用。
五、针对各块板出现的病害程度不同，制定以下施工方案；
(一)确定处治范围
1、粘贴三道碳纤维布的桥板
第一孔第2、4、5、7、8块板
第二孔第3、4、7、11块板
第三孔第3、6、9块板
2、粘贴二道碳纤维布的桥板
第一孔第11、12块板
第二孔第1、12块板
第三孔第12块板
(二)作业区封闭交通
1、在作业区上游200米处设置施工警告标志，用锥标隔离出工作区，工作区宽度为10m。
2、在警告区内设置施工标志，限速标志，在上游过渡区起点至下游过渡区终点之间放置锥标。
(三)粘贴碳纤维布施工步骤
3.1施工工艺
施工准备工作结构混凝土表面处理配制涂刷底胶用找平材料对表面进行修补配制涂刷浸渍树脂粘贴碳纤维布涂刷浸渍树脂表面防护处理
3.2混凝土表面缺陷处理
3.2.1用磨光机或砂轮对混凝土的表面如蜂窝、麻面、腐蚀、剥落、风化、浮浆、不洁物等清除干净至密实面。
3.2.2检查外露钢筋，若有锈蚀需除锈，再刷红丹油漆。
3.2.3修补裂缝。对缝宽小于0.2mm的裂缝采用环氧树脂进行封闭，对缝宽大于0.2mm的裂缝，则用环氧树脂胶进行灌缝处理。
3.2.4粘贴碳纤维布范围的定位划线应按设计要求进行。
3.2.5构件表面因施工原因造成的凸出部位，用磨光机或砂轮磨平，高差不得大于1mm.
3.2.6对构件表面存在的棱角，用磨光机磨成圆角，圆角半径宜大于30mm，不得小于20mm。
3.2.7对混凝土表面残缺部分，剔除松散混凝土后用高于原构件混凝土强度的砂浆修补至表面平整。
3.2.8用高压水或压缩空气除净构件表面的粉尘，并使其充分干燥。
3.3涂刷底胶
3.3.1把按化例调配好的底胶主剂和固化剂称量准确后放入容器内，拌和均匀，一次调和量应以在可使用时间内用完为准，超过可使用时间的不得使用。
3.3.2用滚筒刷均匀地涂抹底胶，需要涂刷2层时，应在第一层指触干燥后再涂刷第2层。
3.3.3指触干燥时间因气温不同而在3小时至1天之间变化。
3.3.4底胶硬化后，在构件表面有凸起时，要用磨光机或砂纸磨平。
3.3.5根据施工部位的温度、湿度选择适当的底胶。在气温5℃以下，相对湿度大于85%，混凝土表面含水率在8%以上，雨天或有结露可能而无有效保障措施时，不得施工。
3.4刮找平胶
3.4.1碳纤维布只有与所加固补强的混凝土表面紧密接触，才能产生良好的补强效果。构件表面如蜂窝、麻面、小孔等的存在是碳纤维布材料粘贴不严密而造成起鼓的原因，应用找平胶填平，修复至表面平整。
3.4.2找平胶涂刮后，表面上的糙纹，应用砂纸打磨平整。
3.5粘贴碳纤维布
3.5.1为防止碳纤维受损，在纤维布运输、储存、裁切和粘贴过程中，都不得使它受到过度弯折。因此，粘贴碳纤维布前用夹子切断器按规定尺寸切断碳纤维布，每段长度以不超过6m为宜。
3.5.2碳纤维布裁切时应预先在裁切位置粘贴宽胶带，在宽胶带正中位置进行裁切，以保证裁切后碳纤维布的切口整齐。
3.5.3粘贴纤维布前要确认施工面的树脂胶和找平胶等修补材料已达到指触干燥。
3.5.4把浸渍树脂的主剂和固化剂按规定的比例称量准确，装入容器，搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准，超过可使用时间的不得使用。
3.5.5粘贴前用滚筒在粘贴面上均匀地涂抹浸渍树脂胶称为下涂。下涂涂量标准：200g/m的纤维布，用400g-500g/m；300g/m的纤维布，用600-700g/m。
用量是根据施工部位和粗糙程度而变化的，拐角部位、纤维布搭接部位以及残缺修补处要多用一些。
3.5.6纤维布纵向接头必须塔接10cm以上，该部位应多涂浸渍树脂，横向不需要搭接。
3.5.7粘贴时应依设计位置由上而下，由左至右有秩序地粘贴，碳纤维布内不应留有空隙。为此可用滚筒沿纤维方向在碳纤维布上滚压多次，以使浸渍树脂充分渗浸入纤维中，同时以压板去除气泡。即时观察贴片是否粘结密实，若发现有间隙或气泡，应及时处理。
3.5.8碳纤维布粘贴30-60分钟(根据干燥程度)后，再用滚筒在碳纤维布表面均匀涂抹浸渍树脂称为上涂。上涂时滚筒沿纤维方向滚动，注意不能将已贴好的纤维布粘起。上涂涂量标准：200g/m的纤维布，200-100g/m；300g/m的纤维布，300-200g/m。上涂和下涂一样，用压板沿纤维方向用力刮2-3次，使纤维内部充满浸渍树脂。
3.5.9上涂后3-4小时进行空鼓检查，参照《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》检查纤维布空鼓率、拉拔强度、粘结剂厚度等项目。
3.5.10如纤维布表面出现空鼓，需进行修补，方法如下:
(1)注入浸渍树脂法：在纤维布上打开2个以上的孔，使用注射器注入浸渍树脂，此类方法用于初期硬化后。
(2)补丁修补法：当浸渍树脂完全固化后，无法用割刀切开或注入树脂后，或纤维布表面出现褶皱或松驰时，应采用此法割去不良部分，重新粘贴碳纤维布。
3.6养护
3.6.1粘贴碳纤维布后，需自然养护24小时达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。
3.6.2碳纤维布粘贴后达到设计强度所需自然养护的时间：当平均气温在20℃以上时需要1周。
3.7涂装
3.7.1涂装应在树脂初期固化后进行，并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定。
3.7.2涂装材料应根据需要选用耐候性材料、耐火材料。并与加固构件外观颜色一致。
3.8对原材料与施工机具的要求
3.8.1所有施工材料，包括碳纤维布和胶结材料都必须符合设计要求，这是保证工程质量的前提。
3.8.2成卷材料在运输、储存中不得平放、不得挤压以免碳纤维布受损，也不得日晒和雨淋，胶结材料必须原装未开封。
3.8.3容器、搅拌设备、刷子、滚筒等工具必须及时清洗干净，不得残留胶凝物。
(四)施工质量检验标准
1.下涂和上涂树脂胶渗浸入碳纤维束良好。
2.碳纤维布下全面积内无气泡、空鼓、褶皱、松脱、翘起等现象。
3.纤维布纵向搭接长度不小于10cm，各幅及各层之间搭接部位不得位于同一断面处，必须错开至少20cm。
4.纤维布规格、粘贴位置、长度、宽度、层数符合设计规定。
5.养护需要严格遵守自然养护的时间要求。
篇7
Abstract： By taking the load test of carbon fiber strengthening reinforced concrete frame beam for example， this paper introduced the development of the frame beam deflection and crack with load through the field static load test. Then it proposed the performance assessment of frame beams after reinforcement and indicated the development prospect of the carbon fiber reinforcing technology.
关键词： 碳纤维；框架梁；加固；荷载试验
Key words： carbon fiber；frame beam；strengthen；load test
中图分类号：TU317 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）35-0104-02
0 引言
碳纤维增强塑料（CFRP）加固修补混凝土结构技术作为一项新兴的结构加固技术，其原理是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面，具有补强加固结构构件及改善结构受力性能的作用。该技术具有施工工艺简单、加固效果良好、耐久性强等优势，具有广阔的应用前景，在我国加固工程中发展迅速，并颁布了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》。
1 工程概况
某商住楼工程为地上十五层、地下一层现浇钢筋混凝土剪力墙结构。该工程因后浇带拆模过早，局部框架梁有下挠现象，笔者对某工程中的部分框架梁进行了粘贴碳纤维加固设计，为进一步了解碳纤维加固后框架梁的受力性能，确保加固后结构的可靠性，随机选取了一根已加固框架梁进行了现场加载试验研究。
2 碳纤维加固框架梁静载试验方案
本次框架梁静载试验根据现行国家相关规范标准，并结合设计图纸，检测在基本荷载组合效应下已用碳纤维加固框架梁的挠度和裂缝宽度开展情况，最终根据检测结果分析加固效果及承载能力。
2.1 试验荷载确定
依据相关规范标准规定，荷载效应基本组合为活载标准值的1.4倍和恒载标准值的1.2倍。其中活载标准值为2.0 kN/m2，恒载的标准值为2.5kN/m2，其中扣除已有恒载（楼板自重2.5 kN/m2），试验时外加荷载总值为3.5 kN/m2。
2.2 加载方案和程序
本次荷载试验采用工程现场提供的袋装砂袋进行加载，每袋砂袋质量约为50千克，加载到荷载组合后应在每平方楼板上放置7袋，加载区域如图1斜线部分所示，加载现场如图2所示，加载程序如表1所示。
2.3 测点布置
参考相关规范标准，并结合加载程序，在每级加载持荷时间后量测楼面板挠度。需要注意的是一旦在加载过程中发现框架梁挠度超过现行规范允许值，必须及时停止加载。图3表示百分表测点布置，图4表示挠度测试现场。
3 试验结果分析
3.1 挠度变化情况
上文得出了挠度变化数据，首先对该数据进行必要的处理，然后利用Origin软件对其进行专业制图和数据分析，标三层框架梁38/（1/0A-B）短期荷载下变形较大的2、3号测点挠度曲线及检测结果如图5、图6、表2所示。
说明：《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中第3.4.3条规定“受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，其计算值不应超过l0/250（当7m≤l0≤9m时）”。
3.2 裂缝发展情况
荷载试验前，对碳纤维加固框架梁38/（1/0A-B）裂缝情况进行检查。在加载过程中，当荷载加载至累计荷载依次达到荷载基本组合、荷载标准组合以及卸荷后，在达到持荷时间时分别观察并记录相应裂缝开展情况，并未发现明显裂缝。
4 结论
本文以某沿街商住楼加固工程为例，对碳纤维布加固钢筋混凝土框架梁进行了荷载试验研究，详细介绍了静载试验方案的确定、测试数据的处理以及结果评定的方法，研究结果表明：使用碳纤维片材提高钢筋混凝土受弯构件承载力的补强加固方法是有效的。此外碳纤维布加固技术由于其加固对象广泛、强度高、自重轻、具有柔韧性能、厚度小、具有良好的耐腐蚀性和抗老化能力、疲劳性能好以及施工方便、不需大型机械等优点可在今后我国加固工程中广泛运用。
参考文献：
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篇8
关键词：碳纤维布 加固
1、 碳纤维加固结构构件技术简介
碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固修复混凝土结构技术是近年来兴起的一项新型加固技术，该项技术是将碳素纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用树指类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体（CFRP），通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。
2、 碳纤维加固结构构件技术原理
碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。加固修复混凝土结构所用碳纤维材料主要为二种：碳纤维材料与配套树脂。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍，而弹性模量与钢材相当，某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料；配套树指则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。
3、加固工程概况
某110kV变电所建于2000年，因电容器室爆炸燃烧，第二榀框架梁遭到破坏，保护层混凝土开裂、酥松、剥落，下弦钢筋变形较严重，钢筋受力截面削弱，危及结构安全，影响电力的安全生产。经基建部门、设计部门、加固公司等单位专家一起进行分析比较，选择粘贴碳纤维布进行加固，防止大梁的过度变形，延长梁的使用寿命。
4、碳纤维布加固框架梁设计
4．1碳纤维布加固的前提
首先，利用回弹法对框架梁混凝土进行检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度为C30。根据设计图纸，及现场混凝土、钢筋的受损情况，考虑提高框架梁的抗拉强度等级，为此，将610mm宽的碳纤维布裁成两半，分两层粘贴在框架梁的底面及两侧，加固后，增加了原受拉钢筋面积，弥补了由于原钢筋变形而造成的截面削减，构件的承载力得到加强，而且，总体配筋率ρmin≤ρ≤ρmax ，可以满足使用要求。
4．2碳纤维布的设计
在受弯加固时，应使碳纤维片材的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致。因梁底宽度为350mm，而碳纤维布的宽度为610mm，兼顾加固时碳纤维布的幅宽效应及框架梁下的受拉范围，考虑将碳纤维布裁为两半，一层为300mm宽，一层为310mm宽，分两层粘贴在梁的下侧；再粘贴100mm宽的碳纤维布“U”形箍；框架梁两侧面上边缘各粘贴四根100mm宽的碳纤维布条固定碳纤维布“U”形箍。
碳纤维布的主要力学指标
抗拉强（Mpa）
弹性模（Mpa）
延伸率（%）
技术规程指标
≥3000
≥2.1×105
≥1.4
4．3配套树脂粘结材料的设计
配套树脂分别由主剂和固化剂配制而成，分为适合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主剂和固化剂分别包装，在现场使用时，应按工艺要求、按照规定的比例混合均匀，以形成所需要的底层树脂、找平树脂、粘结树脂。
①底层树脂 底层树脂作用是增强表面混凝土与找平材料或粘结树脂界面粘结强度；
②找平树脂 找平树脂是使表面平整度符合规定要求，并与底层树脂及粘浸树脂具有可靠的粘结强度；
③粘结树脂 粘结树脂是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。
配套树脂粘结材料的主要力学性能指标：
正拉粘结强度（Mpa）
剪切强度
（Mpa）
拉伸强度
（Mpa）
弯曲强度
（Mpa）
底层树脂
找平树脂
技术规程指标
≥2.5，且大于混凝土抗拉强度的1.2倍
/
/
/
粘结树脂
技术规程指标
同底层树脂
≥10
≥30
≥40
4、 施工准备
（1）、主要材料：底胶、粘着胶、碳纤维布。
（2）、辅助材料：低速搅拌器、专用滚筒、角向磨光机、剪刀、凿子、刮板、吹风机、榔头、量具等。
（3）、搭设脚手架：
按安全规程要求搭设好脚手架，高度以满足施工要求和施工方便。
5、 施工程序
表面处理修补找平定位、下料胶料配制粘贴碳纤维布表面防护检验、验收。
6、 施工方法
（1）、表面处理：清理粘贴部位混凝土表层，打磨平整，并用MA砂浆修补，平整度应达到5mm/m；框架梁、柱节点转角粘贴处须打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。表面打磨后用吹风机吹净，并用PT剂清洗干净。
（2）、修补找平：被加固的框架梁混凝土保护层部分疏松，应清除直至露出结构层；局部裂纹、蜂窝用MA砂浆修补表层修复平整。
（3）、胶料配制：按称量比例调制粘结胶，调制前对A、B两组按规定比例分别搅拌，混入后再充分搅拌。
（4）、粘贴碳纤维布：按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，将配制好的粘结胶均匀涂抹在粘贴部份的混凝土面层上；铺贴碳纤维布，并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透纤维中。
（5）、表面防护：在粘贴好的碳纤维布最后一层均匀涂抹一道粘结胶。
（6）、检验：粘贴完工后，按规程进行检验。
7、 施工要求
（1）、表面处理：混凝土表面应露出结构，本体洁净。构件转角应成圆弧状，半径不小于20mm。
（2）、修补找平：经表面处理后的粘贴面平整度应达到5mm/m，有段差转角部位、凹凸部位应用MA砂浆找平，抹成平滑曲面。
（3）、胶料配制：胶料应严格按比例配制，调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应充分均匀，配制搅拌后的胶料应无沉淀、色差气泡，并应防止灰尘杂质混入胶料。
（4）、粘贴碳纤维布：应按设计要求裁剪碳纤维布，不得损伤横向织物面，涂抹粘结胶应均匀，铺贴应平整无气泡。
（5）、表面防护：在粘贴好的碳纤维布上应涂抹粘结胶一道，进行防护，涂抹应均匀充分，不应漏涂。
（6）、检验：粘贴完工经固化后，进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面，通过不同声音判别密实情况。密实度应达到相关规定，否则应重新修补后再检验。
8、 质量检验及验收标准
（1）、纤维产品应按设计图纸要求选用，技术指标必须符合有关规定，所用纤维产品应有产品质保书。
（2）、粘结胶料应按设计要求选用，符合基本性能要求，所用胶料产品应有产品质保书。
（3）、施工质量检验及验收标准。
序号
检验项目
合格标准
检验方法
频数
1
粘贴位置
与设计要求位置比较，中心偏差≤10mm。
钢尺测量
全部
2
粘贴量
≥设计数量
实测计算
全部
3
粘贴质量
（1）
单个空鼓面积
（2）
空鼓面积站总粘贴面积
锤击法或其它方法
全部或抽样
7、结论
根据加固原理可知，在施工前必须选择合适的粘结剂，认真查看材料的质保书及使用说明，掌握材料的各有关参数，以确保它有足够的强度，能保证碳纤维丝共同工作，同时又确保碳纤维布与结构共同工作；在施工过程中，参照使用说明，每道胶都必须处理好，特别是粘贴碳纤维布的胶，应尽可能让胶充分地渗入到碳纤维丝之间（细部空鼓处，可用针筒注射胶），确保相互共同工作。通过对某110kV变电所工程实例的施工操作，深深体会到碳纤维结构加固技术简介中介绍的各项优点，该工程施工时，在确保安全的前提下，仅使用了简单的脚手架，而且，碳纤维布裁剪非常方便，可以根据形状及尺寸随意裁剪，在各种支架的遮挡处可以随意穿过，施工非常方便；另外，从2005年4月28日加固后到现在，一切使用良好；该工程从开工到结束仅7天（包括搭、拆脚手），工程总费用仅为16772.00元。
由此可见，碳纤维材料加固结构技术的优点很明显，应用前景很光明。
8、探讨
粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术，已经得到较为广泛的应用，并已产生较大的经济效益；在混凝土结构的加固中，碳纤维布主要是分担钢筋的受力，即碳纤维布的主要作用是提高结构构件的抗拉强度和抗变形能力，减少裂缝的开展，那么在正常使用状态中，碳纤维布与钢筋混凝土一起各发挥了多少作用呢？它们的应力状态如何呢？在其它结构构中，碳纤维布能否也起到加强抗拉强度的作用呢？这些问题有待工程技术人员进一步研究、开发。
参考文献：
[1]. 《混凝土结构加固技术规范》 CECS25：90
[2]. 《建筑抗震加固技术规程》 JGJ116-98
[3]. 《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》 CECS146：2003
篇9
【关键词】碳纤维布；砌体结构；加固
由块体（砖、石材、砌块）和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构。砌体结构是砖砌体、砌块砌体、石砌体建造的结构的统称。最早砌体结构在设计时只考虑了竖向荷载（重力荷载），没有考虑水平荷载，不考虑地震荷载，抗震能力较差。由于砖砌体材料属于脆性材料，其抗拉、抗剪和抗弯强度都比较低且自重较大，所以一旦发生较强的地震，砖砌体结构的破坏往往较为严重，砖砌体结构的抗震加固就显得十分重要。针对这种情况单纯的推倒重建不现实，唯一的途径便是采取适当的措施对砌体结构建筑进行加固处理，使这些建筑仍能满足人们对建筑安全性、适用性和耐久性的要求。碳纤维布加固技术的运用能够经济有效的解决该问题，值得我们对此进行进一步研究。
一、 砌体结构存在的常见问题：
砌体结构建筑物与钢筋混凝土建筑物相比，它的抗剪、抗拉和抗弯的性能都较差，加之有些砌体建筑物的建造年代较早，缺乏抗震设防的概念，对抗震设防不够重视，没有进行专门的抗震设计，其结构上也存在着一些问题。
1、建筑物高度和层数不符合现行规范要求。
砌体结构相对于框架结构而言，房屋的整体稳定性较差，且砌体结构是靠墙体承重，建筑物过高的话，墙体材料的强度满足不了承载力的要求。
2、墙体的破坏是砌体结构房屋震害最常见的形式。
砖墙的抗拉和抗剪强度都较低，变形能力也较小，当墙体布置在平面内不闭合、构造柱不按要求布置、间距过大，纵横墙连接较差以及楼屋盖构件的支撑长度不满足要求，墙体的整体性就表现得很差，其抗震能力与混凝土结构相比就显得较低。砌体房屋底层的受力构件所承受的地震剪力最大，如果底层的抗剪强度不足，在地震作用下底层墙体首先倒塌，当上部房屋整体性较好时，则上部楼层整体坠落，但未倒塌；当上部整体性较差时，会导致房屋整体倒塌。墙体在地震作用下由于其受力特点的不同，裂缝形式也多样化，主要有水平裂缝、斜裂缝及交叉斜裂缝。其破坏形式主要有承重横墙的破坏，窗间墙的破坏和墙角的破坏。
二、常见的砌体加固方法
1、钢筋网水泥砂浆面层加固法
钢筋网水泥砂浆面层加固法，是指在原来砖砌墙体的一侧或者两侧按要求锚固钢筋网并且涂抹一定厚度的水泥砂浆面层，使得钢筋网通过砂浆面层的粘接与原来的砖砌墙体承担共同作用，用来提高原来砖砌墙体的抗震性能。
2、砌体结构构造性加固法
砌体结构通过加设构造柱、圈梁提高房屋的整体抗震性能有很好作用，从地震发生的破坏来看，合理设置圈梁和构造柱的房屋破坏情况要明显好于未设构造措施的房屋。
3、粘贴纤维复合材加固法
粘贴纤维复合材加固方法可有效提高开门窗洞口墙砌体的抗震性能和抗剪承载力，此法主要适用于烧结普通砖墙平面内受剪加固和抗震加固，采用纤维复合材加固时还应有相配套的结构胶粘剂。
4、外包型钢加固法
要求大幅度提高其承载能力，在不允许显著增大原构件截面尺寸的情况下，在构件四周或两个角部包以型钢并焊接缀板，对原柱形成约束，提高砌体柱承载力和变形能力。具有施工简便、现场工作量和湿作业少，受力可靠等有点，但用钢量较大，相对混凝土围套加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。
三、碳纤维布加固技术
碳纤维布 （Carbon Fiber Sheet，简称 CFS）结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高构件承载能力，由此达到对建筑物进行加固补强的目的。碳纤维布又称碳素纤维布、碳纤维编织布、碳纤维预浸布、碳纤维加固布等 。碳纤维加固布是一种单向碳纤维加固产品，通常采用12K碳纤维丝织造。
碳纤维布加固技术是纤维增强塑料应用技术中一种使用较普遍、性能较好的结构外部加固新技术。
1、碳纤维材料具有优异的物理力学性能，适用于结构加固领域，是一种优良的结构加固材料，主要表现在以下几个方面
（1）力学性能：碳纤维材料的密度较小，不到钢材的1/4，但碳纤维布抗拉强度一般都在2000MPa
以上，是钢的7至9倍，弹性模量高于钢，一般在为2300至4300MPa之间；
（2）耐腐蚀性：碳纤维材料的耐腐蚀性能较好，一般酸、碱性材料对碳纤维材料没有腐蚀性能；
（3）电性能：碳纤维是由聚丙烯睛基在高温下处理得到的，随着处理温度的不同，纤维的石墨化程度提高，相应的纤维的电导率也提高，逐步接近半导体；
（4）耐磨性：碳纤维材料具有良好的自性能，摩擦系数小，耐磨，塑料中加入碳纤维后，磨损率可降低1000倍。
碳纤维布配套粘结材料是被加固构件与碳纤维布共同受力的保证，具有抗冲击力、抗老化、耐疲劳等优异性能，因此在碳纤维布加固中得到广泛应用。碳纤维布粘结材料分为配套的底层树脂、找平材料、浸渍树脂和粘结树脂。
纤维增强复合材料主要有碳纤维增强复合材料CFRP，芳纶纤维增强复合材料AFRP和玻璃纤维增强复合材料三大类。
2、施工工艺
（1）施工准备。根据拟定的施工方案和施工计划，对所使用的碳纤维材料、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。在需要加固的砖墙表面做好标示。
（2）表面处理。清除砖墙表面剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等的砖块，将需要粘贴碳纤维布的砖墙表面打磨平整，除去表层浮浆、灰尘等杂质，直至完全露出砖结构新面，再用压缩空气将砖墙表面吹干净。对于裂缝按设计要求进行灌缝或封闭处理。在粘结碳纤维布前用丙酮将砖墙表面清洗一遍，并使其干燥。
（3）涂刷底层树脂。 按产品商提供的工艺规定进行配制底层树脂，用软毛刷将配制好的底层树脂墨线标示的加固区域涂刷一道，使底胶充分渗透到砖墙和砂浆表面。
（4） 粘贴碳纤维布。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。
（5） 表面防护及养护。
3、碳纤维加固技术的优点
（1）优异的物理力学性能。在对建筑结构进行加固补强过程中可以充分利用其高
强度、高弹性模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到加固补强的目的；
（2）施工便捷。施工工效高，不需要大型施工机具，施工占用场地少。
（3）具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。有关试验表明，碳纤维布可以抵抗结构经常遇到的各种酸、碱、盐的腐蚀。使用该方法对结构进行处理后，不仅不需要如粘贴钢板所需要的定期防锈维护，而且其本身也可以起到对结构内部的保护作用；
（4）施工质量易保证。
四、总结
粘贴纤维材料加固是近十几年发展起来的新型加固技术。该方法不仅能提高墙体的开裂荷载和极限荷载，改善墙体的变形能力，而且较传统的加层加固不增加构件的自重及体积、适用面广，相比于钢筋网其材料耐腐蚀性强，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 李谨.多层砖砌体结构图梁和构造柱的抗震作用及加固[J].住宅科技，2011.
篇10
【关键词】碳纤维布；加固钢筋；混凝土；桥梁；T形梁
0 前言
预应力混凝土和钢筋混凝土的出现使得各类结构向超大跨径、大跨径、超高层、高层方向发展成为了可能，它的出现在人类桥梁史上具有非常重要的意义。但在发展的这几十年中，预应力混凝土和钢筋混凝土的弊端也在实践运用中逐渐的暴露出来了，其中主要体现在以下两个方面：①由于时间已久，其材料就会出现腐蚀、老化等情况，而此时的结构就会因为材料和一些人为的因素而开裂，这就大大降低了结构的承载能力；②在预应力混凝土和钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是普遍存在的问题，然而结构的承载能力会在钢筋尤其是预应力钢筋锈蚀后大大下降，对于那些锈蚀比较严重的情况，其结构就很可能会出现失效。此外，在处理结构加固时，经常会遇到预应力钢筋和钢筋完全锈蚀的情况。所以，研发新型的结构加固材料的任务就势在必行。碳纤维增强复合塑料是土木工程领域里最常用的FRP材料之一，它以高强度纤维为增强相，以树脂为基体组合而成，是一种先进的复合材料。它在混凝土结构工程加固领域得到广泛的运用，主要是因为它具有徐变低、高强度、自重轻、热膨胀系数低、抗腐蚀性能良好以及弹性模量适中、耐疲劳等优点。本文主要是利用碳纤维加固钢筋混凝土对T形梁进行试验，根据桥梁钢筋混凝土T形梁的正截面受弯性能进行研究探讨。
1.1 试件设计
本组试验所有试件的配筋和截面尺寸都相同，U型箍锚固和所贴碳纤维布的层数是各试件的区别所在。右图1就是该试件截面尺寸，试件长度l为7000mm，其中梁的混凝土强度等级为C30，配筋率为 0.85%。它的架立和上部受压钢筋为6根直径为12的HRB335级钢筋，受拉纵筋为3根直径为22的HRB335级带肋钢筋；翼缘和腹板箍筋在纯弯区段为φ8@200，在剪跨区为φ8@100。这主要是为了更好的比较，本组试验总共设计了4个试件的试验，4个T梁中有3个T梁是用碳纤维布加固另外1个没有加固，不加固钢筋混凝土梁为TL1，不加 U型箍粘贴2层碳纤维布加固的钢筋混凝土梁为TL2，加U型箍进行锚固并粘贴2层碳纤维布加固的钢筋混凝土梁为TL3，加U型箍进行锚固并粘贴4层碳纤维布加固的钢筋混凝土梁为TL4。该实验所选用的碳纤维布是辰日株式会社生产的碳纤维布（HT300），该碳纤维布HT300物理性能指标如下表1 所示。
1.4 数据量测
本组试验主要通过百分表、位移计和电阻应变片来量测试验中需要量量测的数据。需要量测的项目有：T梁跨中挠度、加载点及支座处位移和转角、梁纵筋应变、箍筋应变、混凝土跨中截面处应变、碳纤维应变和裂缝开展情况。
2 试验结果及分析
各试件的试验特征值及破坏特征如表2、表3所示。表中Pcr、Py 、Pu分别表示混凝土梁的开裂荷载、纵筋屈服荷载、极限荷载，αcr、αy、αu分别表示加固后各梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载与对比试验梁 TL1 对应值的比值。
（1）钢筋混凝土适筋梁的破坏特征与该实验中的TL1的破坏特征相符合。
（2）TL2中的钢筋屈服和钢筋混凝土梁的开裂得到推迟，这主要是因为TL2采用了碳纤维布加固。但是实验中梁的极限承载力并没有得到明显的提高，这主要与加载后期碳纤维布大面积剥落存在较大关系。此外，裂缝的伸长也受到碳纤维抑制。
（3）TL3比较于TL1，其屈服荷载、极限荷载和开裂荷载都有较大的提高，其中极限荷载提高幅度达到了百分之三十，由此可见加固的效果是十分明显的。TL3和TL2相比较可得，U型箍的布置在结构加固中的是非常重要的，U型箍不仅仅可以提高了碳纤维布的利用率，而且还能够更好的锚固碳纤维布。TL3的裂缝不仅仅密而且还非常细，而在纯弯区中裂缝却是比较均匀。
（4）加固效果最明显的就是TL4，TL4与TL3相比，其极限荷载提高幅度达到百分之十，其TL4裂缝比TL3的裂缝更短，且更细更密。TL4相比于TL1其极限荷载幅度的提高达到了百分之四十三。由此可得，钢筋混凝土梁的极限承载能力会随着碳纤维布用量的增加而随之提高。
3 结论
（1）根据本组试验可得，梁的极限承载能力得到很大的提高，钢筋屈服和钢筋混凝土梁的开裂也能因为碳纤维布的使用得到推迟。
（2）对比得到的试验结果，要有效的提高梁的强度，就需要将钢筋混凝土梁进行加固，其一般可以采用底部粘贴碳纤维布法加固。
（3）为了提高钢筋混凝土梁的承载能力，可以在适当的条件下，适当的增大碳纤维布的用量。
【参考文献】
[1]文明才，余志武.FRP片材加固混凝土梁的计算方法[J].湖南城市学院学报：自然科学版，2008（02）.
[2]于天来.碳纤维布加固钢筋混凝土梁受力性能的研究[D].东北林业大学，2005.
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[4]徐福泉.碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究[D].中国建筑科学研究院， 2001.
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