碳纖維加固工程

碳纖維加固被使用在混凝土結(jié)構(gòu)加固修補中源于20世紀80年代的日、美發(fā)達國家。這項技術(shù)出現(xiàn)在我國比較晚，直到90年代有關(guān)部門才開始碳纖維加固技術(shù)的研究和使用。但就目前來說的話，隨著我國的交通事業(yè)和經(jīng)濟建設(shè)飛速發(fā)展，加固技術(shù)也是飛速發(fā)展并且日趨的走向成熟，這其中除了碳纖維加固還有粘鋼加固、玻璃加固等一系列加固技術(shù)。碳纖維加固和粘鋼加固在工程中都是比較重要的加固施工方案，兩者各有其優(yōu)點，在很多的工程中都要用到這兩種方案。

碳纖維加固其原理用專業(yè)術(shù)語講就是將抗拉強度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強材料，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強度、剛度、抗裂性和延伸性。

簡單點說就是用同一方向排列的纖織物，在常溫狹隘用環(huán)氧樹脂膠粘貼于混泥土結(jié)構(gòu)表面，使二者作為一個新的整體，共同受力，是一種非常簡單且優(yōu)良的加固補強方法。

隨著材料科學的發(fā)展，纖維材料于土木工程中的應(yīng)用成為國內(nèi)外研究的熱點，纖維材料中的碳纖維用于加固補強混凝土結(jié)構(gòu)有著其自身的技術(shù)優(yōu)勢：

1、高強（可以充分的利用其高強度、高模量的特點來提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性，改善受力性能，達到加固的目的）。

2、耐腐蝕性及耐久性（碳纖維材料化學性質(zhì)十分穩(wěn)定，不與酸堿鹽等化學物質(zhì)反應(yīng)）。

3、基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重（與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同，碳纖維質(zhì)輕而薄，所以碳纖維加固可以在不增加構(gòu)件荷載前提下完成設(shè)計及使用的需要）。

4、使用面廣（碳纖維是一種柔性材料，質(zhì)輕而薄，且可以任意裁剪）。

5、便于施工（節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，主要機具只需要砂輪切割機、角磨機、滾刷等，一般在2～4臺即可滿足工程要求）。

6、不受原結(jié)構(gòu)形狀限制

因為以上特點，碳素纖維作為劃時代的補強材料，而備受青睞和關(guān)注。

 碳纖維的實用范圍

在建筑工程中是比較為常見的也是特別為重要的就是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)用碳纖維混凝土可以有效的提高混凝土外墻的質(zhì)量。應(yīng)用碳纖維混凝土可以有效的增加混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力和摩擦力，提高混凝土的抗拉強度。與此同時，碳纖維混凝土應(yīng)用在混凝土加固中還能夠有效的提高整個建筑物的耐酸性和耐堿性，保證混凝土結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境發(fā)生變化時不會發(fā)生太大的變化，防止混凝土裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

碳纖維分類及命名

現(xiàn)在炭纖維的主要產(chǎn)品有聚基，瀝青基及黏膠基3大類，每一類產(chǎn)品又因原纖維種類、工藝和炭纖維性能等不同，又分成許多品種?！疤坷w維”一詞實際上是多種炭纖維的總稱，因此分類及命名就十分重要。20世紀70年代末期，國際理論與應(yīng)用化合會(IUPAC)曾對炭纖維的分類和命名作了規(guī)定。首先用PAN(聚)，MP(中間相瀝青)及VS(黏膠)表示炭纖維的類別，再以小寫英文字母表示熱處理溫度如lht(表示熱處理溫度，低于1400℃)，hht(熱處理溫度在2000℃以上)，然后再加上表示性能的符號(如HT表示高強、HM高模、SHT超高強、HTHS高強高應(yīng)變、IM中模及UHM超高模等)。同時指出，聚基，黏膠基及普通型瀝青基炭纖維均屬難石墨化的聚合物炭，而中間相瀝青基炭纖維及氣相生長的炭纖維是易石墨化炭。在第三次國際炭纖維會議上(1985年，倫敦)。曾建議按力學性能將炭纖維分成下列5級。超高模量級(UHM):　 模量在395 GPa以上；高模量級(HM):　模量在310～395 GPa間；中模量級(IM):　模量在255～310 GPa間；超高強度級(UHT):　 強度在3.5 GPa以上模量在255 GPa以下；高強度級(HT):　強度達3.5 GPa。這兩種分級法都有不足之處。現(xiàn)在炭纖維產(chǎn)品分類由制造商自行標明：原纖維種類、單絲孔數(shù)、直徑、排列方式(如平行、纏結(jié)、加捻等)，有無表面處理(及其種類)，有無上漿(及漿劑種類)等。一些重要的商品名稱及性能，可見聚基炭纖維和瀝青基炭纖維。