从加固设计、加固施工等多方面了解碳纤维布加固

 常见的结构加固方法有很多，主要为外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材（布、板）加固法、增大截面加固法、预应力碳纤维板加固法等。今天我们将从加固技术、加固设计、加固施工及质量验收等多方面来解读碳纤维布加固法（以下简称碳布加固）。 

01碳纤维布加固法

一、定义：

碳纤维布加固技术的是利用胶粘剂把碳纤维布粘贴在混凝土受损部位，使之与混凝土基材合为一体，确保二者共同受力。其充分地利用了碳纤维布的良好抗拉强度来达到加固补强受损构件的承载能力和使用功能的目的，以此来提高混凝土构件的承载力，从而减少混凝土构件的变形和控制裂缝扩展。 

二、适用范围：

碳布加固仅适用于钢筋混凝土受弯、受拉、轴心受压、大偏心受压构件的加固，比如建筑梁、板、柱、墙等的加固补强。

不推荐用于小偏心受压构件的加固。这是因为纤维增强复合材仅适合于承受拉应力作用，而且小偏心受压构件的纵向受拉钢筋达不到屈服强度，采用粘贴纤维复合材将造成材料的极大浪费。

三、技术特点：

1、碳布具有轻质高强的特点，加固后基本不改变原结构外形尺寸，且基本不增加原结构自身重量。

2、碳布加固施工工序简便，工期较短，有效节省工期和成本。

3、碳布弹性模量较高，加固后对温度裂缝、锈胀裂缝等微小变形控制效果较好。

4、碳布柔韧性与其他材料相比较好，适合多种形式结构的加固补强。

5、碳布具有耐化学腐蚀、耐酸碱等恶劣环境腐蚀等优点。

四、工艺流程：

以卡本碳布加固施工为例，工艺流程包含定位放线→砼表面处理→涂刷底层浸渍胶→粘贴碳纤维布→沿单向面多次刮压→涂刷面层浸渍胶→沿单向面多次刮压→表面防护。

 

02碳布加固技术注意点

下面我们将结合多本规范，对碳布施工常见的一些注意点，进行说明和论证，以便规范我们的施工和设计工作。

1、被加固混凝土构件的现场实测砼强度等级不低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1. 5MPa。

那么，为什么要规定混凝土实测强度呢？在《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013 总则里给出了专业的解释：

 

同时我们还需要对基面进行处理，棱角打磨（圆弧半径不小于25mm），干燥处理等，具体请参考《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010。

 

2、外贴纤维复合材加固钢筋混凝土结构构件时，应将纤维受力方式设计成仅承受拉应力作用。

3、《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013 里明确碳布加固长期使用温度不应高于60℃。但应指出，这是按照常温条件下，使用普通型胶粘剂的性能确定的。当采用耐高温胶粘剂时可不受此限制，但应受现行国家标准《混凝土设计规范》 GB 50010 对混凝土结构承受生产性高温的限值。

 

4、卸载处理：卸载处理的意义在于减少二次受力的影响，即降低纤维复合材的滞后应变，使得加固后的结构能充分利用纤维材料的强度。

 

5、防火要求：

 

03加固计算

1、计算的基本规定（以受弯构件正截面加固计算为例）：

 

当考虑到二次受力影响时，纤维复合材的滞后应变应按下式计算：

 

2、正截面承载力计算：

 

 

3、正截面受弯承载力提高幅度不应超过40%：

钢筋混凝土结构构件加固后，其正截面受弯承载力的提高幅度，不应超过40%，并应验算其受剪承载力，避免因受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏先于受弯破坏。这样规定的目的是为了控制加固后构件的裂缝宽度和变形，也是为了强调“强剪弱弯”设计原则的重要性。

4、碳布粘贴层数不宜超过4层：

纤维复合材的加固量，对预成型板，不宜超过2层，对湿法铺层的织物，不宜超过4层，超过4层时，宜改用预成型板，并采取可靠的加强锚固措施。

04施工质量验收

纤维复合材与混凝土之间的粘结质量可用锤击法或其他有效探测法进行检查。根据检查结果确认的总有效粘结面积不应小于总粘结面积的95%。探测时，应将粘贴的纤维复合材分区，逐区测定空鼓面积(即无效粘结面积)；若单个空鼓面积不大于10000mm2，允许采用注射法充胶修复；若单个空鼓面积大于或等于10000mm2，应割除修补，重新粘贴等量纤维复合材。

 

 

什么是内聚破坏呢?参考《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010得知。

 

胶粘剂内聚破坏是内聚破坏的一种，粘接胶的选择会直接影响碳布加固效果，因此选择合适的粘接胶尤为重要。这里之所以强调“合适”而非“优质”，因为不仅胶粘剂的质量影响加固效果，胶粘剂和碳布的适配性也同样影响最终加固效果。

这点在《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013 总则里也有解释：