碳纤维加工施工方法
碳纤维加固技术
主
要
特
点
及
施
工
方
法
中国建筑技术开发总公司深圳分公司
2002年01月22日
碳纤维加固
一、简介
碳纤维一直是在航天、航空、体育用品等方面使用的高性能材料，近年来由于生产成本的降低，碳纤维也逐步用于市政、建筑等方面的补强加固。由于其具有高强度、重量轻、耐久性及优良的施工性，在桥墩、楼板、梁柱、烟囱等补强加固方面得到了很高的评价，特别是在抗震加固的领域作为人们期望的材料更加引人注目。
二、碳纤维的特性
在混凝土加固中用的碳纤维是将高强碳纤维按单一方向编织成布，再用环氧树脂粘结在混凝土表面。由于施工简单，所以可以简化工程的施工并缩短工期。与粘钢板等其它加固方法相比具有以下明显特征：
1．重量轻：比重为钢的1/5，基本不会增加被加固结构的重量；
2．高强度：是钢板的10倍左右；
3．高弹性：可以降低混凝土中钢筋的应力；
4．高耐久性：由于不会生锈，非常适合有盐等腐蚀环境下使用；
5．施工性好：由于碳纤维布质轻又可折可弯，因此施工时不需要大型设备，也不需要采用临时固定；
6．其他特性：抗疲劳性能好，可以适合被加固结构的各种形状。
三、典型的加固效果
国外有关于用碳纤维补强的典型试验，证明碳纤维加固的效果明显。
1．梁的抗弯性能试验
试验结果表明：
（1）由于可以提高钢筋的屈服荷载，因此可以减低钢筋的应力；
（2）采用高弹性的碳纤维可以减少挠度的变化。
2．柱的抗弯性能加强
用于钢筋混凝土柱的侧向约束，其目的是提高柱的抗弯性能，进而提高抗震等级。
试验结果表明：
在试验位置加最大的可承载的荷载并保持，柱根部的混凝土有破坏的征兆，但由于有碳纤维的约束，混凝土并没有破坏。
四、耐久性试验
国外开展碳纤维在建筑物上应用的研究较早，因此关于碳纤维耐久性有很多试验数据。
从试验结果看，经相当于30～50年自然老化的10000小时加速试验后，碳纤维的抗拉强度基本没有降低。
五、粘碳纤维用树脂性能
树脂是将碳纤维粘结在混凝土表面的关键材料，而且碳纤维之间也是通过树脂的粘结来达到整体作用的，因此树脂的性能直接关系到加固效果。目前国内外使用的粘结树脂一般均为环氧类树脂。
六、施工工艺
在施工中应特别注意一些关键过程，以达到充分利用碳纤维强度的目的。施工顺序如下：
1．用打磨机将需要加固的工作面打磨干净，除去混凝土表面碳化层，清理粘结面的灰尘，并用丙酮或二甲苯等清洗粘结面；
2．用涂胶辊涂刷底胶（环氧树脂类）；
3．如粘结表面不够平整，还需用环氧类腻子（或专用胶）找平；
4．粘结表面用树脂胶涂刷；
5．粘贴碳纤维布；
6．再涂树脂胶使碳纤维内部浸透树脂胶；
7．重复5、6过程直至达到设计要求厚度（层数）；
8．表面装饰。
中国建筑技术开发总公司深圳分公司
2002年01月22日