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三.碳纤维材料在结构加固中的应用分析

3.1碳纤维加固技术分析

　　　碳纤维材料加固与传统方法有显著区别。首先，几乎不增加结构自重，不会引起结构的连锁补强；其次，碳纤维材料还具有良好的耐腐蚀性能。

　　　（1）从受力性能来看，碳纤维材料具有很高的拉伸强度和抗疲劳性能，适合于梁、板、柱的加固。

　　　（2）从材料特征看，作为柔性材料，碳纤维布在施工现场可以根据需要绕过各种管道实施、穿墙过洞，可以在狭小空间内施工，还可以叠合成任意形状加固复杂形状的结构。

　　　（3）从实践应用角度来看，碳纤维加固混凝土技术避免了其他加固方法增大结构尺寸，减少建筑使用空间，增加自重、施工周期长、耐腐蚀性差等缺点，最大限度地保证了原有结构的布局特征和使用功能。加固后的结构作为二次组合结构通过新、旧两部分整体工作，提高了结构的承载能力。与传统的加大截面法、外包钢板法、缠绕钢丝、预应力法相比，碳纤维材料加固混凝土技术无加固损伤，不用担心中于结构新、旧结合处的应力集中而减弱加固效果。与粘钢板加固技术相比，碳纤维加固不需要大型辅助机具，施工简便，有效粘贴面积易于保证，施工效率较高，符合工程工期要求紧的需要，为后续工序创造了有利条件。

　　　（4）在工程控制方面，碳纤维加固技术是通过在混凝土结构外部粘贴碳纤维布或板，通过二者协同受力，达到加固目的。粘结剂是进行碳纤维粘贴控制、实现碳纤维工程性能的关键，必须保证粘结剂的质量。

3.2碳纤维加固经济分析

　　　（1）材料价格分析：目前国内市场上的碳纤维布（含相应的粘结材料）价格与常用的加固方法的材料相比要高许多，这也是制约碳纤维加固技术在我国推广的最大障碍。但从目前的研究和应用趋势可以预测，随着科技的进步和碳纤维材料的国产化，在未来几年内，碳纤维材料加固技术的材料成本会有较大降低。

　　　（2）施工成本分析：由于此技术不需要大型机具、设备，现场可任意裁剪，不像钢板一样需要专门的切割工具，故其施工工期短，一般比常规方法缩短50%的时间。故与其他方法相比，将节省大量的机械台班费、人工费和检测费。

　　　（3）维修成本分析：耐久性、抗腐蚀性能是评价一项结构工程质量的重要指标，尤其在一些恶劣环境或存在腐蚀性气体工程中，而碳纤维材料却有较强的抗腐蚀性，日本有关试验及研究表明[6]，在弱酸环境中，经过一万次的冻融循环，干湿交替、一定光照时间后，在70℃热水中浸泡30天等作用下，碳纤维的耐久性能、抗腐蚀性能及耐老化性能均无降低，疲劳强度仍保留80％；在热循环（-20℃～20℃）100次后，构件承载力也无降低。因此，在混凝土结构加固施工完成后采取一定的保护措施就可以满足工程要求。基本的维修工作可以比其他加固方法至少减少50%以上，维修周期可以大幅度延长，从而大幅度降低维修费用。

在我国，碳纤维加固结构的研究与起步较晚，其主要应用于结构的抗震设防加固补强、混凝土强度补强、配筋不足补强、结构延性补强等，主要集中于工业与民用建筑的梁、板、柱，及桥梁、隧道和涵洞等的加固，在北京、上海、天津、江苏、福建、四川等地有部分应用，如北京民族文化宫由于大部分结构己无法满足抗震安全和使用要求，采用粘贴碳纤维布对其进行抗震加固改造，效果良好；中国革命历史博物馆抗震加固补强，对部分主梁进行了粘贴碳纤维布加固；在宁合公路江苏段高速化改造过程中，利用碳纤维对部分桥梁进行加固改造，均取得了良好的经济效益和环境效益。