碳纖維布加固破壞原理及施工工藝
據(jù)了解碳纖維布加固技術在90年代在我國建筑工程和橋梁隧道工程領域中開始被應用，在早期其加固費用昂貴，碳纖維布加固技術的發(fā)展被限制，隨著我國科技實力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價不斷降低，使的碳纖維布加固技術日益成熟，其應用領域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應用領域中得到了全面推廣。
碳纖維布加固混凝土柱：
采用碳纖維布對混凝土進行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強度和對混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。
碳纖維布加固混凝土梁：
根據(jù)實驗研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：
1、界限破壞，當碳纖維和鋼筋的配置率適當，在受壓混凝土達到極限應變的時候，受拉區(qū)纖維剛好達到極限強度，此時材料的強度得到充分發(fā)揮，截面的延性也達值；
2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區(qū)混凝土被壓壞，碳纖維未達到極限應變；
3、少筋破壞，受拉鋼筋先達到屈服，然后碳纖維片材超過極限拉應變，并達到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時受壓區(qū)混凝土尚未破壞；
4、超筋破壞，加固量過大，受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土被壓壞；
5、粘接破壞，在達到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
與此同時，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應用，碳纖維布在上海證券交易所加固工程以及清華附屬中學等加固改造工程中得到了大范圍使用。在這些工程中它們所有的一個共同病害就是混凝土結構出現(xiàn)裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化，從而導致銹蝕，應對裂縫進行修補。對裂縫進行修補過后，在采用碳纖維布進行加固，大致過程如下：
1、首先按照圖紙要求進行定位放線；
2、采用硬毛刷對混凝土表面進行清理并將轉角處打磨成圓弧狀；
3、按設計要求裁剪碳纖維布；
4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對碳纖維布進行防護；
5、待膠固化后，對粘貼碳纖維布進行驗收。
總而言之，碳纖維布加固技術與傳統(tǒng)的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優(yōu)點，為結構安全保駕護航。與此同時，碳纖維布加固除了對開裂的梁板進行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復工程中應用。

如何處理碳纖維布加固空鼓問題：
相信做工程的都知道，粘貼碳纖維布加固時出現(xiàn)空鼓問題是再平常不過的事情。但是大家有沒有去系統(tǒng)分析總結下，引起空鼓的可能原因有哪些呢？
一般情況下，我們經(jīng)驗認為引起空鼓的原因主要有以下五個方面：
1. 粘貼前對混凝土打磨不平整；
2. 碳布粘貼不平整，刮板在刮布時沒有把空氣完全排出；
3. 刷碳纖維膠時厚薄不一；
4. 碳布粘貼完成后，面膠涂刷不均勻；
5. 碳纖維布的質量問題，如太硬，織造不緊密等。
我們知道了碳纖維布起氣泡空鼓的原因，就可以對癥下藥、做出處理。大部分情況的空鼓都是由于刷膠不均勻，導致空氣沒有完全被排出引起的，這樣我們可以根據(jù)空鼓的面積大小采用不同的解決方法。如果空鼓面積大，可以把空鼓的地方割掉，注意被切掉部分需要鑿毛，再采用修補膠修補平整，以免粘貼上去還有可能空鼓，然后進行碳纖維布的粘貼，搭接時要至少搭接20公分以上;刮板在刮布時要來回滾壓，確?？諝馔耆懦?面膠要均勻涂刷。第二，如果是小面積空鼓可用針頭注射，要是針頭注射不進去，也可以采用本方法，不過這種方法一般較少采用。

我們知道碳纖維布分為單向布和雙向布，用在建筑加固上的為單向布，那么，單向碳纖維布是如何成型的？
將大量的破纖維長絲沿一個主方向(通常是經(jīng)向)均勻平鋪,用較少的破纖維絲將主方向上的碳纖維絲編織在一起,形成較薄的、以主方向上纖維受力的碳纖維織物。碳纖維單向織物的織造方法有多種,常見的有3種,即機織單向織物、無緯單向織物和整編單向織物。
機織單向織物是用徳國織機織造的,一般為徑向單向織物。無緯單向織物,即一般認為的單向織物,例如UD織物實際是一種預浸片材,是用特殊設備將碳纖維垂直交又鋪放為西層或多層,再用樹脂粘合,或者復合成一層薄膜、離型紙、纖維網(wǎng)格等?？p編單向織物是用徳國的縫編設備將纖維紗線按一個方向排列,用聚酯紗線縫編而成的織物。
單向碳纖維布經(jīng)常被用來對混凝土、鋼或其它材料構件進行修復、加固和翻新。其抗拉強度可以達到3500MPa以上,為普通建筑用鋼材的十幾倍,而比重為1.8kg/m3,僅為鋼材比重的四分之一。
簡單一句話概括就是,碳纖維材料是一種高強輕質的高性能材料。
在加固鋼筋混凝土技術所涉及的材料主要有兩種:一是碳纖維布,二是粘貼材料，如悍馬碳纖維布，悍馬碳纖維膠。這門技術是將碳纖維布粘貼在鋼筋混凝土構件受拉表面,使強度非常高的破纖維布和結構構件有機結合形成整體,共同受力,從而達到修補裂縫或提高構件承裁力的目的。常用規(guī)格是12k 200g/m2和12k 300g/m2。
據(jù)了解碳纖維布加固技術在90年代在我國建筑工程和橋梁隧道工程領域中開始被應用，在早期其加固費用昂貴，碳纖維布加固技術的發(fā)展被限制，隨著我國科技實力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價不斷降低，使的碳纖維布加固技術日益成熟，其應用領域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應用領域中得到了全面推廣。
碳纖維布加固混凝土柱：
采用碳纖維布對混凝土進行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強度和對混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。
碳纖維布加固混凝土梁：
根據(jù)實驗研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：
1、界限破壞，當碳纖維和鋼筋的配置率適當，在受壓混凝土達到極限應變的時候，受拉區(qū)纖維剛好達到極限強度，此時材料的強度得到充分發(fā)揮，截面的延性也達值；
2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區(qū)混凝土被壓壞，碳纖維未達到極限應變；
3、少筋破壞，受拉鋼筋先達到屈服，然后碳纖維片材超過極限拉應變，并達到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時受壓區(qū)混凝土尚未破壞；
4、超筋破壞，加固量過大，受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土被壓壞；
5、粘接破壞，在達到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
與此同時，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應用，卡本碳纖維布在上海證券交易所加固工程以及清華附屬中學等加固改造工程中得到了大范圍使用。在這些工程中它們所有的一個共同病害就是混凝土結構出現(xiàn)裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化，從而導致銹蝕，應對裂縫進行修補。對裂縫進行修補過后，在采用碳纖維布進行加固，大致過程如下：
1、首先按照圖紙要求進行定位放線；
2、采用硬毛刷對混凝土表面進行清理并將轉角處打磨成圓弧狀；
3、按設計要求裁剪碳纖維布；
4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對碳纖維布進行防護；
5、待膠固化后，對粘貼碳纖維布進行驗收。
總而言之，碳纖維布加固技術與傳統(tǒng)的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優(yōu)點，為結構安全保駕護航。與此同時，碳纖維布加固除了對開裂的梁板進行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復工程中應用。

碳纖維布（CFRP）加固修補結構技術是一種新型的結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達到對結構及構件加固補強的目的。
工藝原理
加固機理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結劑粘結于混凝土構件的表面，膠結材料作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復合體，使增強貼片與原有鋼筋共同作用，增大了結構抗拉及抗剪能力，可有效提高結構的強度，延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。
材料
CFRP加固修補混凝土結構所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強度應按纖維的凈截面面積計算，凈截面面積取碳纖維布的計算厚度乘以寬度。碳纖維布的計算厚度取碳纖維布的單位面積質量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質量不宜低于150g/㎡，且不宜高于450g/㎡。在施工質量有可靠保證時，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質量可提高到600g/㎡。
2、粘結劑要有足夠的粘結性能，工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結材料的種類、型號，應根據(jù)施工時的溫度、濕度進行選擇。應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。采用碳纖維片材對混凝土結構加固時，應采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時，被加固的混凝土結構構件，其現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時，混凝土強度等級不應低于C10。
4、主要機具：角向磨光機、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺秤、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、防護眼鏡、橡膠手套、口罩等。
特點
1、材料高強高效，便于加工成多種尺寸，適用面廣，質量易保證。
2、施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場固定設施，施工占用場地少。
3、耐腐蝕及耐久性能。
4、自重較輕，加固修補后，基本不增加原結構自重及原構件尺寸。
適用范圍
1、適用于各種結構類型、各種結構部位的加固修補，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結構。
2、基層混凝土的強度等級不低于C15，長期使用的環(huán)境溫度不高于60℃的鋼筋混凝土結構，都可采用碳纖維加固施工工法加固、補強。
施工準備
1、應認真閱讀設計施工圖。在進行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前，應按加固設計部位放線定位。
2、應根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況和加固構件混凝土的補強荷載要求，制定相應施工方案和施工計劃。
3、應對所使用的碳纖維布、配套樹脂、機具等做好施工前的物質準備工作。
4、進場后的碳纖維布、配套樹脂應抽樣送檢，合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進行，并應符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當環(huán)境溫度低于5℃時，應采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。
工藝流程及操作要求
工藝流程為卸荷→構件表面處理→涂底膠→找平→粘貼→保護。
1、卸荷：加固前應對所加固的構件盡可能卸荷。
2、構件表面處理
2.1 將混凝土構件表面的殘缺、破損部分清除干凈并達到結構密實部位。
2.2 檢查外露鋼筋是否銹蝕，如有銹蝕，需進行必要處理。
2.3 對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分，用高于原構件混凝土強度的環(huán)氧砂漿進行修補、復原、達到表面平整。
2.4 應按設計要求對裂縫進行灌漿或封閉處理：縫寬小于0.20mm 的裂縫，用環(huán)氧樹脂進行表面涂抹密閉；大于或等于0.20mm 的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
2.5 對貼片范圍的定位、劃墨線、按修復、補強設計要求進行。
2.6 被粘貼的混凝土表面應打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質，直至完全露出混凝土結構新面。轉角粘貼處應進行導角處理并打磨加以圓化。圓化半徑對于梁不應小于20mm；對于柱不應小于25mm。
2.7 清洗打磨過的構件表面，并使其充分干燥。
3、涂底膠
3.1 按主劑∶固化劑=2∶1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。一般情況下1h內(nèi)用完。
3.2 用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準）再進行下一工序的施工。一般固化時間為2～3d。
4、找平
4.1 混凝土表面凹陷部位應用環(huán)氧膩子填補平整，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位也應填補，盡量減小高度差，再用砂紙打磨平整。
4.2 轉角處也修補成光滑的圓弧且半徑不小于10mm。在找平材料表面指觸干燥后，進行下一工序的施工。
5、粘貼
5.1 按設計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應在3m之內(nèi)。
5.2 調(diào)配、攪拌粘貼材料浸漬樹脂，均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些。
5.3 粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。多層粘貼應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。
5.4 在后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。
5.5 碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維或粘鋼固定。
6、保護：加固后的碳纖維表面應進行抹灰保護。在碳纖維表面的樹脂固化之前，撒一層干燥粗砂，再采取抹灰措施。當設計有耐火極限的要求時，按選用的防火涂料進行施工，并保證防護材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結。
注意事項
 采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結構時，應由專業(yè)施工隊伍進行施工。
施工過程中應避免碳纖維片材彎折。