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碳纖維布（CFRP）加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。
加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結(jié)劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，膠結(jié)材料作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復(fù)合體，使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋共同作用，增大了結(jié)構(gòu)抗拉及抗剪能力，可有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。
CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算，凈截面面積取碳纖維布的計(jì)算厚度乘以寬度。碳纖維布的計(jì)算厚度取碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/㎡，且不宜高于450g/㎡。在施工質(zhì)量有可靠保證時(shí)，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。
2、粘結(jié)劑要有足夠的粘結(jié)性能，工藝過(guò)程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)材料的種類、型號(hào)，應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的溫度、濕度進(jìn)行選擇。應(yīng)正確掌握主劑和固化劑的配比，使?jié)B透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節(jié)施工的需要。采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時(shí)，被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10。
4、主要機(jī)具：角向磨光機(jī)、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺(tái)秤、卷尺、水平儀、鉛錘、滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩等。
1、應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖。在進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前，應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
2、應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和加固構(gòu)件混凝土的補(bǔ)強(qiáng)荷載要求，制定相應(yīng)施工方案和施工計(jì)劃。
3、應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維布、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的物質(zhì)準(zhǔn)備工作。
4、進(jìn)場(chǎng)后的碳纖維布、配套樹脂應(yīng)抽樣送檢，合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。
采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。
施工過(guò)程中應(yīng)避免碳纖維片材彎折。

怎樣進(jìn)行多層碳纖維布加固？
碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的建筑加固材料，相對(duì)于常規(guī)加固方法，不僅強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、對(duì)原結(jié)構(gòu)空間占用小，同時(shí)質(zhì)軟能像布料一樣適用于復(fù)雜多變的建筑表面。碳纖維布加固技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，如今已經(jīng)名副其實(shí)的成為加固行業(yè)中，采用多的加固方法之一。
碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)中，主要對(duì)受彎構(gòu)件起到加強(qiáng)承載力的作用，就好比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)布置的鋼筋一樣。滿足安全性鑒定的碳纖維布具有高達(dá)3400MPa的強(qiáng)度，然而在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工中，考慮到二次受力等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)僅采用一層碳纖維布無(wú)法達(dá)到強(qiáng)度要求的情況，這時(shí)就需要采取多層碳纖維布進(jìn)行加固處理。
多層碳纖維布加固中應(yīng)用廣的是雙層碳纖維布加固。相對(duì)于單層纖維布的粘貼，雙層碳纖維布的施工工藝要復(fù)雜一些。雙層碳纖維布粘貼時(shí)，應(yīng)在層碳布浸漬膠達(dá)到指干狀態(tài)前立即粘貼下一層，若延誤時(shí)間超過(guò)1小時(shí)，則應(yīng)等待12小時(shí)后重新在層碳布上涂抹膠體進(jìn)行施工，同時(shí)在粘貼前需要注意將灰塵等對(duì)粘貼效果有影響的雜質(zhì)進(jìn)行清除。
雙層碳纖維布不僅在施工上有嚴(yán)格的要求，在構(gòu)造措施中同樣也要格外的注意。首先，碳布端部的U型箍在雙層碳纖維布中有很重要的作用，混凝土梁受彎產(chǎn)生變形，梁和纖維布要求變形協(xié)調(diào)，因而在混凝土梁底與膠、膠與碳纖維布間會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，容易發(fā)生端部的剝離破壞，尤其是對(duì)于多層碳布來(lái)說(shuō)。而端部采用U型箍，會(huì)對(duì)碳布起到約束作用，減少了剝離的可能性。
另外，為了保證雙層碳布端部的錨固能力，對(duì)碳纖維布進(jìn)行分層截?cái)嗍歉雍侠淼募庸谭椒āＴ陔p層碳布的加固中，有兩種分層截?cái)嗟拇胧┛蛇x，分別是外短內(nèi)長(zhǎng)與內(nèi)短外長(zhǎng)，二者之間的效果好壞可從以下幾方面判斷：
傳力路徑
外短內(nèi)長(zhǎng)型中b端碳纖維受力需要通過(guò)第二層膠、層布以及層膠才能傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)中，傳力路徑較長(zhǎng)，整體性稍差。
可靠程度
外短內(nèi)長(zhǎng)的形式b端碳纖維布與混凝土基材存在二次粘貼，錨固失效概率比較高，錨固效果可靠程度偏低。
剝離破壞
單獨(dú)的對(duì)于b端錨固效果來(lái)說(shuō)，內(nèi)短外長(zhǎng)的構(gòu)造形式將b端頭包裹在其中，對(duì)b端頭起到了約束的作用，也就提高了b端頭的抗剝離能力。
由此可見，兩種構(gòu)造中內(nèi)短外長(zhǎng)加U型箍的錨固、加固效果要明顯優(yōu)異于外短內(nèi)長(zhǎng)型。因此，在規(guī)范GB 50367-2013中，也明確的推薦內(nèi)短外長(zhǎng)型的構(gòu)造措施。
還有一點(diǎn)，在雙層碳纖維布中也起到了至關(guān)重要的作用。雙層碳纖維布之間、碳纖維布與混凝土基材之間，都是靠膠體進(jìn)行粘接傳力，相對(duì)于單層碳纖維布，雙層碳纖維布由于承受更高的拉應(yīng)力，因此需要更高性能的膠體，來(lái)保證整體共同受力。卡本浸漬膠，通過(guò)安全性鑒定，無(wú)疑問(wèn)是雙層碳纖維布施工中的有力支持。

在認(rèn)識(shí)碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制品時(shí)，很多人看到具有碳纖維紋路的制品感覺就是酷，具有時(shí)尚科技感。今天我們就來(lái)探討不同碳纖維紋路來(lái)做碳纖維復(fù)合材料制品有什么不一樣。
碳纖維在復(fù)合材料中起到承載載荷的作用，外界作用于CFRP復(fù)合材料上的力都會(huì)經(jīng)塑料傳遞給碳纖維，所以對(duì)CFRP復(fù)合材料的破壞首先要破壞碳纖維。
那么對(duì)碳纖維的破壞基本可分兩種，一種是平行于碳纖維方向的拉伸力，這個(gè)力會(huì)將碳纖維拉斷，所以要求碳纖維具備較高的拉伸強(qiáng)度；另一種是剪切力，這個(gè)力垂直于碳纖維方向，要求碳纖維具備較高的抗剪切強(qiáng)度?？上г谒刑祭w維供應(yīng)商產(chǎn)品性能參數(shù)一欄里都沒(méi)有出現(xiàn)碳纖維剪切強(qiáng)度的表述。這是因?yàn)槭紫忍祭w維剪切強(qiáng)度很小，另一方面碳纖維本身屬于一維材料，在直徑尺度很小，對(duì)碳纖維制品的任何剪切力都可以分解成不同方向碳纖維的拉伸力。
有了這個(gè)概念，那么進(jìn)行復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能了解制品的受力情況，然后對(duì)制品的纖維排布方向進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化，盡可能的使作用于碳纖維復(fù)合材料外力分解成不同方向上碳纖維的拉伸力，因?yàn)槔鞆?qiáng)度高是碳纖維的優(yōu)勢(shì)，以己之長(zhǎng)攻彼之短嘛。二維的編織布是制造碳纖維復(fù)合材料制品和預(yù)浸料的原料，也是進(jìn)行纖維排布方向優(yōu)化的基礎(chǔ)。那么對(duì)不同碳纖維布編制方向的了解將會(huì)有助于碳纖維復(fù)合材料制品的設(shè)計(jì)。
平紋編織的特點(diǎn)是經(jīng)紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經(jīng)緯紗每隔一根紗就交錯(cuò)一次（如圖1、2），所以交織點(diǎn)多，使織物堅(jiān)牢、耐磨、硬挺、平整，但彈性較小，光澤一般，平紋織物密度不可能太高，較為輕薄，耐磨性較好，透氣性較好，布面均勻且正反面相同。這種碳纖維布的纖維束由于一直處于上下起伏的狀態(tài)，纖維彎曲點(diǎn)比較多，在受拉伸過(guò)程中伸長(zhǎng)率較高。同時(shí)由于相鄰兩根經(jīng)紗和相鄰兩根緯紗交織點(diǎn)位置由于纖維束的滑動(dòng)出現(xiàn)眼孔。平紋編織的變種形式也很多，比如12K經(jīng)紗與1K緯紗混合編織。由于經(jīng)線和緯線方向上纖維束的反射光不同，因此平紋編織纖維布可觀察到格子狀的外觀，類似于國(guó)際象棋的棋盤。
斜紋編織纖維布具有與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路（如圖3、4），這個(gè)紋路方向上并不存在纖維束，而是由于纖維束經(jīng)緯向編織過(guò)程，經(jīng)向或緯向纖維束跳過(guò)兩束緯向或經(jīng)向纖維進(jìn)行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小，纖維束浮長(zhǎng)增大，同時(shí)相鄰兩個(gè)纖維束錯(cuò)開一個(gè)編織位。這樣就造成了斜紋編織布的斜向紋路特點(diǎn)。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)的立體感，用來(lái)做汽車改裝制品，比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
緞紋編織具備單獨(dú)的、互不連續(xù)的經(jīng)交織點(diǎn)（或緯交織點(diǎn)）在組織循環(huán)中有規(guī)律的均勻分布如圖（5、6），這樣的編織形式稱為緞紋。它的特點(diǎn)是經(jīng)線（或緯線）浮線較長(zhǎng)，交織點(diǎn)較少，它們雖形成斜線，但不是連續(xù)的，相互間隔距離有規(guī)律而均勻，此纖維布結(jié)構(gòu)形式稱為緞紋組織。緞紋纖維布經(jīng)紗和緯紗至少隔三根才交織一次，因此這種編織結(jié)構(gòu)使織物密度更高，因而纖維布更加厚實(shí)。這種緞紋纖維布表面平滑勻整，質(zhì)地柔軟，富有光澤或稍呈紋路。這類纖維布強(qiáng)度低于平紋和斜紋。
這三種編織形態(tài)由于碳纖維束受到彎曲和其他纖維束的影響造成碳纖維布的強(qiáng)度有差異，而且表征碳纖維編織布強(qiáng)度會(huì)有拉伸力、撕扯力、頂破力、彎曲力等，這些也是隨著編織方式的不同各有差異?？傮w來(lái)說(shuō)在碳纖維束排布方向上的拉伸強(qiáng)度與纖維強(qiáng)度和纖維摩擦力相關(guān)。而與纖維束不同的方向上的拉伸力則與纖維的編織形態(tài)關(guān)系較大了，一方面這一拉伸力可分為纖維平行方向和垂直方向上的力，平行方向的力要求纖維強(qiáng)度高，垂直方向上的力則與編織形態(tài)對(duì)纖維束的阻力有關(guān)了。
東華大學(xué)紡織學(xué)院在研究編織結(jié)構(gòu)對(duì)織物強(qiáng)度的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強(qiáng)度方面則有緞紋>斜紋>平紋。不過(guò)單獨(dú)研究編制結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料的影響有一些片面，需要綜合基體材料及制品受力情況來(lái)考量。
本文說(shuō)論述碳纖維布的概念屬于狹義范疇，碳纖維布有編織類的，就像我們今天將的平紋、斜紋、緞紋編織；類的，像薄氈和無(wú)紡布；還有一種無(wú)緯布，就是整個(gè)纖維布的纖維排布在一個(gè)方向上，這在預(yù)浸料中很常見，靠網(wǎng)胎和樹脂保持布狀形態(tài)。碳纖維布是我們?cè)O(shè)計(jì)復(fù)合材料的基礎(chǔ)，根據(jù)受力情況優(yōu)化某一方向上纖維束的排布方向是關(guān)鍵，可設(shè)計(jì)性是復(fù)合材料得以存在的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)復(fù)合材料制品企業(yè)在這一方面的研究應(yīng)該更深。

碳纖維布加固之大偏心受壓構(gòu)件
在鋼筋混凝土建筑及橋梁中，偏疼受壓構(gòu)件的使用較多，如梁橋中的墩身、柱根底等。這類結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的一個(gè)一起特點(diǎn)是正截面上效果著軸心壓力和彎矩。
偏疼受壓構(gòu)件由于使用較多，在鋼筋混凝土中也是容易被損壞的構(gòu)件，一般情況下，偏疼受壓構(gòu)件的損壞特征如下：
當(dāng)相對(duì)偏疼距較大，且受拉鋼筋配筋率較小時(shí)，偏疼受壓構(gòu)件的損壞是由于受拉鋼筋首先到達(dá)屈從強(qiáng)度而導(dǎo)致受壓混凝土壓碎，這一損壞稱為大偏疼受壓損壞。其接近損壞時(shí)有顯著的征兆，橫向裂縫展開顯著，構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。
當(dāng)相對(duì)偏疼距較小，或雖然相對(duì)偏疼距較大，但構(gòu)件配置的受拉鋼筋較多時(shí)，就有可能首先使受壓區(qū)混凝土先被壓碎。在通常情況下，接近軸力效果一側(cè)的混凝土先被壓壞，受壓鋼筋的應(yīng)力也能到達(dá)抗壓規(guī)劃強(qiáng)度；而離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋仍可能受拉但并未到達(dá)屈從，但也可能仍處于受壓狀況。臨損壞時(shí)，受壓區(qū)高度略有添加，損壞時(shí)無(wú)顯著征兆。這種損壞屬于小偏疼受壓損壞。
在目前的鋼筋混凝土加固辦法中，用張貼碳纖維布的辦法加固大偏疼受壓構(gòu)件使用廣泛。該辦法是經(jīng)過(guò)配套碳纖維膠將碳纖維布張貼于構(gòu)件之上，到達(dá)加固補(bǔ)強(qiáng)的效果。選用碳纖維布加固大偏疼受壓構(gòu)件需要注意的是：
當(dāng)選用碳纖維布加固大偏疼受壓的鋼筋混凝土柱時(shí)，應(yīng)將碳纖維布張貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊際混凝土外表，且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸線方向共同。這是由于碳纖維布不能接受壓力，只能考慮其抗拉效果，因而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將碳纖維布的受力辦法規(guī)劃成僅接受拉應(yīng)力效果。
別的，在大偏疼受壓構(gòu)件加固核算中，對(duì)碳纖維布之所以不考慮強(qiáng)度利用系數(shù)，是由于在實(shí)踐工程中絕大多數(shù)偏疼受壓構(gòu)件均處于受壓狀況。因而，在承載能力極限狀況下，受拉側(cè)的拉應(yīng)變是從受壓側(cè)應(yīng)變轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的，故不存在拉應(yīng)變滯后的問(wèn)題，亦即以為碳纖維布的抗拉強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮。