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，因為碳纖維加固構(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

當(dāng)混凝土樓、屋蓋等構(gòu)造因為剛度缺乏，致使變形過大、開裂嚴(yán)重而影響使用時，不適合粘貼碳纖維布加固。研究表明，對于梁、板等橫向受力構(gòu)件，當(dāng)采用碳纖維加固時，在正常運用極限狀況下，碳纖維對構(gòu)造剛度的進(jìn)步作用小于10%，或根本沒有進(jìn)步。

b.碳纖維抗彎加固的適用范圍

當(dāng)混凝土構(gòu)造因為抗彎承載力不行，選用碳纖維布進(jìn)行加固時，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，第三種狀況因為碳纖維用量大且強度利用率低，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。

這主要是因為對板或扁梁而言，在碳纖維未到達(dá)很高的拉應(yīng)變時，構(gòu)造就能夠因為變形過大而損壞。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

對于用碳纖維材料進(jìn)行混凝土構(gòu)造的抗扭加固，目前國內(nèi)外進(jìn)行的研討很少。從混凝土構(gòu)造的受扭損壞機理上看，不管使碳纖維的纖維方向垂直于軸線，還是平行于軸線，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，因為用碳纖維進(jìn)行加固時，一方面構(gòu)件裂縫現(xiàn)已構(gòu)成，裂縫散布現(xiàn)已斷定;另一方面因為碳纖維的極限應(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以上時混凝土裂縫寬度已展開很大，必定開端向其他表面發(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學(xué)校、商場、家庭等進(jìn)行加固，就是為了生命財產(chǎn)的安全。所以，選擇碳纖維布的弟一個要求就是：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，對碳纖維復(fù)合材料安全性鑒定的檢驗項目及合格指標(biāo)做出如下規(guī)定：

按照國家標(biāo)準(zhǔn)對碳纖維布的要求，對自家生產(chǎn)的碳纖維加固材料送往檢測機構(gòu)進(jìn)行檢測，結(jié)果如下：

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

四、碳纖維布加固房屋壽命有多長?

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：

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質(zhì)量也有很大的差異。

目前市場上固定及封邊的編線有熱熔線、棉線、玻璃纖維、尼龍線等。而youzhi碳纖維布，均使用熱熔線。

(熱熔線是一種經(jīng)加熱可熔融的聚合物制成的線狀連結(jié)材料，裝訂時溫度可達(dá)到150℃，好的熱熔線可以耐四五百度的高溫。)而一些無良商家，采用普通棉線代替熱熔線，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)境的惡劣程度對材料的影響

相關(guān)機構(gòu)對碳纖維復(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。試驗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。

試驗結(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、抗拉強度、伸長率)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，對于港口、碼頭等近海水地域的建筑加固，碳纖維因為處于海水浸泡的特殊環(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，也對碳纖維布造成少許傷害。

同時，試驗表明，碳纖維本身對介質(zhì)的耐久性很好，而碳纖維加固對介質(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，但目前無法準(zhǔn)確估量，業(yè)內(nèi)也沒有明確的檢測數(shù)據(jù)能標(biāo)明碳纖維布的使用年限。

但是，國家規(guī)范對碳纖維結(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)的符合國家標(biāo)準(zhǔn)的youzhi碳纖維布，那些劣質(zhì)碳纖維布壽命不僅達(dá)不到50年，還會大大降低建筑的使用壽命，給生命財產(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?

對加固來說，加固方法的選擇沒有zui好，只有更好。碳纖維加固的成熟性多少年來已經(jīng)過無數(shù)大型工程驗證，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，時代在進(jìn)步，社會在發(fā)展，任何產(chǎn)品都需要更新迭代才能適應(yīng)實際工程遇到的問題。碳纖維因其本身的應(yīng)力滯后，使其強度總不能充分發(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越好。