碳纖維加固案例分析摘要**，碳纖維加固技術(shù)以其高強度、輕質(zhì)、耐腐蝕等特性，在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域得到廣泛應用，本文通過實際案例分析，展示了碳纖維加固的顯著效果，某橋梁因長期承載及環(huán)境因素導致結(jié)構(gòu)受損，采用碳纖維布進行加固后，不僅顯著提高了橋梁的承載能力，還有效延長了其使用壽命，施工過程中，碳纖維布的粘貼密實、無空鼓，且對原結(jié)構(gòu)影響小，體現(xiàn)了該技術(shù)的優(yōu)越性，碳纖維加固還具有施工便捷、周期短等優(yōu)點，為類似工程提供了寶貴經(jīng)驗。

一、某工程樓板碳纖維加固案例

• 工程背景與加固原因
  • 在某工程中，由于建筑功能發(fā)生變化，樓板活荷載增大。經(jīng)計算復核，既有樓板配筋里部分樓板上鐵鋼筋配筋不足，所以需要進行加固。加固方采用粘貼碳纖維法進行加固。此案例加固計算采用設(shè)計軟件計算和EXCEL表格分別進行。
• 碳纖維加固法適用范圍
  • 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。要求被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)強度不得低于1.5MPa。
• 參考規(guī)范與材料要求
  • 參考規(guī)范：《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》(GB50367 - 2013)。
  • 材料要求：碳纖維材料本身性能要求詳見《混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范》GB5067第4.3的內(nèi)容；貼用結(jié)構(gòu)膠要求詳見國家標準《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728第4.2.2條的要求。材料具體要求可加入學社聯(lián)盟（掃碼咨詢）。
• 設(shè)計規(guī)定要點
  • 方法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；被加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C15；外貼纖維復合材加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，應將纖維受力方式設(shè)計成承受拉應力作用；粘貼在混凝土構(gòu)件表面上的纖維復合材，不得直接暴露于陽光或有害介質(zhì)中。
• 本案例加固要求
  • 經(jīng)承載力復核，1軸 - 6軸X方向支座上鐵需要加固，支座最大彎矩為19.2KNm/m；經(jīng)承載力復核，B軸Y方向支座上鐵需要加固，支座最大負彎為13.0KNm/m。

二、涵洞蓋板碳纖維加固案例

• 病害產(chǎn)生原因
  • 施工質(zhì)量問題：涵洞建設(shè)施工時存在質(zhì)量問題，蓋板鋼筋保護層厚度不夠，混凝土震搗不密實，經(jīng)常年使用，表層混凝土容易風化脫落，形成露筋。
  • 防水層失效：蓋板防水層開裂失效，雨水不斷滲入與蓋板混凝土的主要成分硅酸鈣發(fā)生水化反應，形成游離鈣、硅酸和氫氧根，在毛細壓作用下混凝土中的鹽份被水帶出淤積于混凝土表面，進一步與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應，在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊。
• 施工方案選擇
  • 傳統(tǒng)方案：鑿除并清洗干凈原有蓋板混凝土表面的劣化層后，附著施工增加一定厚度的鋼筋混凝土保護層或噴射鋼纖維混凝土和外包鋼板，達到加固目的。但涵洞孔徑較小，機械設(shè)備在窄小空間內(nèi)難以展開，若采用該方法加固涵洞蓋板工程，施工難度大，人員和設(shè)備需求多，預計工期10個月，且新舊混凝土界面粘結(jié)強度不高，真實受力狀況難與設(shè)計預想相符。
  • 碳纖維加固方案
    • 技術(shù)發(fā)展：碳纖維用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固始于七八十年代的美國、日本。日本阪神大地震及中國臺灣“9.11”地震后，被廣泛用于震后建筑重建和補強。我國起步較晚，但發(fā)展迅速，已有許多橋梁加固成功實例，如南京機場路高架橋空心板補強修復、盧溝新橋的補強修復工程等。
    • 工作原理、特點及優(yōu)越性
      • 利用專門配制的粘結(jié)劑將碳纖維片粘貼在混凝土構(gòu)件需補強加固部位表面，使混凝土與碳纖維片形成一體共同工作。
      • 碳纖維復合材料力學性能優(yōu)越，抗拉強度是普通Ⅱ級鋼筋抗拉強度的10倍以上，彈模與鋼材相當；具有良好的耐腐蝕性及耐久性，適合沿海地區(qū)；單位體積重量僅為鋼材的l/4左右，制成板狀后厚度僅為1.4mm左右，幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和改變截面外形。
      • 碳纖維布是柔性材料可任意裁剪，能有效封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，不改變結(jié)構(gòu)形狀及外觀，適合涵洞蓋板這類施工面較小的工程；施工簡便、工序簡單，自重較輕，可用小型電動工具操作，操作空間要求寬松，可在傳統(tǒng)技術(shù)無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實施。
• 施工工序
  • 施工準備：認真閱讀設(shè)計圖紙，根據(jù)實際情況擬定施工計劃，備齊施工所需的各種材料及機具。
  • 混凝土表面處理：清除涵洞蓋板底面剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，較大面積劣質(zhì)層鑿除后用環(huán)氧砂漿修復；用混凝土角磨機、砂紙等除去混凝土表面浮漿、油污等雜質(zhì)，將面層打磨平整，凸起部位磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處倒角處理并打磨成圓弧狀（R≥20mm）；用吹風機清理干凈并保持干燥。
  • 配置、涂刷底膠：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；用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后進行下一工序施工（一般固化時間為2 - 3d）。
  • 配置找平膠（FE膠）并找平面層：混凝土蓋板表面凹陷部位用FE膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位用FE膠填補，轉(zhuǎn)角處用FE膠修補成光滑的圓?。ò霃讲恍∮?0mm）。
  • 粘貼碳纖維片材：按尺寸裁剪碳纖維布，調(diào)配、攪拌粘貼碳纖維材料的加固**膠（FR膠），攪拌至色澤均勻，用滾筒刷均勻涂抹于待粘貼部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，確定粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，將碳纖維布拉緊展平并鋪在涂有FR膠基面上，用特制滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，使FR膠充分浸透碳纖維；碳纖維沿纖維方向的搭接長度不小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維固定；多層粘貼重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥進行下一層的粘貼。
  • 保護：在后一層碳纖維的表面均勻涂抹FR膠（厚度為1 - 2mm），在加固后的碳纖維表面噴防火涂料進行保護。

碳纖維加固成本效益分析

碳纖維加固與傳統(tǒng)方法對比

碳纖維加固后的維護與檢測

碳纖維加固技術(shù)最新研究進展