混凝土柱是主要承受豎向荷載和水平荷載的構(gòu)件,地震荷載作用下柱容易遭到破壞,其典型破壞模式主要包括以下四類:剪切破壞、彎曲破壞、縱筋搭接破壞、彎剪破壞。
采用外貼碳纖維布加固方法可顯著改善柱的抗震性能,使柱子在發(fā)生上述破壞之前能夠具有較好的非彈性變形。
目前,常用的抗震加固方法是沿柱環(huán)向外貼碳纖維布,環(huán)向粘貼的碳纖維布可看作附加箍筋,約束混凝土的橫向變形,從而提高混凝土柱的延性。也可采用外貼縱向碳纖維布來改善柱的抗震性能。
采用碳纖維布加固柱可以顯著提高其抗震性能,加固方法主要有兩類:沿柱環(huán)向和縱向粘貼碳纖維布。
1.沿柱環(huán)向粘貼碳纖維布加固方法
采用環(huán)向粘貼碳纖維布構(gòu)成環(huán)向圍束對混凝土柱抗震加固,其加固方法與柱的正截面加固方法相同。
碳纖維布主要起到與箍筋相似的作用,碳纖維布對核心混凝土形成有效約束,可抑制混凝土剝落和縱筋屈曲,使柱具有較好的非彈性彎曲變形能力,并且碳纖維布提供的約束力可阻止縱筋搭接接頭的黏結(jié)破壞和滑移,碳纖維布可提高柱的抗剪能力。
因此,沿柱圓周方向粘貼碳纖維布可防止柱的剪切破壞、彎曲塑性鉸破壞和縱筋搭接破壞,提高其抗震性能。
2.沿柱縱向粘貼碳纖維布加固方法
其主要是提高柱的抗彎能力,這種粘貼方式要求端部碳纖維布錨固可靠,通常情況下還需要沿柱環(huán)向粘貼碳纖維布。
但是,應該注意到,這種加固方式同時會使相鄰構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加力,因此,縱向粘貼碳纖維布加固柱時,還應關(guān)注加固柱抗彎能力的提高程度,過大增加柱抗彎能力并不可取。
當通過外貼碳纖維布加固柱的方法來提高其延性時,應滿足以下構(gòu)造要求:
1.環(huán)向圍束的纖維片材層數(shù),圓柱不少于2層;方形和矩形柱不少于3層。
2.環(huán)向圍束上下纖維片材層之間的搭接長度不應少于50 mm,環(huán)向截斷點的延伸長度不應小于200 mm,且各條帶搭接位置應相互錯開。
3.方形和矩形柱的棱角需要倒角處理,采用碳纖維和玻璃片材加固時倒角半徑不應小于25 mm。
4.加密區(qū)高度應取柱截面長邊尺寸、柱凈高的1/6和500mm三者的值。
5.宜沿柱的整個高度包裹。對于抗震等級為一、二級的角柱,應沿柱的整個高度包裹。

碳纖維布是一種單向碳纖維加固產(chǎn)品,采用日本碳纖維絲織造。可提供兩種厚度:0.111mm(200g)和0.167mm(300g)。多種寬度:100mm、150mm、200mm、300mm、500mm及其他工程所需的特殊寬度。用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固,該材料 與中德新亞公司配套浸漬膠共同使用成為碳纖維復合材料,可構(gòu)成完整的、性能的碳纖維布片材增強體系, 適用于處理建筑物使用荷載增加、工程使用功能改變、材料老化、混凝土強度等級低于設計值、結(jié)構(gòu)裂縫處理、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護的加固工程,以及體育用品、工業(yè)產(chǎn)品等...
樓板在建筑結(jié)構(gòu)中承擔著很重要的職責,它是一種分隔承重構(gòu)件,是墻、柱水平方向的支撐及聯(lián)系桿件,保持墻柱的穩(wěn)定性,并能承受水平方向傳來的荷載,再把這些荷載傳給墻、柱,再由墻、柱傳給基礎。
碳纖維布的抗拉強度是鋼材的10倍左右,壽命超過50年,加固樓板適用性高。粘貼碳纖維布前,一定要徹底清潔樓板附著物,用丙酮擦拭干凈,保持干燥備用。本著可靠錨固、節(jié)約材料的原則,粘貼碳纖維布的情況應酌情而定,一般情況下不宜超過4層。
采用碳纖維布加固時,應采取措施卸除或大部分卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。
若不卸荷,加固后,結(jié)構(gòu)成承受的是樓板加活荷載的重力,這時候張貼碳纖維布,則碳纖維布不承受重力,因此就不能充分發(fā)揮其作用。只有再貼碳纖維布才能受力,達到加固的目的,一方面也造成了材料的狼費。
因此加固前卸荷,碳纖維布才能直接受力,發(fā)揮強大性能。
我們在樓板上添加設備,超過了樓板的原始承載力,這時候就需要粘貼碳纖維布加固來提高結(jié)構(gòu)荷載,達到當前的荷載需求。那么問題來了,采用碳纖維布加固,承載力提高有范圍界限嗎?
結(jié)構(gòu)抗震設計有一個概念叫“強剪弱彎”,意思就是,使鋼筋混凝土構(gòu)件中與正截面受彎承載能力對應的剪力低于該構(gòu)件斜截面受剪承載能力的設計要求,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在發(fā)生受彎破壞前不先發(fā)生剪切破壞,用以改善構(gòu)件自身的抗震性能。
通俗一點的說法,受彎破壞是延時破壞,先表現(xiàn)為有預兆的開裂、下?lián)系取6芗羝茐氖谴嘈云茐模瑳]有預兆,瞬時發(fā)生,危險性更大。所以,我們要人為控制這個更大的破壞發(fā)生危險源。
所以,規(guī)定在粘貼碳纖維布加固樓板時,其正截面受彎承載力提高幅度不應超過40%,不僅是為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形,更要先驗算其受剪承載力,避免因受彎承載力提高后而導致構(gòu)件受剪破壞先于受彎破壞。

碳纖維布其實可以用很多方式了解,基礎就是要從碳纖維布本身的成本構(gòu)成上去了解:K代表碳纖維的根數(shù)。碳纖維布不像一般的紡織品,它的紡織單元不是單絲,而是束絲。工業(yè)上目前規(guī)模化生產(chǎn)的束絲可包含1000(1K)、3000(3K)、6000(6K)、12000(12K)、24000(24K)、48000(48K)、540000(540K)根單絲。比如,1K代表著碳纖維布其中一束纖維絲里包含了1000根絲,那么3K就代表一束碳纖維絲里包含了3000根碳纖維絲,12k就是12000根碳纖維絲。
建筑工程中對碳纖維布的k數(shù)又是怎樣規(guī)定的?
《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728-2011明確規(guī)定:承重結(jié)構(gòu),對重要結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維,應選用聚丙烯腈基(PAN)不大于12k的小絲束纖維,嚴禁使用大絲束纖維;對于一般構(gòu)件,除使用聚丙烯腈基(PAN)不大于12k的,若配有結(jié)構(gòu)膠,尚允許使用不大于15k的。
承重結(jié)構(gòu)加固用碳纖維布為什么禁止使用大絲束纖維?
小絲束抗拉強度十分穩(wěn)定,離散性很小,其變異系數(shù)均在5%以下,且膠液容易滲透,故在生產(chǎn)和使用中對其性能和質(zhì)量容易把控;而大絲束變異系數(shù)高達15%~18%,甚至更大,可靠性差,故不能用。
承重結(jié)構(gòu)加固用碳纖維為什么規(guī)定12k?
從易于被膠粘劑浸透、又減低成本的角度考慮,建筑加固用單向碳纖維布一般采用12K絲束編織。k數(shù)大于12,但不大于24的仍屬于小絲束的范疇,但是就目前來講,我國工程積累的經(jīng)驗均是12及15k,15以上的小絲束經(jīng)驗不足,誰也不能保證用了不出問題,因此為了安全性和耐久性,對一般結(jié)構(gòu)僅允許使用不大于15k的。
碳纖維膠用量多少?
一般來說,每平方米碳纖維布需底膠0.2~0.3kg,每平方米碳纖維布需浸漬膠0.6~0.9kg。其次,還要考慮膠水質(zhì)量、施工環(huán)境等因素的影響。
碳纖維膠對人體有害嗎?
碳纖維膠分樹脂和固化劑兩部分,又稱為A、B組份,環(huán)氧樹脂本身是無毒的,但是有些廠家在制備的過程中添加了溶劑及其他有毒物,這就使膠水變得“有毒”了。上海施邦碳纖維膠通過研發(fā),保持了環(huán)氧樹脂的“無毒”本性,現(xiàn)已通過無毒檢測,擁有正規(guī)的無毒報告,產(chǎn)品對人體不會造成傷害。但因為人體皮膚的特殊性,對產(chǎn)品的適應性不同,對于部分體質(zhì)敏感的人來說,可能會有一定的現(xiàn)象出現(xiàn),不過不用太過擔心,施工人員在施工時可采取配戴手套、穿防護衣等防護措施。
總的來說想要對碳纖維進項了解,就需要先從碳纖維布材料本身上出發(fā),然后延伸到碳纖維布加固施工過程,從而有一個深刻的了解,讓我們在碳纖維布加固行業(yè)中越走越遠,越來越好。

眾所周知,建筑物使用年限已久出現(xiàn)安全問題的時候。就需要進行加固修復,碳纖維布加固是常用的加固方法之一,那么使用碳纖維布加固后該如何養(yǎng)護呢?
粘貼完碳纖維布后,在碳纖維膠完全固化之前,我們還需要檢查一下碳纖維布是否出現(xiàn)空鼓、起皺等,這個時候要根據(jù)實際情況對問題進行修正,并做后續(xù)養(yǎng)護。
1、空鼓:
在鼓起部位,用刮板或滾筒在纖維表面沿同一方向涂刮、滾壓,將內(nèi)部的空氣排出去,不得來回運動;
2、起皺:
纖維起皺會嚴重影響拉伸強度,用刮板沿纖維方向捋刮,加以修正,使起皺部分盡可能展平。
3、養(yǎng)護:
碳纖維布加固時不許有水,固結(jié)期不許碰動,在浸漬粘貼樹脂初期硬化之前,為了防止雨水和塵土等粘附在碳纖維布表面上,養(yǎng)護期間可根據(jù)需要用塑料薄膜等覆蓋。
4.、涂覆:
粘貼完碳纖維布初期硬化后,在碳纖維布表面撒上黃沙,以便后續(xù)對施工表面進行粉飾層涂抹,對抗燃性和耐火有要求時,可用灰漿或不燃燒型板等材料裝飾表面。