碳纖維的加固應(yīng)用

　　到目前為止，碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和應(yīng)用最多，相應(yīng)計(jì)算理論也較為成熟。在受彎加固時，應(yīng)使碳纖維的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致，在受剪加固時，應(yīng)使碳纖維的纖維方向與混凝土中主拉應(yīng)力方向一致，但為了施工方便，可采用纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固，抗震加固時，應(yīng)使碳纖維布封閉纏繞在柱上，可以較好地提高抗震性能，除此以外，碳纖維也可沿構(gòu)件軸向粘貼用于受拉構(gòu)件的加固、沿環(huán)向粘貼用于軸心受壓構(gòu)件的加固，在受彎加固時，也可采用對碳纖維施加預(yù)應(yīng)力的方法以提高加固效果，碳纖維也可用于剪力墻，以及殼體、筒倉、煙囪等特種結(jié)構(gòu)的加固，這些加固方法經(jīng)研究表明是有效的。

　　土木工程中的應(yīng)用

　　將短切碳纖維加入新混凝土中，制成碳纖維混凝土用于新結(jié)構(gòu)已有一定的工程應(yīng)用，將碳纖維長絲制成棒材，在新混凝土中代替鋼筋用于新建結(jié)構(gòu)，主要用于海洋工程結(jié)構(gòu)及需電磁波透過的工程結(jié)構(gòu)，將碳纖維加工成束狀或繩狀，用于大型土木工程的拉索或懸索結(jié)構(gòu)，該方面應(yīng)用在錨具連接上尚未能很好地解決，仍有一定的應(yīng)用。在新建結(jié)構(gòu)中與混凝土一起做成預(yù)制混凝土板或大跨梁、架等，具有強(qiáng)度高，質(zhì)量輕和耐腐蝕及耐久性等優(yōu)點(diǎn)，已有部分工程應(yīng)用，應(yīng)用于各種公路路面工程中，可以極大地提高公路的質(zhì)量及耐久性，已有較多的工程實(shí)例，將碳纖維做成布織物或織物，用于結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)，有大量的工程應(yīng)用，其技術(shù)已基本成熟。

　　國內(nèi)應(yīng)用

　　碳纖維加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國起步較晚，但最近幾年系統(tǒng)的對碳纖維用于加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢，最初僅有國家工業(yè)建筑診斷與工程技術(shù)研究中心一個單位，相繼有清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、東南大學(xué)、大連理工大學(xué)等十余家高等學(xué)校和科研設(shè)計(jì)單位嘗試地進(jìn)行過國產(chǎn)和進(jìn)口碳纖維織物加固混凝土構(gòu)件主要包括板、梁、柱等的模型實(shí)驗(yàn)、加固施工工藝及加固性能評價等方面的研究，已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性成果，并在工業(yè)與民用建筑、橋梁與隧道以及公路工程中得到具體的應(yīng)用，收到了良好的效果，現(xiàn)在部分單位著手從事纖維增強(qiáng)材料加固混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的研究。該課題已列入建設(shè)部研究開發(fā)課題及國家科技部“九五”重點(diǎn)攻關(guān)課題。目前這項(xiàng)工作還處于剛剛起步階段。自1997年5月，國家工程中心已制作了一些試件，分為20余個工況，取得了構(gòu)件抗彎、抗剪和抗壓等一些有價值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了多項(xiàng)工程的試點(diǎn)，相信碳纖維增強(qiáng)材料在國內(nèi)將有廣闊的發(fā)展前景。

　　目前國內(nèi)的PAN基碳纖維強(qiáng)度一般在2000～3000Mpa 之間，彈性模量在2.1x105Mpa左右，其性能基本滿足加固要求，碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究開發(fā)成功后，將會給土木建筑領(lǐng)域加固改造技術(shù)帶來重大變革，采用碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)將比以往從傳統(tǒng)的技術(shù)更優(yōu)越、更有效率和更方便經(jīng)濟(jì)，可以解決傳統(tǒng)的加固方法不能解決的技術(shù)問題，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究開發(fā)成功，將為碳纖維材料及其它高性能纖維材料應(yīng)用于建筑業(yè)打下深厚的基礎(chǔ)。