一、碳纖維加固原理

碳纖維加固是繼粘鋼、加大混凝土截面之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，其工作原理是將碳纖維布用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)物表面，使其與原結(jié)構(gòu)形成一體，共同承受荷載，使結(jié)構(gòu)得到有效的加固。

二、碳纖維加固使用范圍

碳纖維加固適宜什么情況下使用?不適宜什么情況下使用?

1.碳纖維加固適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固。

2.但應(yīng)當(dāng)指出的是，因?yàn)樘祭w維加固構(gòu)件固有的一些受力特色，很多混凝土構(gòu)件并不適用，主要有以下三種情況：

a.剛度疑問(wèn)

當(dāng)混凝土樓、屋蓋等構(gòu)造因?yàn)閯偠热狈Γ率棺冃芜^(guò)大、開(kāi)裂嚴(yán)重而影響使用時(shí)，不適合粘貼碳纖維布加固。研究表明，對(duì)于梁、板等橫向受力構(gòu)件，當(dāng)采用碳纖維加固時(shí)，在正常運(yùn)用極限狀況下，碳纖維對(duì)構(gòu)造剛度的進(jìn)步作用小于10%，或根本沒(méi)有進(jìn)步。

b.碳纖維抗彎加固的適用范圍

當(dāng)混凝土構(gòu)造因?yàn)榭箯澇休d力不行，選用碳纖維布進(jìn)行加固時(shí)，加固構(gòu)造的損壞形狀一方面取決于原構(gòu)造的配筋狀況，另一方面取決于碳纖維的用量。現(xiàn)假定原構(gòu)造為適筋構(gòu)件，則加固構(gòu)造的損壞形狀可分為如下三種狀況。

⑴碳纖維用量較少。損壞時(shí)受壓區(qū)邊際混凝土壓碎，受拉鋼筋屈從，碳纖維能夠到達(dá)較高的拉應(yīng)變。

⑵碳纖維用量適中。損壞時(shí)受壓區(qū)邊際混凝土壓碎，受拉鋼筋屈從，碳纖維可到達(dá)某一中等拉應(yīng)變。

⑶碳纖維用量較多。損壞時(shí)受壓區(qū)邊際混凝土壓碎，受拉鋼筋屈從，碳纖維應(yīng)變很低。

上述三種狀況，第三種狀況因?yàn)樘祭w維用量大且強(qiáng)度利用率低，不宜選用。弟一種加固辦法適用于截面高度較大的梁，第二種加固辦法適用于截面高度較小的板或扁梁。

這主要是因?yàn)閷?duì)板或扁梁而言，在碳纖維未到達(dá)很高的拉應(yīng)變時(shí)，構(gòu)造就能夠因?yàn)樽冃芜^(guò)大而損壞。詳細(xì)界限取決于碳纖維極限拉應(yīng)變和加載方法。

c.抗扭疑問(wèn)

對(duì)于用碳纖維材料進(jìn)行混凝土構(gòu)造的抗扭加固，目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的研討很少。從混凝土構(gòu)造的受扭損壞機(jī)理上看，不管使碳纖維的纖維方向垂直于軸線(xiàn)，還是平行于軸線(xiàn)，均能夠束縛改變斜裂縫的發(fā)展，起到一定的加固作用。

可是，因?yàn)橛锰祭w維進(jìn)行加固時(shí)，一方面構(gòu)件裂縫現(xiàn)已構(gòu)成，裂縫散布現(xiàn)已斷定;另一方面因?yàn)樘祭w維的極限應(yīng)變可高達(dá)10000με以上，而普通鋼筋應(yīng)變不到2000με即已屈從，若應(yīng)變加到4000με以上時(shí)混凝土裂縫寬度已展開(kāi)很大，必定開(kāi)端向其他表面發(fā)展，構(gòu)造即已接近損壞，而此刻碳纖維所能到達(dá)的應(yīng)力能夠還很低，因而碳纖維布加固受扭構(gòu)件的作用有必要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研討斷定。

三、碳纖維加固效果

我們選擇碳纖維布對(duì)學(xué)校、商場(chǎng)、家庭等進(jìn)行加固，就是為了生命財(cái)產(chǎn)的安全。所以，選擇碳纖維布的弟一個(gè)要求就是：安全。

碳纖維加固到底安不安全?可不可靠?能否達(dá)到加固效果?有什么樣的標(biāo)準(zhǔn)?怎樣去鑒定?

《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》(GB 50728-2011)中，對(duì)碳纖維復(fù)合材料安全性鑒定的檢驗(yàn)項(xiàng)目及合格指標(biāo)做出如下規(guī)定：

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳纖維布的要求，對(duì)自家生產(chǎn)的碳纖維加固材料送往權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：

我們可以從報(bào)告中看出，對(duì)碳纖維布的安全性鑒定，主要從抗拉強(qiáng)度、彈性模量、伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、層間剪切強(qiáng)度、與基材正拉粘結(jié)強(qiáng)度、單位面積質(zhì)量等幾個(gè)方面進(jìn)行。

四、碳纖維布加固房屋壽命有多長(zhǎng)?

要談?wù)撎祭w維加固的壽命，首先要看影響碳纖維布耐久性的因素，小編認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：

1.碳纖維絲品質(zhì)差異。

相關(guān)規(guī)定明確表示：碳纖維復(fù)合材用的纖維必須為連續(xù)纖維，其中作為承重結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維，必須選用聚丙烯腈基(PAN基)15K及15K以下的小束絲纖維，嚴(yán)禁使用大束絲。不同生產(chǎn)廠家的碳纖維絲品質(zhì)也有差異。

2.除碳纖維絲品質(zhì)有差異外，編織碳纖維布用的編線(xiàn)質(zhì)量也有很大的差異。

目前市場(chǎng)上固定及封邊的編線(xiàn)有熱熔線(xiàn)、棉線(xiàn)、玻璃纖維、尼龍線(xiàn)等。而youzhi碳纖維布，均使用熱熔線(xiàn)。

(熱熔線(xiàn)是一種經(jīng)加熱可熔融的聚合物制成的線(xiàn)狀連結(jié)材料，裝訂時(shí)溫度可達(dá)到150℃，好的熱熔線(xiàn)可以耐四五百度的高溫。)而一些無(wú)良商家，采用普通棉線(xiàn)代替熱熔線(xiàn)，以節(jié)約成本。外觀上差別不大，但是在耐高溫、耐疲勞性等方面都相差甚遠(yuǎn)。

3.加固環(huán)境的惡劣程度對(duì)材料的影響

相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)碳纖維復(fù)合材在多種典型環(huán)境下(有水環(huán)境、酸性環(huán)境、堿含量較高的環(huán)境)的耐老化性能進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)將碳纖維布及碳纖維布復(fù)合材在典型環(huán)境中浸置10d、20d、30d、40d、50d、60d后，取出晾干，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明：碳纖維布在未加防護(hù)的前提下，在有水、酸溶劑、堿溶劑中浸泡60d后，其力學(xué)性能(彈性模量、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率)降低數(shù)值很小。這表明，碳纖維布在這幾種介質(zhì)中具有良好的耐久性。

但是，對(duì)于港口、碼頭等近海水地域的建筑加固，碳纖維因?yàn)樘幱诤Ｋ莸奶厥猸h(huán)境中，不可避免的受到海水的物理和化學(xué)侵蝕。此外風(fēng)浪、冰塊的撞擊，凍融循環(huán)等，也對(duì)碳纖維布造成少許傷害。

同時(shí)，試驗(yàn)表明，碳纖維本身對(duì)介質(zhì)的耐久性很好，而碳纖維加固對(duì)介質(zhì)的耐久性主要取決于碳纖維結(jié)構(gòu)膠的耐久性能。

綜上所述，碳纖維布的耐久性很強(qiáng)，但目前無(wú)法準(zhǔn)確估量，業(yè)內(nèi)也沒(méi)有明確的檢測(cè)數(shù)據(jù)能標(biāo)明碳纖維布的使用年限。

但是，國(guó)家規(guī)范對(duì)碳纖維結(jié)構(gòu)膠使用年限設(shè)為50年，碳纖維布作為碳纖維加固的主體，壽命肯定是超過(guò)50年的。

這里的碳纖維布指的是正規(guī)廠家生產(chǎn)的符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的youzhi碳纖維布，那些劣質(zhì)碳纖維布?jí)勖粌H達(dá)不到50年，還會(huì)大大降低建筑的使用壽命，給生命財(cái)產(chǎn)安全留下隱患。因此，選擇好的碳纖維系列產(chǎn)品很重要。

五、碳纖維加固是zui好的加固方法嗎?能否被代替?

對(duì)加固來(lái)說(shuō)，加固方法的選擇沒(méi)有zui好，只有更好。碳纖維加固的成熟性多少年來(lái)已經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)大型工程驗(yàn)證，今天，我們可以放心的選用它在合理的范圍內(nèi)加固構(gòu)件。

當(dāng)然，時(shí)代在進(jìn)步，社會(huì)在發(fā)展，任何產(chǎn)品都需要更新迭代才能適應(yīng)實(shí)際工程遇到的問(wèn)題。碳纖維因其本身的應(yīng)力滯后，使其強(qiáng)度總不能充分發(fā)揮，這是它的局限性所在，也是其成為zui好加固方法的阻礙。

至于其能否被代替，我們不能妄言，一切都是不可知的。我們能做的，只有不斷努力使其加固效果越來(lái)越好。