点击图片查看原图
碳纤维复合加固的现状及展望
根据对粘钢及粘贴碳纤维加固性能的研究发现，这两种加固方法均各有其优点和不足：碳纤维加固后梁的承载力有明显提高，碳纤维布层数越多，梁的承载力提高幅度越大。但对构件的刚度有一定的影响。与普通钢筋混凝土受弯构件相比，对CFRP加固构件，无论其最后是哪一种破坏形式，加固后截面的延性大幅度降低，同时由于纤维材料的脆性性能，其破坏具有一定的突然性。而对于粘钢加固，可以明显提高梁的刚度及梁的极限承载力。钢板越厚，承载力越大，但由于钢板并不如CFRP 柔软，且加固用钢板厚度也不宣过大，故在粘结时对粘钢的层数有一定的限制，一般不超过二层。
因此，如采用CFRP 与钢板的复合加固方式可弥补单一材料加固方法的不足，一方面能满足构件承载力提高的要求，另一方面也可以解决对CFRP 材料的错固，改善被加固构件的延性，使施工过程更便捷。
但笔者发现目前的研究尚存在以下问题：
(1) 受力模型有待进一步完善。构件在加固后结构体系受力复杂：加固后的结构多半属于组合结构或组合截面，新旧两部分共同工作，因此结构受力程度，以及新旧材料的结合情况和施工措施等都对加固结构的受力性能有相当大的影响，因此分析难度很大。一般情况下，加固结构属于二次受力结构，新旧两部分存在着应变和应力不同步发展的现象，新加部分材料的潜力有时得不到充分利用。另外，对部分构件的加固有时还会改变结构体系的刚度分布，便加国后结构体系在外力作用下受力的分配模式发生改变，可能会出现一些新的薄弱环节。现有文献的研究多集中于一次受力，且构件都是在完好的状态下进行加固的，这与实际情况下，构件受力甚至己产生裂缝的状态不符。
(2) 大多数文献资料都仅限于对受拉区的加固，而对粘接锚固可靠的粘纤维加固受弯构件，其正截面可能产生纤维拉断破坏或混凝土压碎破坏两种破坏形态。截面的破坏状态与截面的配筋量、外贴纤维的用量以及混凝土的强度等级有关。在混凝土强度和原有配筋率不变的情况下，当纤维配置率较小时，截面的破坏是以纤维拉断破坏为标志，随着碳纤维配置率的增大，截面将产生界限破坏，即在纤维拉断的同时混凝土压碎，当纤维配置率继续增大时，截面的破坏以混凝土的压碎为标志。
因碳纤维是对混凝土梁受拉区的加固，所以当纤维配置率较大时，构件受力机理可等同于梁底钢筋配筋量增大的超筋梁。此时的梁在开裂前换算截面的中和轴下移，顶面压应变大于底面拉应变。随着弯矩增加，临近梁的破坏时，顶面混凝土首先达到极限抗压强度。构件最终的表现为受压区混凝土被压碎的脆性1 破坏。所以混凝土受压区的加固也是不可忽视的一个重要问题。
(3) 目前讨论矩形梁加固的资料较多，而T 形梁在工程中应用非常广泛，例如在整体式肋形楼盖中，楼板、梁浇注在一起，应按T形截面梁处理。
综上，笔者认为研究利用钢板和碳纤维各自的特点对T形梁在受压区及受拉区进行复合加固并研究其在二次受力状态下的加固效果应更具有实际的意义。
碳纤维加固工艺原理
构件外部粘贴碳纤维加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征，应用配套树脂将碳纤维材料粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位，以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。外部粘贴碳纤维加固原理与粘贴钢板加固基本相同，是利用其配套树脂的抗剪切强度将混凝能力40%。
楼板碳纤维加固
由于使用荷载发生变化，原有楼板承载力达不到使用要求，需对其进行加固。加固采用板底粘贴碳纤维布法，双向粘贴。加固后抗弯承载力不超过原设计能力40%。由于楼板粘贴部位局部存在不可拆卸的障碍物，纤维布需要断开，采用改变受力途径的做法，即在其两侧加贴碳布进行补强。补粘贴原则：补粘贴布的截面积>断开粘贴布的截面积的1.5倍
碳纤维加固技术原来分析及要求特点
（一）特点
1．高强高效，适用面广，质量易保证。
2．施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，施工占用场地少。
3．耐腐蚀及耐久性能极佳。
4．加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸。
（二）适用范围
1．适用于各种结构类型，各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体，壳体等结构。
2．基层混凝土的强度要求不低于C15。
3．施工环境温度在5～35℃范围内，相对湿度不大于70％。
（三）工艺原理
加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面，利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。
（四）工艺流程及操作要点
1．工艺流程。卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
2．操作要点。
（1）卸荷。加固前对于承受二次荷载的构件不需卸荷，不承受二次荷载的构件必需卸荷，卸荷方式如下：
①对老建筑采用拆除原有的吊顶、顶板装饰层、墙面装饰、地面面层、设备等方法，以达到卸静荷的目的。
②对一些不能卸静荷的构件，可采用千斤顶顶升的方式卸荷；
③卸活荷载。
（2）基底处理。
①混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。
②裂缝部分如有必要应首先进行封闭或灌浆处理。
③用混凝土角磨机、 砂纸等工具除去混凝土表面的浮浆。油污等杂质，构件基面的混凝上要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥10mm）。
④用吹风机将混凝上表面清理干净并保持干燥。
（3）涂底胶（使用材料为FP）。
①按主剂：固化剂＝2：l 的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，电动搅拌器均匀搅拌，根据环境温度决定用量并严格控制使用时间，一般情况下1h 内用完。
②用滚筒刷均匀涂抹于混凝上表面，等胶固化后（以指触干燥为准），再进行下一步施工。一般情况下固化时间为2～3d.（4）用整平材料找平（使用材料型号为FE）。
①混凝土表面凹陷部位要用FE
填平，尽量减少高度差。
②转角的处理也应用FE 将其修补为光滑的圆弧。 h
（5）粘贴碳纤维布（使用材料型号为FR）。
①按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内。
②调配粘贴材料FR 胶（使用方法同底胶FP），然后均匀涂抹于所要粘贴的部位，在搭接处、混凝土拐角等部位要多涂抹一些。
③粘贴碳纤维布，在确定所贴部位无误后剥去离析纸，用特制的滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR 胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。
④在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹FR 胶。碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm。
碳纤维搭接示意图
⑤碳纤维端部固定用粘贴横向碳纤维或粘钢固定。
（6）保护。加固后的碳纤维表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
（五）材料
碳纤维材料（CFRP）加固修补结构所用材料主要为碳纤维材料与粘贴用树脂。材料及性能指标见表
结构加固修补用碳纤维材料（CFRP）主要性能指标
贴CFRP 用树脂主要技术性能指标
