碳纖維材料的要求

碳纖維復合材料通常由纖維和基體組成。加固混凝土結構用的纖維材料目前主要有三種：玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFPR)。纖維復合材料的力學特點是其應力應變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區(qū)。由于碳纖維材料具有高強、輕質、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異物理力學性能，以及現(xiàn)場施工便捷，所以是舊橋加固補強的理想材料。

普通碳纖維是以聚丙烯腈(PAN)或中間相瀝青(MPP)纖維為原料經(jīng)高溫碳化制成，碳化程度決定著諸如彈性模量、密度與導電性等性能。碳纖維長絲直徑通常在5μm到8μm之間，并合成含3000到18000根的長絲束。為改善碳纖維與基體的親和性，纖維本身要經(jīng)表面處理，形成能與基體反應的活性基團。

加固混凝土構件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。

碳纖維布在編織時，將大量的碳纖維長絲沿一個主方向均勻平鋪，用極少的非主方向碳纖維絲將主方向碳纖維絲編織連接在一起，形成很薄的以主纖維方向受力的碳纖維布。

加固混凝土構件時，按構件的不同受力特點用粘結材料將碳纖維布有序地纏繞粘貼于構件表面，實現(xiàn)對構件變形的約束并因此提高構件的極限強度和承載能力。

碳纖維布的抗拉強度一般為3550MPa，彈性模量為2.35×105MPa。根據(jù)碳纖維布的品質不同，其厚度在0.11～0.43mm，幅寬在20~100cm，卷材長度為50～100m。 粘結材料


粘結材料的性能是保證碳纖維布與混凝土共同工作的關鍵，也是兩者之間傳力途徑中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，粘結材料應有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時應有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導致脆性粘結破壞。此外，由于舊橋加固均在野外，所以粘結材料還應能在一般氣候條件下固化，且固化時間合適(一般保證有3小時左右)，對組分含量不敏感，具有適宜的流動性和粘度，固化收縮率小。

粘結材料是將連續(xù)纖維狀的碳纖維結合在一起，同時又與混凝土表面粘合的系列粘接材料。它主要包括三類材料：底層涂料、整平材料和浸漬樹脂。

1、底層涂料(底涂膠)

在處理好的混凝土表面上，涂一層很薄的底層膠，既可以浸入混凝土表面，強化混凝土表面強度，又可以改進膠接性能，從而使混凝土與碳纖維布之間的粘接性得以提高。因此要求底涂膠必須具有很低的粘度，以及與混凝土良好的粘結性能，以便于涂刷在混凝土表面后，膠粘劑能滲入混凝土結構中。為保證性能，應盡量避免使用溶劑型膠。

2、整平材料(找平膠)

碳纖維布只有與所加固補強的混凝土表面緊密接觸，才能產生良好的補強效果。但混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉角部位等都可能使碳纖維布產生損傷，并引起強度降低?；炷帘砻嫘〉哪０邋e很難通過基底處理一道工序徹底清理。因此，在涂敷的底層涂料指觸干燥后，必須用找平膠進行找平，同時將矩形斷面直角打磨后補成圓弧狀。

找平膠應具有優(yōu)良的力學性能，以及良好的施工性能與觸變性能。在施工過程中，找平膠應易于操作，且不隨時間的延長出現(xiàn)明顯的變形，防止膠的滴掛。一般的普通環(huán)氧樹脂的粘接強度和強韌性都達不到找平膠的要求，不應調配使用。

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文章來源： 永年加固公司
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