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随着经济的飞速发展、人们对生活品质要求的不断提高，结构加固的重要性日益凸显而出。近年来，我国结构加固行业受到了高度的重视，新型加固技术与加固材料也在不断涌现。碳纤维布加固与粘钢加固，是如今加固技术中受瞩目的两种方法，二者在诸多方面都有相似之处，那么在实际的应用之中，能否互相替换呢？碳布与粘钢的相似之处，可以从适用范围上说起。碳布与粘钢同样可用于受弯构件、大偏心受压构件与受拉构件，例如在梁底粘贴碳布或者钢板，均可提高结构承载力，达到加固补强的目的。另外，从原理上来看，碳布与粘钢都是利用结构胶将碳布或钢板粘贴至混凝土基材上，令加固材料与基材形成整体共同受力。从施工流程看，碳布与粘钢也十分相似。两种方法都受结构胶影响较大，若结构胶质量不合格，加固材料会与基材剥离，产生安全隐患甚至造成事故。同时两种方法加固前均需要卸载，未进行卸载或卸载不彻底都会产生二次受力，造成加固材料受力滞后。除此之外包括表面处理、施工温度等都有高度的重合。事实上，碳纤维布与钢板在结构加固中起到的作用，可以等同为增加钢筋混凝土结构中的配筋率。因此，在一定程度上，碳纤维布加固与粘钢加固可以相互替换。按照规范中要求的设计值，我们可以进行简单的对比，规范中I级300g碳布重要构件的设计值为1600MPa，Q235钢板的设计强度取215MPa，也就是说，在材料宽幅相同的情况下，可以大体认为厚度1mm碳纤维布与厚度8mm钢板加固效果相似。如果仅凭借上面的结果，就认为碳布加固效果远高于粘钢，那就大错特错了。强度等级不同的碳纤维布厚度也不相同，加固中采用的I级300g碳布也不过0.167mm。虽然碳纤维布加固中存在多层加固的情形，但多不允许超过四层且从第二层起加固效果就会发生折减，与5mm厚钢板的加固效果相比还是存在差距的。上述对比情况是出于理想的角度，若想实际替换，则还需要进行详细的计算求证。碳布与粘钢的替换还有很多需要考虑的事宜，二者弹性模量相近，抗拉强度却相差较高，因此若要充分发挥碳纤维强度，就需要原有结构能够产生较大的变形。因此，当原结构卸载不明显或结构变形较小时，粘钢加固要明显优于碳纤维加固。碳布与粘钢，适用环境也不完全形同。碳纤维布除了具有较高的强度之外，耐磨耐腐蚀也是其优点之一。从材料自身角度看，碳纤维布不会锈蚀，对于长期处于恶劣环境下的混凝土结构，将是更好的选择。另外，同规模的加固工程，粘钢施工的造价，可能会达到碳布加固的2-3倍，需要引起注意。综上所述，碳纤维布加固与粘钢加固的确能够替换，前提是经过慎重考量且符合实际要求。卡本提醒大家，加固设计、方案的改动，一定要经由专业人士设计、审核与终确定，切莫随意而为，忽视结构生命安全。碳纤维布轻质高强、适用面广、施工方便快捷等优点不言而喻，因而碳纤维布加固法作为一种新型的、技术含量高的结构加固技术，在加固领域得到广泛应用，具有很大的推广价值和社会经济效益。本文将碳纤维布加固技术与传统的几种加固技术进行了分析，并且全面阐述了碳纤维加固的优点和在工程应用中需注意的几点不足。另外，本文还将碳纤维布加固与粘钢加固进行对比换算，并提出在不同条件下选用不同加固方案。目前，钢筋混凝土结构己成为现代建筑、构筑物常用的结构形式，成为我国乃至世界各国占主导地位的建筑结构，在我国经济建设中发挥着不可代替的作用。因此，确保钢筋混凝土结构的安全使用具有重大的现实意义。但是由于自然灾害、年久失修以及人为因素、荷载等级提高和设计规范修订等原因导致建筑结构承载力不足，影响正常使用和安全运行，须对其进行加固处理；加之一些结构工程中混凝土的质量不尽理想，致使加固维修问题更为突出，己成为经济建设的沉重负担并制约了进一步的发展。加固改造具有三个突出的优点：投资少、工期短、省空间，这些都会带来显著的经济效益，特别是时间和空间的节省，对工业生产和商业活动来讲，在效益方面往往起着决定性的作用。对承载力不足的工程结构进行修复加固，不仅可以使的生命及财产得到保障，还可以尽可能地发挥既有结构的作用，缓解人力、物力、资金紧张的情况，使资金投到需要的地方。碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，下称CFRP,常以碳纤维布的形式出现），具有优异的物理力学性能、耐久性及抗腐蚀性等特点。该材料是在日本发明的，早应用于航空航天，国外早对纤维加固修复混凝土结构技术进行研究的是德国IBMB研究院和瑞士的EMPA实验室，日本、韩国和美国紧随其后，碳纤维塑料对钢筋混凝土进行修复加固在发达国家已成为一项成熟技术②。与传统加固方法比较，碳纤维增强塑料具有明显的技术优势，主要体现在③：1）强度高、延性好碳纤维布具有优异的物理力学性质，抗拉强度2500-4500MPa（是普通钢材的10倍左右），弹性模量是普通钢材的1-2倍。以其强度来提高承载力，以其高弹性模量来改善结构的延展性，从而达到加固的目的。2）耐久性和耐腐蚀性好由于其固有的化学特性，致使碳纤维布能够抵抗一般酸碱盐的腐蚀，有良好的耐腐蚀性和耐久性，而且其本身还可以起到对内部混凝土结构的保护作用，间接增加了混凝土保护层，从而达到双重效果。3）不增加构件的自重及体积碳纤维布质量轻，厚度薄，粘贴后基本不增加结构自重和尺寸，不影响建筑物的有效使用空间和外观。4）适用面广碳纤维布是一种柔性材料，可以方便地裁剪，所以这种加固技术可以广泛适用于各种结构类型（如桥梁、隧道、涵洞、烟囱等）、各种结构形状（如矩形、圆形、曲面结构等）、各种结构部位（梁、板、柱、节点、拱、壳等），且不改变结构形状及不影响结构外观，这是传统加固方法所不具有的。5）施工便捷高效碳纤维布加固，无大型机具，没有湿作业，占用场地少。施工工效高，粘贴碳纤维法是粘贴钢板施工工效的4-5倍。施工质量易保证，碳纤维预浸料轻质柔软，易贴附，即使被加固的结构表面不是非常平整，也可以保证很高的粘贴率。碳纤维布的这些特点，为建筑结构的加固提供了技术支持，决定了碳纤维加固技术具有很大的经济价值和社会效益。现代建筑中，粘钢加固和碳纤维加固应用较多，此处将两种加固方法进行对比：碳纤维布轻质高强，厚度为0.111-0.167mm，抗拉强度高，为普通钢材的8-10倍，但各向异性，即抗拉强度高但抗剪强度低；施工更为简便，施工速度为粘钢的2-3倍。钢板的物理力学性能为各项同性，受力性能好；施工时需夹具和施工机具， 施工工序和施工操作性较碳纤维布复杂。下表中，我们对碳纤维布与钢板进行换算，通过分析得出：对于普通小荷载结构或构件，其补强所需面积较小，粘贴碳纤维布1-2层即可满足要求时，优先选用粘贴碳纤维布加固，其经济性和施工操作性优势明显：而当结构或构件补强所需面积较大时，即粘贴碳纤维布超过2-3层时，优先选用粘钢加固方案，可大幅提高结构的承载力或受力性能，并取得良好的经济性。随着我国经济建设地迅猛发展，各类建筑结构的适用性和安全性被广泛关注，如何在确保安全的前提下，低投资带来高回报，成为新时代的焦点。以医院等公共建筑为例，新的医疗设备或者结构功能调整，对原有结构提出了需求，如何在短的时间内达到要求，尽可能减少对社会的损失，都值得我们认真思考。碳纤维布具有强度高、延性好、耐腐蚀和耐久性好、适用面广、施工便捷等优点，在建筑加固中具有广阔的前景。随着科技的不断进步，新的加固材料、新的加固技术，必将为建设注入新的色彩。建筑加固改造是随着建筑业的发展而发展起来的，加固工程领域广泛，涵盖了房屋、桥梁、道路、隧道等各个不同的工程领域，是一个新型的朝阳行业。当然，加固方法也是有很多种，碳纤维加固、粘钢加固、植筋加固法等，其中，以碳纤维布加固居多。碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术，已经得到较为广泛的应用，并已产生较大的经济效益;在混凝土结构的加固中，碳纤维布主要是分担钢筋的受力，即碳纤维布的主要作用是提高结构构件的抗拉强度。随着建筑由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补建筑裂缝，碳纤维加固法加固效果好，高强高效，适用面广，质量易保证，耐腐蚀及耐久性能，且这项技术具有施工简便快捷、安全可靠、耐久性好，能适应各种复杂的结构外形，不影响原结构的外观等诸多优点，碳纤维布补强技术将有广阔的应用前景。碳纤维加固修补技术具有如下的优越性：（1）优异的力学性能，可有效地应用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展、增加结构的延性。（2）优异的化学稳定性，使经过补强和维修的结构具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力；具有足够的适应气温变化的能力。易子外加防火涂层后有效地防火。可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命，这是包钢方法不可比拟的。（3）材料的轻质高强，可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以不计。这是传统方法做不到的。（4）施工工序简单，可用小型电动工具操作，不像传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。因而可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。而且进度快、工期短，更能在持续交通有振动的情况下操作。从而大大缩短工程停工、停止运营或断路施工的时间，极大地降低经济损失和社会影响。碳纤维加固是建筑加固中经常用到的加固材料，随着社会的发展及技术的日益提高，碳纤维加固技术也越来越成熟，但是其对于加固用碳纤维胶和碳纤维自身的材料要求始终严格。《混凝土加固设计规范》GB50367-2011 中规定，对使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构、构件，尚应定期检查其工作状态。且次检查时间定为投入使用后的6~8年。粘贴碳纤维布施工：1.碳纤维布采用0.167mm厚，弹性模量不小于230000MPa。结构胶应为A级胶。2.碳纤维布及碳纤维板材要求有出厂合格证，底胶，找平材料，浸渍树脂必须为同一厂家并按厂家要求配制。3.施工程序1）清除被加固梁表面的剥落，疏松，蜂窝，腐蚀等裂化的混凝土，露出结构层。2）转角粘贴处进行倒角处理，并打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。3）当碳纤维布沿纤维受力方向需要搭接时，其搭接长度不应小于100mm，当采用多层碳纤维布加固时。各条或各层之间的搭接位置宜相互错开。4）将底层树脂均匀涂抹于粘贴混凝土表面,在树脂表面指触干燥后，立即对混凝土表面凹陷部位用找平，材料填补平整,且不应有棱角；在找平材料指触干燥后，立即涂抹浸渍树脂，用特制滚筒将按设计要求尺寸裁剪的碳纤维布沿纤维方向多次滚压，挤除气泡。使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。 5）检验及验收a施工前，应确认碳纤维片材及配套粘结材料的产品合格，产品质量出厂检验报告。b施工过程中应严格按照上述规程有关条款进行各工序隐蔽工程的检验与验收。c碳纤维片材实际尺寸应不少于设计量，位置偏差不应大于10mm。d当碳纤维布的空鼓面积小于10000mm2时，可采用针管注胶的方式进行补救。空鼓的面积大于10000mm2 时，应将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接粘贴上等量的碳纤维。
