当混凝土楼、屋盖结构由于刚度不足，导致变形过大、开裂严重而影响使用时，不适合用粘贴碳纤维布的方法加固。研究表明，对于梁、板等横向受力构件，当用碳纤维进行加固时，在正常使用极限状态，碳纤维对结构刚度的提高作用小于10%，或基本没有提高。
当混凝土结构由于抗弯承载力不够，采用碳纤维布进行加固时，加固结构的破坏形态一方面取决于原结构的配筋情况，另一方面取决于碳维的用量。现假设原结构为适筋构件，则加固结构的破坏形态可分为如下三种情况。
上述三种情况中，第三种情况由于碳纤维用量大且强度利用率低，不宜采用。第一种加固方法适用于截面高度较大的梁，第二种加固方法适用于截面高度较小的板或
扁梁。这主要是由于对板或扁梁而言，在碳纤维未达到很高的拉应变时，结构就可能由于变形过大而破坏。具体界限取决于碳纤维极限拉应变和加载方式。
5.1随着纵向粘贴碳纤维布层数的增加，补强加固效果愈加明显，但碳纤维布层数与构件承载力的提高并不呈线性增长关系。随着布层数的增加，构件承载力增长的速度逐渐减慢，粘贴2层以上碳纤维布时，需要考虑一个共同工作折减系数。
5.2碳纤维布的抗拉强度存在尺寸效应，随着纤维布宽度的增长率加大，织物极限拉应力有一定的降低。由于不同种类碳纤维的力学性能不同，所以尺寸效应系数应根据实际碳纤维布的种类确定。
某多层钢筋混凝土框架仓库工程，柱网尺寸6m×6m，柱高4.5m，截面为600mm×600mm，柱的四个角设计为R=50mm的圆角。多层
框架采用商品混凝土浇注，当主体结构施工到5层楼面时，发现3层部分框架柱混凝土强度低于设计值，随后对整层每根柱混凝土进行现场回弹强度检测，回弹结果
6.2一次加固后不需考虑今后使用过程中的维护。虽然碳纤维加固费用比粘钢加固要高，但其施工速度快（这次加固从施工准备到完成仅用了2d）。可节约施工费用，还具有长远的综合效益。
6.3加固完成后2年内的4次观测表明，加固柱底部和上部测点均未发生变化，粘贴碳纤维加固部位的小锤敲击声固定音频无变化。[摘要]
在加固混凝土结构中,碳纤维加固法经过实践,已取得了较好的经济效果和技术效果,本文通过碳纤维加固技术特点,材料特性等论述,指出了碳纤维加固技术特点,材料特性等的论述,指出了碳纤维加固方法的适用性,使用效果及注意事项等。来自中国灌浆料网48
[关键词] 碳纤维 加固 混凝土结构
1前言
混凝土结构设施的维护,修复和加固已成为当今面临的紧迫课题。用传统材料进行加固往往效率相对较低,要求机械化的程度较高,而且通常出现加固后耐久性差的问题。由于碳纤维布具有高强高效,耐腐蚀、自重轻等优点,用其加固钢筋混凝土结构技术已得到推广应用。
2碳纤维加固的技术特点
碳纤维有很多种类;其中PAN碳纤维具有优异的物理力学性能、良好的粘合性、耐热性及抗腐蚀性等特点，用于建筑结构补强加固的碳纤维的材料，其强度一般为建筑用钢材的十几倍，弹性模量与建筑钢材在同一水平并略有提高，是一种优良的结构加固用材料。
与其他加固方法比较，碳纤维加技术具有明显的技术优势。
2.1高强、高效。纤维材料具有优异物理力学性能,在对混凝土结构进行加固补强过程中可以充分利用其高强度、高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性,改善其受力性能,达到高效加固的目的。
2.2耐腐蚀性能及耐久性。碳纤维材料的化学性质稳定，不与酸碱盐等化学物质发生反应，因而用碳纤维材料加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐久性，解决了化学腐蚀问题。
2.3不增加构件的自重及体积。碳纤维布质量轻且厚度薄，经加固修补后的构件，基本上不增加原结构的自重及尺寸，故不减少建筑物的使用空间。
2.4适用面广。碳纤维布是一种柔性材料，可任意裁剪，可广泛应用于各种结构类型、结构形状和结构中的各种部位，且不改变结构形状及不影响外
观。同时，对于其他加固方法无法实施的结构和构件，诸如大型桥梁的桥墩、桥梁的桥板，以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等，碳纤维加固技术都能顺利地解
决。
2.5便于施工。将碳纤维材料用于加固混凝土结构。在施工现场不需要大型的施工机械，占用施工场地少，而且没有湿作业，因而工效很高。
3碳纤维片材的材料特性
碳纤维片材（CERP systems)是碳纤维片及碳纤维板的总称。碳纤维加固钢筋混凝土结构所涉及的材料主要有两种，一是碳纤维片材，二是配套粘结材料。
3.1碳纤维片材（CERP）
3.1.1
碳纤维是一种碳含量超过90%的纤维状碳材料，是以有机纤维一聚丙烯腈（PAN）纤维，粘胶纤维，沥青纤维等原料在不活泼的气体中经2000℃到
3000℃碳化，石墨化等高温固相反应制成的具有轻质，高强，高弹性模量，耐腐蚀的高性能无机纤维。它的比重一般为1.70-1.80g/cm3，
热膨胀系数接近于零，抗拉强度比钢筋大10倍，弹性能模量比钢筋大1.8-2.6倍，而密度仅为钢筋的1/5。抗腐蚀性能强，不产生电化学腐蚀，且在氯离
碳纤维片材是采用固化的热固性树脂（通常指环氯树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。根据纤维排列方向又可将片材分为单向纤维片材和双向纤维片材。
3.1.2目前结构加固、改造与修复技术现状通常可分钢筋混凝土增厚法、体积预加法、片材加固法及隔震、消震法。CERP片材料加固法具有相对
密度小，疲劳强度高、耐久性好、耐久性好、耐磨损，施工方便，造价低等特点，且不受施工条件限制基本上不影响原结构的外形。采用FRP抗弯加固混凝土梁的
高，约65%-95%，满足强弯弱剪的抗震要求。几种加固方法的比较表，见表1
表1 几种加固方法的比较来自中国灌浆料网48
方法
钢筋混凝土增厚法
体外预应力法
外包钢和钢板张贴法
隔震法
CERP片材粘贴法
增加体积
大
小
小
大
小
增加重量
大
小
大
小
小
施工时间
长
较少
较长
较长
短
施工人数
多
多
多
多
多
施工空间
大
大
大
大
小
大型机械
需要
需要
需要
需要
不需要
抗腐蚀耐久性
差
差
差
差
良好
3.2粘结材料
3.2.1采用碳纤维片材对混凝土结构进行加固修复时，应采用配套树脂类底层树脂，找平材料，浸渍树脂或粘贴树脂进行加固修复。底层树脂的作用
是增强加固表面混凝土与找平材料或粘贴树脂界面粘结强度。找平材料的作用是使加固表面平整度符合规定要求，并与底层树脂及浸渍树脂具有可靠的粘结强度。浸
渍树脂是粘结碳纤维布的主要粘结材料，粘结树脂是粘结碳纤维板的主要粘结材料，其作用是碳纤维片材与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。
3.2.2粘结树脂有环氧树脂体系和不饱和聚脂体系等，目前应用最为广泛的是环氧树脂体系，具有良好的加工性，高度的粘合力，收缩性低，稳定性好，吸水率低，机械强度高等优点。其主要性能指标见表2
表2 环氧树脂机械性能指标
抗拉强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗压强度/MPa
杨氏模量/MPa
抗冲击强度Kg.f.cm/MPa
40-70
90-120
87-174
2320-3480
10-20
4碳纤维加固方法的适用性
４.1刚度问题
当混凝土楼、屋盖结构由于刚度不足，导致变形过大、开裂严重而影响使用时，不适合用粘贴碳纤维布的方法加固。研究表明，对于梁、板等横向受力构件，当用碳纤维进行加固时，在正常使用极限状态，碳纤维对结构刚度的提高作用小于10%，或基本没有提高。
４.2碳纤维抗弯加固的适用范围
当混凝土结构由于抗弯承载力不够，采用碳纤维布进行加固时，加固结构的破坏形态一方面取决于原结构的配筋情况，另一方面取决于碳维的用量。现假设原结构为适筋构件，则加固结构的破坏形态可分为如下三种情况。
4.2.1碳纤维用量较少。破坏时受压区边缘混凝土压碎，受拉钢筋屈服，碳纤维可以达到较高的拉应变
4.2.2碳纤维用量适中。破坏时受压区边缘混凝土压碎，受拉钢筋屈服，碳纤维可达到某一中等拉应变。
4.2.3碳纤维用量较多。破坏时，受压区边缘混凝土压碎，受拉钢筋屈服，碳纤维拉应变很低。
上述三种情况中，第三种情况由于碳纤维用量大且强度利用率低，不宜采用。第一种加固方法适用于截面高度较大的梁，第二种加固方法适用于截面高度较小的板或
扁梁。这主要是由于对板或扁梁而言，在碳纤维未达到很高的拉应变时，结构就可能由于变形过大而破坏。具体界限取决于碳纤维极限拉应变和加载方式。
5使用效果及注意事项
5.1随着纵向粘贴碳纤维布层数的增加，补强加固效果愈加明显，但碳纤维布层数与构件承载力的提高并不呈线性增长关系。随着布层数的增加，构件承载力增长的速度逐渐减慢，粘贴2层以上碳纤维布时，需要考虑一个共同工作折减系数。
5.2碳纤维布的抗拉强度存在尺寸效应，随着纤维布宽度的增长率加大，织物极限拉应力有一定的降低。由于不同种类碳纤维的力学性能不同，所以尺寸效应系数应根据实际碳纤维布的种类确定。
5.4使用碳纤维布替代纵向受拉钢筋加固补强钢筋混凝土构件，可有效提高构件的正截面承载力。
5.5与未加固的构件相比，碳纤维布加固的钢筋混凝土构件出现裂缝相对较晚，且发展缓慢，数量较多，裂缝宽度也远小于未加固构件，形成主裂缝的数量也明显减少。
5.6构件混凝土强度较低时，经过碳纤维布加固后，其受弯承载力的高明显，可达15%。
6工程实例
某多层钢筋混凝土框架仓库工程，柱网尺寸6m×6m，柱高4.5m，截面为600mm×600mm，柱的四个角设计为R=50mm的圆角。多层
框架采用商品混凝土浇注，当主体结构施工到5层楼面时，发现3层部分框架柱混凝土强度低于设计值，随后对整层每根柱混凝土进行现场回弹强度检测，回弹结果
6.1碳纤维加固后，基本看不出被加固的痕迹，其截面几何尺寸仅比原设计增大2--7mm。
6.2一次加固后不需考虑今后使用过程中的维护。虽然碳纤维加固费用比粘钢加固要高，但其施工速度快（这次加固从施工准备到完成仅用了2d）。可节约施工费用，还具有长远的综合效益。
6.3加固完成后2年内的4次观测表明，加固柱底部和上部测点均未发生变化，粘贴碳纤维加固部位的小锤敲击声固定音频无变化。