[摘要]碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理后而得到的微晶石墨材料。碳纤维加固修补结构技术是继粘钢加固法与加大混凝土截面加固法之后的又一种新型的结构加固技术应大力推广。

本文通过分析碳纤维加固的技术原理针对碳纤维材料的基本特性及施工技术等问题进行探讨。以期通过本文的阐述有效推进碳纤维在建筑加固工程中的应用,为有效提升工程质量提供理论参考。

一、碳纤维加固的技术原理

碳纤维材料加固混凝土构件技术，顾名思义就是运用纤维增强复合材料片材粘贴在混凝士结构的外面，与此同时还要将两者相互结合起来共同受力，这样使得材料之间得到更强的加固。

碳纤维材料拥有的强度、弹性、抗腐蚀性等的优势使得它能够承受住比一般的钢筋大1 0倍的应力，而它的弹性模量比一般钢筋还高。碳纤维材料其抗拉强度是普通钢的10倍，弹性模量是普通钢的1- -2倍，再加上能够长时间维持良好的施工性能而成为加固修复材料的首先替代品。配套树脂通常是由底层树脂、找平树脂和粘结树脂三种组成。底层树脂和找平树脂有增强碳纤维粘结质量的功能，而粘结树脂的主要功能就是让碳纤维和混凝土可以结合在一起，组成一个个体，一起完成工作，以增加构筑物的三扰能力(抗弯、抗剪、抗承载力) ，最终实现结构构件的稳固。因此碳纤维材料与配套树脂在混凝土加固技术中是两种最常用的材料。

二、碳纤维材料的基本特性

要实现碳纤维增强复合材料补强加固可以选取碳纤维片材，这样的材料主要是使用强度比较好、弹性比较高的连续碳纤维材料。这种碳纤维材料呈单向排列成東，再使用环氧树脂漫清固化的碳纤维板进行补强。

1、碳纤维片材

片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能各不一样，碳纤维片材依力学性能主要是由高模量，高强度和中等模量来组成的。高模量碳纤维片材的特点就是，虽然它的伸长率过低但是弹性模量很好较高。

相比较而言，碳纤维片材的单位重不能和钢材相媲美，也就是说碳纤维片材很轻薄，由于碳纤维的化学结构稳定，该纤维能够使用在任何酸碱盐及所有的化学介质环境下，不怕被腐蚀，而且它还能够抵抗住低温或者高温而不会出现热胀冷缩的情况。

2、配套树脂类粘结材料

加固混凝土结构修补技术中使用到的材料有:底层涂料、油灰、浸清树脂或粘结树脂。

这些材料的功能是各不相同的:底层涂料主要是用在混凝土表面是促进粘结并最终长时间的维持界面稳定性的关键因素:油灰主要被用来填满表面的各个部位，将整个表面填充整个表面空隙。使得表面更加的平整,这样的表面才能更好发挥碳纤维片材的作用:浸清树脂的作用是用来粘贴碳纤维布:粘结树脂的作用则是粘贴碳纤维板。后两者主要是将碳纤维片粘贴在混凝土构件的各个部位。使得零散的部件结合成比较完整的一体这是配套树脂类粘结材料形成整体共同工作的关键。

环氧树脂对于就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术来说起着比较关键的作用，处于各种各样的环境之下，随着温度的变化其因化性能也受到影响，所以说粘贴工作质量的好坏和最大限度的缩短常规

交通中断时间的多少有着比较密切关联。选取专门的环氧树脂材料，如果混凝土施工表面温度( 10- -40)摄氏度时,粘贴环氧树脂固化时间约1 5小时以上,但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土桥梁的加圖工作。

三、碳纤维加固的工艺流程及施工方法

1、工艺流程

混凝土表面处理→涂底层树脂→找平→涂剧浸清树脂或粘贴树

脂→粘贴碳纤维布+固化→表面养护防护→检验。

2、施工方法

(1 )混凝土表面处理。混凝土表面出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除,对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、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位要磨平。将混凝土表面清理干净.并保持干燥。

(2)涂底层树脂配置底层树脂。将底胶均匀涂利于混凝土表面，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。

(3)找平。待底层处理树脂固化后即可转入下道工序。配置并涂刷找平树脂,修补拼缝及表面缺损,使混凝土表面平整。如果混凝土表面凹凸不平较严重时，可将无灰尘的干砂子混入修平树脂中，使混凝土表面基本平整.然后用找平树脂抹平表面，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成R = 20mm的圆弧状。

(4 )涂刷浸渍树脂(粘贴树脂)。配置浸清树脂并均匀涂抹于待粘贴的部位,在措接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些涂剧厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏剧现象.特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。

(5 )粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布之前，按加固部位放线定位。确定所粘贴部位无误后铺贴单层碳纤维布然后用滚子沿纤雄方向重复滚压，挤出气泡，并使浸润树脂漫透纤维布。再在碳纤维表面均匀涂刷一遍漫润树脂，并用滚子重复滚压压实。待碳纤维布上的浸润树脂基本凝胶后，均匀刷一层表面处理树脂。多层粘贴(层数不宜超过五层，否则将导致混凝土结构的脆性破坏。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。最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。

(6)固化。按凝结剂厂家说明书要求保证足够的固化条件和时间，通常固化温度25C左右，3d即可负载使用。若固化温度5C左右，5d可负载使用。

四、碳纤维加固工程的质量控制要点及难点

1、材料选择

主要是碳纤维布和树脂的选择。要求碳纤维布抗拉强度不小于3000MPa，厚度为0.167 mm，弹性模量不小于2.1x105MPa的300g碳纤维布,正拉粘结强度不小于2.5MPa的底层树脂,不平整修补材料正拉强度不小于2.5MPa.弹性模量不小于1500MPa,伸长率不小于1.5%的浸渍树脂和粘结树脂。加固修复用材料应具有产品合格证和质检部门的产晶性能检测报告，碳纤维片材及配套树脂类粘结材料应具有符合规范规、定的物理力学性能指标，配套积扣旨类粘结材料还应提供耐久性能指标及施工和使用环境要求。

2、基层处理

主要控制混凝土表面平整度，要打磨至露出坚实结构面。

3.粘结质量

控制措接长度和空鼓面积。

五、注意事项

1、施工安全及注意事项

碳纤维片材为导电材料,使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。使用中应避免碳纤维片材的弯折，碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源避免阳光直接照射。树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

2、质量检查.

用小锤轻敲，总有效粘结面积不应低于95%。当空鼓面积不超过10000mm时，可采用针管注胶进行修补。当空鼓面积超过10000mm时,宜将空鼓处片材切除，重新措接等量的碳纤维片材，措接长度不小于100mm。

六、结语

随着当前碳纤维加工技术在建筑工程加固施工中的日益普及,其在各种建筑物缺陷的处理和维修过程中使用比例日益提高和增加。从这个角度上已預示了碳纤维在工程的广阔应用前景，更是当前建筑工程加固处理的主要模式。由于其在施工的过程中具有着各种混凝土和其他加固材料所不能够拥有的优势，也许在未来人类社会在材料应用上会从钢铁时代进入到一一个碳纤维材料的应用时代是其未来发展的主要趋势。