碳纖維布輕質(zhì)高強、適用面廣、施工方便快捷等優(yōu)點不言而喻，因而碳纖維布加固法作為一種新型的、技術(shù)含量高的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，在加固領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，具有很大的推廣價值和社會經(jīng)濟效益。本文將碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的幾種加固技術(shù)進行了分析，并且全面闡述了碳纖維加固的優(yōu)點和在工程應(yīng)用中需注意的幾點不足。另外，本文還將碳纖維布加固與粘鋼加固進行對比換算，并提出在不同條件下選用不同加固方案。
目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)己成為現(xiàn)代建筑、構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式，成為我國乃至世界各國占主導(dǎo)地位的建筑結(jié)構(gòu)，在我國經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用。因此，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全使用具有重大的現(xiàn)實意義。但是由于自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素、荷載等級提高和設(shè)計規(guī)范修訂等原因?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)承載力不足，影響正常使用和安全運行，須對其進行加固處理；加之一些結(jié)構(gòu)工程中混凝土的質(zhì)量不盡理想，致使加固維修問題更為突出，己成為經(jīng)濟建設(shè)的沉重負擔(dān)并制約了進一步的發(fā)展。
加固改造具有三個突出的優(yōu)點：投資少、工期短、省空間，這些都會帶來顯著的經(jīng)濟效益，特別是時間和空間的節(jié)省，對工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)活動來講，在效益方面往往起著決定性的作用。對承載力不足的工程結(jié)構(gòu)進行修復(fù)加固，不僅可以使的生命及財產(chǎn)得到保障，還可以盡可能地發(fā)揮既有結(jié)構(gòu)的作用，緩解人力、物力、資金緊張的情況，使資金投到需要的地方。
碳纖維增強塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現(xiàn)），具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐久性及抗腐蝕性等特點。該材料是在日本發(fā)明的，早應(yīng)用于航空航天，國外早對纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實驗室，日本、韓國和美國緊隨其后，碳纖維塑料對鋼筋混凝土進行修復(fù)加固在發(fā)達國家已成為一項成熟技術(shù)②。
與傳統(tǒng)加固方法比較，碳纖維增強塑料具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在③：
1）強度高、延性好
碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性質(zhì)，抗拉強度2500-4500MPa（是普通鋼材的10倍左右），彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強度來提高承載力，以其高彈性模量來改善結(jié)構(gòu)的延展性，從而達到加固的目的。
2）耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學(xué)特性，致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕，有良好的耐腐蝕性和耐久性，而且其本身還可以起到對內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的保護作用，間接增加了混凝土保護層，從而達到雙重效果。
3）不增加構(gòu)件的自重及體積
碳纖維布質(zhì)量輕，厚度薄，粘貼后基本不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸，不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4）適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料，可以方便地裁剪，所以這種加固技術(shù)可以廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型（如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等）、各種結(jié)構(gòu)形狀（如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等）、各種結(jié)構(gòu)部位（梁、板、柱、節(jié)點、拱、殼等），且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，這是傳統(tǒng)加固方法所不具有的。
5）施工便捷高效
碳纖維布加固，無大型機具，沒有濕作業(yè)，占用場地少。施工工效高，粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質(zhì)量易保證，碳纖維預(yù)浸料輕質(zhì)柔軟，易貼附，即使被加固的結(jié)構(gòu)表面不是非常平整，也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點，為建筑結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)支持，決定了碳纖維加固技術(shù)具有很大的經(jīng)濟價值和社會效益。
現(xiàn)代建筑中，粘鋼加固和碳纖維加固應(yīng)用較多，此處將兩種加固方法進行對比：
碳纖維布輕質(zhì)高強，厚度為0.111-0.167mm，抗拉強度高，為普通鋼材的8-10倍，但各向異性，即抗拉強度高但抗剪強度低；施工更為簡便，施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學(xué)性能為各項同性，受力性能好；施工時需夾具和施工機具， 施工工序和施工操作性較碳纖維布復(fù)雜。
下表中，我們對碳纖維布與鋼板進行換算，通過分析得出：
對于普通小荷載結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其補強所需面積較小，粘貼碳纖維布1-2層即可滿足要求時，優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固，其經(jīng)濟性和施工操作性優(yōu)勢明顯：而當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件補強所需面積較大時，即粘貼碳纖維布超過2-3層時，優(yōu)先選用粘鋼加固方案，可大幅提高結(jié)構(gòu)的承載力或受力性能，并取得良好的經(jīng)濟性。
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)地迅猛發(fā)展，各類建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性被廣泛關(guān)注，如何在確保安全的前提下，低投資帶來高回報，成為新時代的焦點。以醫(yī)院等公共建筑為例，新的醫(yī)療設(shè)備或者結(jié)構(gòu)功能調(diào)整，對原有結(jié)構(gòu)提出了需求，如何在短的時間內(nèi)達到要求，盡可能減少對社會的損失，都值得我們認真思考。
碳纖維布具有強度高、延性好、耐腐蝕和耐久性好、適用面廣、施工便捷等優(yōu)點，在建筑加固中具有廣闊的前景。隨著科技的不斷進步，新的加固材料、新的加固技術(shù)，必將為建設(shè)注入新的色彩。

建筑加固改造是隨著建筑業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，加固工程領(lǐng)域廣泛，涵蓋了房屋、橋梁、道路、隧道等各個不同的工程領(lǐng)域，是一個新型的朝陽行業(yè)。當(dāng)然，加固方法也是有很多種，碳纖維加固、粘鋼加固、植筋加固法等，其中，以碳纖維布加固居多。
碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù)，已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，并已產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益;在混凝土結(jié)構(gòu)的加固中，碳纖維布主要是分擔(dān)鋼筋的受力，即碳纖維布的主要作用是提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉強度。
隨著建筑由于各種原因造成承載力降低、混凝土強度降低或需要提高抗震能力和修補建筑裂縫，碳纖維加固法加固效果好，高強高效，適用面廣，質(zhì)量易保證，耐腐蝕及耐久性能，且這項技術(shù)具有施工簡便快捷、安全可靠、耐久性好，能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)外形，不影響原結(jié)構(gòu)的外觀等諸多優(yōu)點，碳纖維布補強技術(shù)將有廣闊的應(yīng)用前景。
碳纖維加固修補技術(shù)具有如下的優(yōu)越性：
（1）優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效地應(yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補強，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴展、增加結(jié)構(gòu)的延性。
（2）優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使經(jīng)過補強和維修的結(jié)構(gòu)具有極強的抗酸、堿、鹽、紫外線侵蝕和防水能力；具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力。易子外加防火涂層后有效地防火。可以大大增強結(jié)構(gòu)對惡劣外部環(huán)境的適應(yīng)能力，延長結(jié)構(gòu)壽命，這是包鋼方法不可比擬的。
（3）材料的輕質(zhì)高強，可以不增加結(jié)構(gòu)體積，所增加的結(jié)構(gòu)自重幾乎可以不計。這是傳統(tǒng)方法做不到的。
（4）施工工序簡單，可用小型電動工具操作，不像傳統(tǒng)補強方法需要眾多工種、大量勞動力、大型施工設(shè)備及吊裝機械。因而可以在傳統(tǒng)技術(shù)無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實施。而且進度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運營或斷路施工的時間，極大地降低經(jīng)濟損失和社會影響。

碳纖維加固是建筑加固中經(jīng)常用到的加固材料，隨著社會的發(fā)展及技術(shù)的日益提高，碳纖維加固技術(shù)也越來越成熟，但是其對于加固用碳纖維膠和碳纖維自身的材料要求始終嚴(yán)格。
《混凝土加固設(shè)計規(guī)范》GB50367-2011 中規(guī)定，對使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，尚應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。且次檢查時間定為投入使用后的6~8年。
粘貼碳纖維布施工：
1.碳纖維布采用0.167mm厚，彈性模量不小于230000MPa。結(jié)構(gòu)膠應(yīng)為A級膠。
2.碳纖維布及碳纖維板材要求有出廠合格證，底膠，找平材料，浸漬樹脂必須為同一廠家并按廠家要求配制。
3.施工程序
1）清除被加固梁表面的剝落，疏松，蜂窩，腐蝕等裂化的混凝土，露出結(jié)構(gòu)層。
2）轉(zhuǎn)角粘貼處進行倒角處理，并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。
3）當(dāng)碳纖維布沿纖維受力方向需要搭接時，其搭接長度不應(yīng)小于100mm，當(dāng)采用多層碳纖維布加固時。各條或各層之間的搭接位置宜相互錯開。
4）將底層樹脂均勻涂抹于粘貼混凝土表面,在樹脂表面指觸干燥后，立即對混凝土表面凹陷部位用找平，材料填補平整,且不應(yīng)有棱角；在找平材料指觸干燥后，立即涂抹浸漬樹脂，用特制滾筒將按設(shè)計要求尺寸裁剪的碳纖維布沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡。使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布。
5）檢驗及驗收
a施工前，應(yīng)確認碳纖維片材及配套粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格，產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗報告。
b施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照上述規(guī)程有關(guān)條款進行各工序隱蔽工程的檢驗與驗收。
c碳纖維片材實際尺寸應(yīng)不少于設(shè)計量，位置偏差不應(yīng)大于10mm。
d當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于10000mm2時，可采用針管注膠的方式進行補救?？展牡拿娣e大于10000mm2 時，應(yīng)將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接粘貼上等量的碳纖維。

碳纖維布粘貼技術(shù)由于不需要大型機具、設(shè)備、現(xiàn)場可任意裁剪，不像鋼板一樣需要專門的切割工具，故其施工工期短，一般比常規(guī)加固及補強方法縮短50%的時間，故可以節(jié)省大量的施工工期、機械臺班費、人工費。
碳纖維布粘貼技術(shù)的施工工藝相對比較簡單，但對施工過程要求較嚴(yán)，對施工人員的素質(zhì)要求較高。在實際施工中應(yīng)特別注意以下幾個方面的質(zhì)量控制：
01
加固必須遵循先加固后加載的原則進行，必要時須進行卸載處理（由設(shè)計人員驗算確定）。
02
鋼筋混凝土構(gòu)件表面的處理程度將直接影響加固質(zhì)量效果。要求打磨平整直到露出新混凝土面。轉(zhuǎn)角粘貼處必須打磨成圓弧狀（R≥20mm），因為直角處會導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而影響其強度發(fā)揮。打磨完成后用壓縮空氣將灰塵吹凈。
涂底膠前，再用丙酮或酒精刷洗一遍，保證粘結(jié)面的清潔干凈，使得碳纖維與鋼筋混凝土構(gòu)件有一個良好粘結(jié)，形成一個有效復(fù)合體。表面污物浮漿沒去除干凈或不夠平整、錯臺的，將嚴(yán)重影響碳纖維布復(fù)合層與混凝土之間的正拉粘結(jié)強度，直接影響施工質(zhì)量和加固效果。
04
碳纖維布一定要用碳纖維浸漬膠浸透，盡可能讓粘接劑充分滲入碳纖維單絲之間的空隙中，提高各單絲之間的共同工作性能。
按規(guī)定要求嚴(yán)格控制浸漬膠配制的比例，并攪拌至色澤均勻。根據(jù)現(xiàn)場的實際環(huán)境溫度決定樹脂膠的拌合量，并按要求控制使用時間。
碳纖維布粘貼技術(shù)由于具有許多優(yōu)點，且具有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，被廣泛地應(yīng)用于建筑物、隧道、橋梁、涵洞及地下結(jié)構(gòu)工程等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固工程中。由于采用了碳纖維布粘貼技術(shù)，有效提高原有結(jié)構(gòu)的承載能力、不增加構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸、施工方便、其綜合經(jīng)濟性能相當(dāng)顯著、大大的縮短工期等具有較大優(yōu)勢，隨著整個社會經(jīng)濟的發(fā)展，這種技術(shù)必將成為未來鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的主流。