碳纖維用于混凝土結構加固修復是一項新技術(shù)，它是利用浸漬樹(shù)脂將碳纖維布沿受力方向或垂直于受力方向粘貼在受損的混凝土構件上，使之與構件原有鋼筋共同工作，從而達到對混凝土構件的加固補強。加固后可增大結構抗拉及及抗剪能力，有效地提高其強度、剛度、抗裂性和延性，控制裂縫和撓度的繼續發(fā)展。碳纖維復合材料包括碳纖維布和粘接材料，簡(jiǎn)單介紹如下： 


　　2.1碳纖維布具有如下特點(diǎn)：

　�。�1）高彈膜，以提供有效的增強作用； 
　�。�2）高強度； 
　�。�3）單根纖維間強度變化��； 
　�。�4）在制造與處理過(guò)程中強度穩定并保持不變。 

　　2.2、粘接材料具有如下特點(diǎn)： 

　　粘結材料的性能是保證碳纖維與混凝土共同合作的關(guān)鍵，也是碳纖維與混凝土傳力途徑中的薄弱環(huán)節，它應有足夠的剛度與強度，保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時(shí)應用足夠的韌性，不會(huì )因混凝土開(kāi)裂導致脆性粘接破壞。此外應適應現場(chǎng)施工條件，即能在一般條件下固化，具有適宜的流動(dòng)性與粘度，固化收縮率小。粘接材料主要包括三類(lèi)：底膠、整平材料和浸漬樹(shù)脂，其性性如下： 

　　2.2.1、底膠：浸入混凝土表面，強化混凝土表面強度從而使混凝土與碳纖維布之間的粘接性得到提高； 

　　2.2.2、整平材料：碳纖維布很有可能因混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉角等部位產(chǎn)生損傷或空鼓，從而引起強度降低。整平材料可補平由于混凝土表面劣化或表面處理造成的空洞或斜面，另一方面用于將矩形90o轉角打磨后補成圓弧狀。 

　　2.2.3、浸漬樹(shù)脂：將連續粘貼的碳纖維布結合在一起，使之呈板狀硬化，使纖維之間相互結合、均勻抵抗外力，發(fā)揮纖維整體強度。同時(shí)、將碳纖維布與混凝土粘接在一起，形成一個(gè)復合性整體，共同抵抗外力。 

　　本工程采用美國赫氏公司生產(chǎn)的Fabrics48226 和Fabrucs117型碳纖維布，其性能見(jiàn)表：

　　碳纖維布性能及規格表： 

　　名 稱(chēng) 型 號 設計厚度mm抗拉強度MPa彈性模量MPa
　　高彈碳纖維布 Fabrics48226
　　(220g/m2)0.122>3550>2.35×105
　　高彈碳纖維布 Fabrics117
　　(300g/m2)0.167>3550>2.35×105

3、碳纖維補強技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)越性 

　　3.1、優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效用于多種形式的結構補強，包括抗彎、抗剪、抗拉、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)，控制裂縫及撓度的擴展。 

　　3.2、優(yōu)異的化學(xué)穩定性。碳纖維布具有極強的抗酸、堿、鹽、紫外線(xiàn)和防水能力。具有足夠的適應氣溫變化能力。外加防火層后可以有效地防火。因此，可大大增強結構對惡劣外部環(huán)境的適應能力，延長(cháng)結構壽命。 

　　3.3、材料本身質(zhì)輕高強�？梢圆辉黾咏Y構體積和不改變結構外型。增加的結構重量可以忽略，便于用所需要的色彩涂裝，而不留補強痕跡。 

　　3.4、施工工序簡(jiǎn)單，可用小型電動(dòng)工具操作。工種少，用工少，工期短，進(jìn)度快。更有資料表明能在持續交通有震動(dòng)的情況下施工，而不影響補強效果，從而大大縮短了施工斷交時(shí)間，具有較大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。 


4、碳纖維加固補強的方案。 

　　4.1、主梁抗彎補強。主梁跨中梁底下彎矩壓分別采用18×800（cm）和18×400（cm）的碳纖維片，每層兩端各設一道10cm寬大的U型箍，用以固定碳纖維片。
　　4.2、主梁抗剪補強。在靠近支點(diǎn)橫隔板處開(kāi)始加固，加纖維片寬為20cm的U型外包箍，一片主梁投12道，每片主梁端部腹板用寬20cm的U型橫向外包箍。 

5.碳纖維片補強施工工序：

　　構件表面處理→ 基底處理→ 涂底層涂料→ 刮膩子整平→ 涂下一層浸漬樹(shù)脂→ 粘貼纖維片→ 涂下一層浸漬樹(shù)脂→ 養護→ 防護涂裝。

5.1施工中 

　　5.1.1、混凝土基面處理：混凝土基面必須仔細打磨平整，對于松散的混凝土及其夾雜的水泥硬塊、木棍、草屑、泥塊等雜物必須徹底鑿除。轉角處打磨成R≥30mm的圓角，同時(shí)基面不可存有尖銳棱角，以防止碳纖維在折角處產(chǎn)生集中或局部刻斷破壞。折磨的R角外緣線(xiàn)必須平行或垂直于梁肋，以免粘貼碳纖維片時(shí)發(fā)生空鼓或偏斜現象。 

　　5.1.2、涂底膠：底膠的主劑和固化劑按規定的比例準確稱(chēng)量，均勻慢速攪拌，并在可使用的時(shí)間內用完；涂底膠前必須將基面清理干凈，并保持干燥；涂刷必須均勻，底膠指處干燥后再進(jìn)行下一道工序。 

　　5.1.3、粘貼面修整：整平材料必須按規定比例進(jìn)行調配。修整時(shí)應進(jìn)行多次找補。確�？影继幪顚�(shí)填滿(mǎn)，不得有氣泡，表面有毛刺或糙紋時(shí)，用砂紙打磨一順；指處干燥后進(jìn)行下一道工序。 

　　5.1.4、貼碳纖維片；粘接膠必須配比準確，均勻攪拌，不得超時(shí)使用，其用量符合設計且涂抹均勻；在搭接、拐角部位適量多涂抹一些；纖維布裁剪尺寸準確，嚴禁出現扭曲、彎折、跳絲、橫向脫離、錯位等現象，用帶肋滾子沿纖維方向多次滾壓，確保纖維布充分浸潤膠料并及時(shí)趕出氣泡。 

　　5.1.5、檢查驗收：施工結束后驗收時(shí)，以評定碳纖維布與混凝土之間的粘接質(zhì)量為主，用小錘等工具輕敲擊碳纖維布表面，以回聲來(lái)判斷粘接效果，若出現空鼓等粘帖不實(shí)現象，用針管注膠進(jìn)行補救。 


　　5.1.6、防護涂層：該工序一方面起到防火和表面涂裝作用，另一方面也對碳纖維布加固層的外表面進(jìn)行了密閉防護處理，從而避免碳纖維布的老化和遭受其它損傷，保證構件加固后的正常使用。 

6、效益分析：

　　加固前后單梁測試結果及加固后整橋動(dòng)、靜載試驗結果顯示，該橋加固效果良好，實(shí)踐顯示：碳纖維加固帶來(lái)的直接效益就是工期短、見(jiàn)效快、不影響正常交通，人力資源需要少。與傳統的鋼筋混凝土加固（增大截面法）相比較，碳纖維布費用相對較高，但兩者適用范圍有所不同：在工期緊、不宜中斷交通、基體破壞不嚴重的橋梁加固中適合采用碳纖維布加固法：而基體破壞嚴重、混凝土大面積碎裂，則適宜采用傳統的增大截面法，此方法相對來(lái)講工期長(cháng)，施工期間必須斷交，給過(guò)往車(chē)輛和行人帶來(lái)不便，且需要較多的人力和物力。 

7.結束語(yǔ) 

　　隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通量日益增大。七、八十年代修建的鋼筋混凝土橋梁，大部分已經(jīng)表現出不能滿(mǎn)足通行需求。一是荷載標準低，二是在重車(chē)、超重車(chē)的作用下，出現了許多病害。舊橋維修加固任務(wù)很大。在舊橋加固中急需一種新型材料。碳纖維有著(zhù)優(yōu)異的力學(xué)品質(zhì)，是理想的橋梁加固材料，可喜的是，國內已經(jīng)能夠生產(chǎn)碳纖維，而且品質(zhì)已接近日本、美國等發(fā)達國家的品質(zhì)，價(jià)格也在迅速下降�？梢詳嘌�，在今后的橋梁加固中碳纖維必定發(fā)揮巨大的作用。