碳纤维布加固混凝土结构的原理与施工技术探讨1

　　1、碳纤维布结构加固技术简介

　　粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。

　　碳纤维增强聚合物(Carbon Fibre Reinforced Poly-mer简称CFRP，也称为碳纤维增强塑料)是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有以下几个优点：a、强度高(强度约为普通钢材的10倍)，效果好;b、加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性;c、自重轻(约200g/m2)，基本不增加结构自重及截面尺寸;柔性好，易于裁剪，适用范围广;d、施工简便(不需大型施工机构及周转材料)，易于操作，经济性好;e、施工工期短(本工程实例仅用一周);因此，碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面已产生较大的效应。

　　碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构，要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可;另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。

　　2、碳纤维布加固的原理

　　用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。

　　3、工程概况

　　某制药厂保太松车间建于1984年，因长期受腐蚀性气体的侵蚀，三根薄腹梁下弦混凝土与钢筋均遭受严重腐蚀，导致保护层混凝土开裂、酥松、剥落，下弦钢筋锈蚀、剥落，钢筋受力截面削弱，危及结构安全，影响工人的生产情绪;经与设计人员一起进行分析比较，选择粘贴碳纤维布进行加固，能防止腐蚀性气体的侵蚀，延长梁的使用寿命。 

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　　4、碳纤维布加固的依据及前提

　　4.1碳纤维布加固的依据

　　⑴某制药厂提供的保太松车间图纸。

　　⑵屋架的腐蚀情况。

　　⑶薄腹梁的实际检测强度。

　　⑷《混凝土结构加固技术规程》。

　　4.2碳纤维布加固的前提

　　首先，利用回弹法对薄腹梁混凝土进行检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度为C30.

　　根据设计图纸，及现场混凝土、钢筋的腐蚀情况，考虑提高下弦的抗拉强度等级，为此，将610mm宽的T700S型碳纤维布裁成两半，分两层粘贴在下弦的底面及两侧(薄腹梁下弦宽度为200mm)，加固后，相当于增加原受拉钢筋面积的46%，弥补了由于原钢筋锈蚀而造成的截面削减，构件的承载力得到加强，而且，总体配筋率ρmin≤ρ≤ρmax ，可以满足使用要求。

　　4.3碳纤维布的设计

　　因梁底宽度为200mm，而碳纤维布的宽度为610mm，兼顾加固时碳纤维布的幅宽效应及下弦的受拉范围，考虑将碳纤维布裁为两半，一层为300mm宽，一层为310mm宽，分两层粘贴在梁的下侧及两面侧边(两侧边高度为50-55mm)，应注意：转角处须处理成圆角(R≥10mm)。