改造工程中應用碳纖維加固技術初探
碳纖維加固技術的特點
碳纖維加固技術是用環氧樹脂粘結劑將碳纖維布沿受拉方向或垂直裂縫方向粘貼在待補強結構上，使貼片與原有結構構件共同受力，從而提高結構的抗彎、抗剪能力。碳纖維加固包括碳纖維布、板加固兩種。碳纖維加固具有諸多特性：一是抗拉強度高，在加固修補結構構件時可以提高其承載力，改善其受力性能。二碳纖維布自身重量輕，基本不增加結構自重及截面尺寸。三使用碳纖維加固后能大大提高結構的耐腐蝕性及耐久性。四施工方便快捷、省力節時、施工質量易于保證。五碳纖維加固為柔性加固，不影響原主體結構的剛度，不用考慮整體結構的應力重分布，只需對局部構件進行加固修復。
碳纖維加固技術的優勢及其注意事項
1. 碳纖維加固技術的優勢
碳纖維加固技術與傳統的加固方法加大混凝土截面或粘鋼混凝土補強相比具有如下優越性：第一適用范圍廣，可用于不同類型的混凝土結構構件，如板、梁、柱、墻、節點等；可用于不同的受力形式加固，如抗彎和抗剪的加固，受壓構件如柱子也可以通過環包的形式提高混凝土的約束，從而其抗壓強度；可用于不同類型的結構如混凝土構件、鋼結構、木結構。第二綜合造價低，碳纖維盡管材料單價較貴，但由于材料用量少、工期短、用工數量少，故總投資成本仍比較低。第三加固效率高和應用時間長，施工時間短并且不需要大型的機械器具，施工工效比其它加固方法高，同時碳纖維布的材質耐腐蝕，故能長期使用，這對處于侵蝕性環境中的結構耐久性十分有利。第四施工速度快和施工干擾小，小型的施工機械，操作起來簡單；其施工占用場地少，且基本不增加既有結構的截面, 故對原有房屋使用妨礙最小。
2. 碳纖維加固技術的注意事項
采用粘貼碳纖維片材進行結構加固時，應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。碳纖維加固不適用于素混凝土結構構件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于國家現行混凝土結構設計規范規定的最小配筋率；且其加固的混凝土結構長期使用的環境溫度不應高于60°C。
三、碳纖維加固在改造工程中的應用及實例
在我國，碳纖維加固技術的應用領域比較廣泛，隨著加固工程的逐漸增多，新版混凝土結構設計規范的3.7章特定明確了即有結構的設計原則。
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我國建國后修建的大批房屋已接近設計基準期，且由于以往的規范對建筑的結構耐久性重視不夠，使許多建筑“未老先衰”，必須對其采取有效措施，對結構進行修復加固。
?。ǘ┙ㄖO施對碳纖維加固技術的需要
近年來隨著建筑使用功能日異復雜，一些建筑的原設計用途滿足不了新業主的要求，結構的實際使用活荷載會比原設計大，這時結構就必須進行局部加固才能滿足規范要求。
?。ㄈ┛拐鸺庸虒嶒灲庾x碳纖維加固技術的修復功能
隨著我國對抗震要求的逐漸提高，一些舊建筑滿足不了新的抗震設計標準，國家規定的一些重要建筑（如中小學校）需加固補強。對碳纖維加固技術的加固和修復的實操過程和效果解讀，可以用一個抗震加固的實驗來說明。用碳纖維材料包裹鋼筋混凝土柱，使纖維方向與柱軸線相垂直，可以有效提高柱的延性和承載力，增加其抗震耗能能力。另外，剪力墻作為主要抗側力構件，其破壞形態主要是受彎延性破壞或受剪脆性破壞。用碳纖維來加固剪力墻，只要方法適當，也可顯著提高其延性和承載力。因此，鋼筋混凝土結構的抗震加固是碳纖維材料應用的一個有效領域。
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近年來，我國碳纖維加固技術的應用主要集中于工業和民用建筑，而且在北京、上海、天津、江蘇等地應用較多。對其加固修復的效果，有諸多實例來說明。在廈門安養中心立面改造工程中就使用了碳纖維布加固；其由于立面變化，外墻荷載增加較多，導致許多外圍框架梁配筋不足，現取一跨JWKL6示意，其左端支座原計算配筋值為6cm2實配3φ16（三級鋼），增加荷載后計算得出配筋值為10cm2，支座彎矩設計值為160KN/M2,已有梁配筋已經不能滿足規范要求，需進行加固。根據混凝土結構加固設計規范的9.2.3條，考慮二次受力影響，可以計算得出梁支座需粘兩層碳纖維布，其厚度為0.167mm。加固圖表示如下圖：
四、碳纖維加固存在的缺點
碳纖維加固技術的雖然廣泛應用，但其自身還存在了一些不足，主要如下1：用碳纖維進行加固時，由于碳纖維本身屬預柔性材料，需要通過結構膠與被加固結構粘結，要求被加固結構構件混凝土強度等級不得低于C15，才有可能發揮碳纖維的加固效果，且混凝土表面處理要求比較嚴格。2：僅能提高梁的受拉、受剪承載力，受壓不能提高，當梁受壓區高度不足時，不能加固。3：防火性能較差，僅靠外面的砂漿保護層防火。4：對施工人員的要求較高，施工時均要求專業施工隊伍。5：沒有相應的比較成熟的計算軟件，設計人員設計比較麻煩。
結語：
目前國內采用的傳統加固補強技術比較落后,施工方法比較復雜, 設備繁多且受場地因素限制。碳纖維加固技術在這一領域的使用還較少，有很大的開發潛力。隨著《結構加固修復用碳纖維片材》GB/T 20490-2008及混凝土結構加固設計規范（2006版）執行，規范對碳纖維布加固設計做了詳細規定，這些都將有利于碳纖維加固技術的推廣。
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