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摘要：碳纤维加固是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）；用环氧树脂粘接剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在混凝土结构、构件上，形成复合体CFRP，使碳纤维增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增强结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。
关键词：碳纤维；结构加固；复合体；抗裂；抗剪；承载力；抗震性能；建筑物；桥梁；纤维套筒；碳纤维网格
碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展，现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题，一些建筑由于使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求，亟需进行维修、加固。常用的加固方法有很多如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。
碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。
（1）抗拉强度高，是同等截面钢材的8-10倍。
（2）重量轻，密度只有普通钢材的1/4。
（3）耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
（4）施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。
（5）适用范围广，混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。
碳纤维加固技术的应用越来越广泛。碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构筑物的防震、防裂、防腐的补强。混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、板、柱、墙加固；隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固；受盐害的混凝土、桥梁以及河川构筑物的防护与加固。碳纤维加固混凝土和钢筋混凝土结构的研究比较成熟，而碳纤维加固砌体结构、钢结构、木结构的研究还处于初始阶段。碳纤维加固技术应用前景广阔，研究碳纤维加固技术对工程实践有重要的意义。
随着人们对加固技术的探索和研究，目前加固市场上主要有预应力碳纤维板加固材料、水下玻纤套筒和碳纤维网格加固材料三种新型加固材料，加固效果也是很明显，因此备受加固界的青睐。
1、粘贴碳纤维布加固技术：
1.1工艺流程
被粘接混凝土表面处理→配置粘接剂→底层涂胶→碳纤维布粘贴施工→固化验收
1.2在对结构构件进行碳纤维加固前须将混凝土表面打磨平整，除去表面浮沉（浆）、油污等杂质，直至完全露出结构新面。为增强结合力，首先应凿去结合面分化酥松层、碳化绣裂层，直至完全露出坚实基层。对混凝土板缺陷部位要修复平整，清除表面粉尘并清洗干净，保持基面干燥。
1.3配制底层用胶并涂敷，根据气温及施工粘接结构件的具体情况决定涂敷的厚薄。当底层胶固化后，用磨平机将凸起不平处磨平，为下道工序作好准备。现场要注意通风，作好劳动保护。
1.4粘贴碳纤维布时，保证碳纤维胶密实无气泡，厚度对凹凸不平的粘贴面用修复材料使表面平整，并保持混凝土表面清洁、干燥，其主要工艺要求为：
a单层碳纤维布材料碳纤维布，主要材料碳纤维布及配套粘结剂应具有产品合格证、应用许可证，并附有相关的产品规格及主要物理力学性能指标。
b浸渍树脂须充分浸透碳纤维布，粘贴密实、平整无气泡。
c碳纤维片材涂刷粘结树脂，胶层应呈突起状，其平均厚度不小于2mm。
d碳纤维布加固的搭接须有一定的搭接长度，结合本工程特点，搭接长度不应小于20Omm。
e粘贴碳纤维布片材时应避免接触酸、碱性材料，附近应没有电焊等强紫外光源，碳纤维贴片为导电材料，使用碳纤维贴片时，应尽量远离电气设电源。
1.5碳纤维片材实际粘贴尺寸不应少于设计量，正常情况下其位置偏差不得大于2cm，总有效粘贴面积不应低于90%，当空鼓面积小于10000mm² 时可采用针管注胶方式进行补救，空鼓面积大于10000mm² 时宜将空鼓处碳纤维片材切除，重新搭接粘贴等厚的碳纤维片材。
2、预应力碳纤维板加固材料
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•主动加固，有效提升结构承载能力；
•高强度、高弹性模量、耐腐蚀、耐老化；
•重量轻，几乎不增加结构自重，无需大型机械配合施工；
•碳纤维含量高、材料经过长时间研发、改进，碳板胶触变性优良；
应用范围
•大跨度钢筋混凝土桥梁加固，提升承载能力，广泛应用于预应力/非预应力桥梁结构；
•根据桥梁截面类型和适用于箱型梁、T型梁截面增加预应力加固；
•厂房等建筑，大跨度结构梁预应力加固。
预应力碳纤维板加固技术不同于传统的碳纤维非预应力加固方法，通过预应力施加充分发挥碳纤维材料强度，为一种主动加固技术，增加结构的强度和刚度的同时能减少结构的挠度变形，并能减少和封闭裂缝。
预应力碳纤维板加固技术作业时会有预应力碳纤维板、配套碳纤维板粘接剂（碳纤维板胶）、张拉锚固单元三部分组成。张拉施工需使用张拉工装（千斤顶、挡板等），配合进行施工。
3、水下玻纤套筒加固材料
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水下玻纤套筒因防腐性、水下施工和耐久性三大特性，在世界范围内已修复了成千上万个桥墩，实践证实了水下玻纤套筒加固系统是一种经济、高效和长期维护的解决方案。
特点：强度高、环氧灌浆料与套筒粘结强度高，适用性强，对木、混凝土和钢墩柱都有效
防腐性能好，耐海水腐蚀和各种化学制剂，耐干湿、冷热、冻融的交互作用，耐海水潮汐、废水、电解等持续性或间歇性侵蚀，可水下施工，无需构筑围堰及排水；施工快捷方便，无需封桥或断路施工，可人工灌注或泵送环氧灌浆料；套筒能现场进行加工，符合海洋生物环境安全标准，在咸水、淡水和半咸水内都有效；
应用范围：修复和加固浪溅区和潮汐带等水中受损的钢筋混凝土桩、钢管桩、H型钢桩和木桩；
修复和加固由于冲刷、混凝土脱落、钢筋露筋等病害水中受损的钢筋混凝土桩；公共设施及工厂设备混凝土基础、电线杆等。
加固原理：桥梁墩柱和码头桩基因长时间浸没在水中，加之各种力的影响，腐蚀慢慢暴露出来。为了桥梁和码头功能正常运作，经过长时间探索，高强度的水下玻纤套筒能很好的修补。配之水下环氧灌浆料、玻璃纤维套筒、水泥基灌浆料、水下环氧封口胶、不锈钢钉和紧固带、可压缩密封条进行修补作业。
4、碳纤维网格加固材料
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特点：防火性能好，适合于潮湿表面及环境，耐久性好，抗裂效果好，粘结强度高，施工简单快捷方便。目前加固市场上的有碳纤维网格加固材料规格有单向和双向的，CFN型号的利用比较广泛。碳纤维网格加固应用广泛，可以用在隧道、桥梁、工民建、水利、市政、历史建筑等领域。
加固原理：先铺设碳纤维网格，然后使用含有活性成分的高质量喷射砂浆进行施工的工艺。
参考文献：
[1]《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB50500-2010）
[2]《混凝土结构加固技术规范》（CECS25-90）
[3]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146-2003）
[4]《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2009）
[5]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）
[6]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版）
[7]《建筑施工安全检验标准》（JGJ59-2011）
[8]《混凝土结构加固构造》图集（16G311-1）
[9]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146-2003）
[10]《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2009）
[11]《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008；