從加固設計、加固施工等多方面了解碳纖維布加固

 常見的結構加固方法有很多，主要為外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材（布、板）加固法、增大截面加固法、預應力碳纖維板加固法等。今天我們將從加固技術、加固設計、加固施工及質量驗收等多方面來解讀碳纖維布加固法（以下簡稱碳布加固）。 

01碳纖維布加固法

一、定義：

碳纖維布加固技術的是利用膠粘劑把碳纖維布粘貼在混凝土受損部位，使之與混凝土基材合為一體，確保二者共同受力。其充分地利用了碳纖維布的良好抗拉強度來達到加固補強受損構件的承載能力和使用功能的目的，以此來提高混凝土構件的承載力，從而減少混凝土構件的變形和控制裂縫擴展。 

二、適用范圍：

碳布加固僅適用于鋼筋混凝土受彎、受拉、軸心受壓、大偏心受壓構件的加固，比如建筑梁、板、柱、墻等的加固補強。

不推薦用于小偏心受壓構件的加固。這是因為纖維增強復合材僅適合于承受拉應力作用，而且小偏心受壓構件的縱向受拉鋼筋達不到屈服強度，采用粘貼纖維復合材將造成材料的極大浪費。

三、技術特點：

1、碳布具有輕質高強的特點，加固后基本不改變原結構外形尺寸，且基本不增加原結構自身重量。

2、碳布加固施工工序簡便，工期較短，有效節省工期和成本。

3、碳布彈性模量較高，加固后對溫度裂縫、銹脹裂縫等微小變形控制效果較好。

4、碳布柔韌性與其他材料相比較好，適合多種形式結構的加固補強。

5、碳布具有耐化學腐蝕、耐酸堿等惡劣環境腐蝕等優點。

四、工藝流程：

以卡本碳布加固施工為例，工藝流程包含定位放線→砼表面處理→涂刷底層浸漬膠→粘貼碳纖維布→沿單向面多次刮壓→涂刷面層浸漬膠→沿單向面多次刮壓→表面防護。

 

02碳布加固技術注意點

下面我們將結合多本規范，對碳布施工常見的一些注意點，進行說明和論證，以便規范我們的施工和設計工作。

1、被加固混凝土構件的現場實測砼強度等級不低于C15，且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1. 5MPa。

那么，為什么要規定混凝土實測強度呢？在《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2013 總則里給出了專業的解釋：

 

同時我們還需要對基面進行處理，棱角打磨（圓弧半徑不小于25mm），干燥處理等，具體請參考《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》GB50550-2010。

 

2、外貼纖維復合材加固鋼筋混凝土結構構件時，應將纖維受力方式設計成僅承受拉應力作用。

3、《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2013 里明確碳布加固長期使用溫度不應高于60℃。但應指出，這是按照常溫條件下，使用普通型膠粘劑的性能確定的。當采用耐高溫膠粘劑時可不受此限制，但應受現行國家標準《混凝土設計規范》 GB 50010 對混凝土結構承受生產性高溫的限值。

 

4、卸載處理：卸載處理的意義在于減少二次受力的影響，即降低纖維復合材的滯后應變，使得加固后的結構能充分利用纖維材料的強度。

 

5、防火要求：

 

03加固計算

1、計算的基本規定（以受彎構件正截面加固計算為例）：

 

當考慮到二次受力影響時，纖維復合材的滯后應變應按下式計算：

 

2、正截面承載力計算：

 

 

3、正截面受彎承載力提高幅度不應超過40%：

鋼筋混凝土結構構件加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度，不應超過40%，并應驗算其受剪承載力，避免因受彎承載力提高后而導致構件受剪破壞先于受彎破壞。這樣規定的目的是為了控制加固后構件的裂縫寬度和變形，也是為了強調“強剪弱彎”設計原則的重要性。

4、碳布粘貼層數不宜超過4層：

纖維復合材的加固量，對預成型板，不宜超過2層，對濕法鋪層的織物，不宜超過4層，超過4層時，宜改用預成型板，并采取可靠的加強錨固措施。

04施工質量驗收

纖維復合材與混凝土之間的粘結質量可用錘擊法或其他有效探測法進行檢查。根據檢查結果確認的總有效粘結面積不應小于總粘結面積的95%。探測時，應將粘貼的纖維復合材分區，逐區測定空鼓面積(即無效粘結面積)；若單個空鼓面積不大于10000mm2，允許采用注射法充膠修復；若單個空鼓面積大于或等于10000mm2，應割除修補，重新粘貼等量纖維復合材。

 

 

什么是內聚破壞呢?參考《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》GB50550-2010得知。

 

膠粘劑內聚破壞是內聚破壞的一種，粘接膠的選擇會直接影響碳布加固效果，因此選擇合適的粘接膠尤為重要。這里之所以強調“合適”而非“優質”，因為不僅膠粘劑的質量影響加固效果，膠粘劑和碳布的適配性也同樣影響最終加固效果。

這點在《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2013 總則里也有解釋：