碳纤维加固美国、日本等国于20世纪80年代开始对碳纤维布加固技术进行试验研究。目前已经将此技术大量投入应用。近年来，中国在这方面的研究和应用也做了大量工作，生产出一系列的碳纤维复合材料，在降低工程费用的同时也总结出了较成熟的设计方法和施工经验，为广泛推广该技术创造了有利条件。
4.碳纤维布加固旧桥施工工艺与要求
4．1 施工工艺
4．1．1施工前的准备作业
4．1．2基面处理．
(1)混凝土表面的劣化层(如浮浆、风化层等)要用砂轮机进行清除和打磨；
(2)基面的错位与凸出部分要磨平，转角部位要进行倒角处理：
(3)裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。
4.1.3基面的清洗
(1)先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气除去粉尘；
(2)用水或无水酒精擦试表面，也可用清水冲洗，但必须保证其充分干燥后才能进行下一道工序的施工。
4.1.4涂刷底胶
(1)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，对已失效的坚决不能使用，以确保粘接质量；
(2)用滚筒或刷子均匀地涂抹在基面上，粘度较高，不能涂得太厚；
(3)底胶硬化后，在表面有凸起部分时，应除去重涂；
(4)待底胶指触干燥后，进入下道工序。
4．1．5粘贴面的修补
注意一次调和量在可使用时间内用完，超过时间的绝不能使用，注意直横均匀涂抹，自然风干。如在冬季施工，粘贴面要剐磨光机或砂纸打光。
(1)若发现粘贴面上有凹凸部位，应用找底胶进行修补，保证粘贴面的平整，以确保加固效果。
(2)待找平胶指触干燥后进人下一道工序。
4．1．6粘贴碳纤维布
(1)在待粘贴面上划出各层位置；
(2)依设计尺寸裁剪碳纤维布，应根据现场施工经验和作业空间确定下料长度，若需要进行接长时，接头的长度应根据实际情况而定，一般不得小于15cm；
(3)下料数量应以当天能用完为准；
(4)粘贴碳纤维布时，应依设计位置由上而下，由左至右有秩序地粘贴，并以滚筒压挤贴片，使碳纤维布与浸渍树脂充分结合，同时以压板去除气泡；
(5)即时观察贴片是否粘贴密实，若发现有间隙或气泡，应及时处理。
4．1．7罩面防护处理
(1)粘贴完碳纤维布后，即时在其表面再直横均匀涂抹一层浸渍树脂，自然风干；
(2)确保贴片表面已充分风干结合后，在其整体涂抹罩面胶或采取其它措施处理，以保证各层胶的耐久性。
4．2粘贴施工要求
4．2．1 对被加固陶件的整面要求
因为用碳纤维布加固混凝土构件是依赖于碳纤维布与构件表面的粘贴效果，所以要求基面的混凝上强度等级不低于c15。同时要求砼加固构件应具有较好的保护层，即基面平整且具有一定强度。对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复，并应将粘贴基面打磨平整、清理干净，且不应存在尖锐楞角和浮灰粉尘，防止碳纤维布的局部剥断破坏和粘贴失效。
4．2．2碳纤维布的粘贴
用碳纤维布加固混凝土构件宜采用薄布多层的粘结方法，使其与粘结材料充分浸润，确保粘结效率。对于受弯构件宜在受拉区沿轴向平直粘贴碳纤维布进行加固补强，并在主纤维方向的断面端部进行附加锚固处理．。
4．2．3碳纤维布的搭接与截断
加固用的碳纤维布一般不宜采取沿主纤维方向的搭接，尤其是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固。根据国内外对碳纤维布与混凝土间粘结锚固的试验结果，粘结应力主要集中于端部100mm范围内，粘结破坏是脆性的，且粘结应力一般不会产生扩展。因此，若碳纤维布确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力很大区段，搭接长度不应小于15cm，且搭援端部应平整无翘曲。多层搭接的各层接口位置不应在同一截面，每层接口位置的净距宜大于200mm。
4．2．4施工时其它应注意的事项
(1)现场气温低于5℃及雨天或可能结露时，应停止施工；
(2)在施工现场，应做好防火等安全措施；
(3)各种胶粘附在皮肤上时，要用肥皂水冲洗，特别是进入眼内，要立即用水冲洗，或接受医生诊治。
4．2．5加固所用的碳纤维布及其配套粘结材料均应有厂家所提供的材料检验证明和合格证。
很早进行cfrp加固构件的火灾试验是由瑞士deuring教授l5 于1994年完成的，在is0834标准升温条件下进行6根cfrp加固混凝土梁的对比试验，1根未加固，1根粘钢加固，1根采用普通胶粘贴的cfrp板加固梁(无防火保护)、2根采用普通胶粘贴的cfrp板加固梁(有防火板保护)、1根采用耐热粘贴剂粘贴的cfrp板加固梁。试验结果表明，粘钢加固梁受火后7～9min粘结失效；无防火保护的cfrp加固混凝土梁在81min后失效，而采用40mm厚防火板进行防火保护的cfrp加固混凝土梁，混凝土和碳纤维粘结处在很长时间内处于低温状态，cfrp材料大约在lh左右达到玻璃化温度。其耐火极限能够达到146min，是未经过防火保护的1．8倍。随后，ghent university的blontrock等人 进行了一系列加固梁的耐火试验。试件矩形梁采取了相应的防火保护措施，每根梁的保护厚度、位置(在底部或侧面)、防火板锚固方式(粘贴或机械锚固)、长度(通长或仅仅在锚固区)各不相同。试验研究表明，一根采用粘贴硅钙板保护梁在受火7min后，其粘结失效，而采用机械锚固的梁在受火45min后粘结失效。研究还表明，u型(梁底和两侧)防火保护为cfrp加固梁提供更好的耐火性能，降低了cfrp材料和钢筋火灾下的温度，从而降低了构件的整体挠度。blontrock等人 还进行了cfrp加固混凝土板的火灾试验，采取矿毛绝缘纤维(rockwoo1)和粘贴石膏板进行防火保护，试验后55min左右cfrp和混凝土的粘结丧失(此时胶粘剂温度为47～63℃)。
1、工程概况
南宁至梧州二级公路贵港段车流量大，重载车多，经过长期运营，部分桥梁出现了不同程度的病害，影响到桥梁的正常使用，其中多座桥梁出现了板底碱蚀横裂缝。经调查研究设计后，维修加固方案确定采用在板底粘贴碳纤维布的方法。
2.材料
2.1碳纤维
碳纤维根据原料及生产方式的不同分为聚丙烯腈(pan)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维成品可以制成不同的型材，如纤维布、纤维板、棒材、短纤维等，可根据不同工程的不同部位和需要进行选择。在加固工程中应用很普遍的还是碳纤维布(片材)。表1列出了中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程)(cecs1．46----2010)规定的碳纤维布的主要力学性能指标。
3cfrp加固混凝土结构火灾研究有待进一步开展的工作尽管我们在cfrp加固构件火灾试验和耐火极限分析方面开展了一些研究，但对掌握和全面了解cfrp加固混凝土火灾反应特性并基于此确定其防火设计方法，仍有许多工作有待于完善和进一步的开展，主要体现在以下方面：
(1)cfrp材料的性能研究
目前关于cfrp材料热工性能和高温下力学性能的研究很少，且部分研究成果离散性较大，对高温下材料的性能仍然有待于进一步研究。同时应加强高温下cfrp材料与混凝土界面粘结性能和破坏机理的研究，确定高温下cfrp材料与混凝土间的界面模型，以便进行更为精确的非线性有限元分析。
(2)影响参数的深入分析
完善另一些影响基于加固构件耐火极限的参数分析，如混凝土强度、梁的截面形式、尺寸和跨度等对耐火极限的影响分析。在此基础上推导出加固构件耐火极限的简化计算公式，便于工程应用。
(3)cfrp加固混凝土结构体系在火灾下的性能研究
目前，对cfrp加固混凝土结构火灾下的性能研究主要集中在基本构件方面，而对由cfrp组成的梁或柱等形式的框架结构火灾下的性能研究国内外尚未见到报道。在火灾情况下，由于组成框架的梁柱间相互约束，将使框架产生内力重分布，从而可能危机结构的安全。因此，应开展这方面的研究，并提供合理的cfrp加固混凝土结构的耐火设计方法。
(4)cfrp加固混凝土结构在火灾后的性能研究和加固决策研究即便有防火保护，火灾发生后cfrp材料不会燃烧，但是cfrp同混凝土之间产生不可逆转的滑移。文献[1]试验证明，在试验后期cfrp材料同混凝土之间滑移很大，局部同混凝土完全失去粘结。因此火灾后cfrp加固混凝土构件的剩余承载力研究显得尤为重要，且在此基础上的加固决策研究也非常有意义。是否可以在灾后铲除原先加固的cfrp材料，重新粘贴cfrp材料，以达到修复补强的目的等，这些都是cfrp加固混凝土结构耐火研究重要课题。
碳纤维加固为了保证交通畅通，就需要对桥梁进行维修、加固和改造。目前常用的加固方法有加大截面法、粘钢加固法、外包钢加固法、碳纤维加固法等。其中碳纤维加固法一项新型的结构加固技术，它将碳纤维材料通过树脂类胶结材料粘贴在混凝土结构的表面，与之形成整体的受力体系，从而改善结构受力性能，达到补强加固结构的目的。
1. 进行碳纤维材料加固技术研究的必要性
1.1国家科技战略发展的需要。
关于碳纤维材料在混凝土结构加固修补技术，上世纪80年代初，美、日等发达国家就着手进行这方面的试验和研究，已经相当成熟。目前世界上碳纤维生产主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家。日本三家以腈纶纤维为主要产品的公司（东丽、东邦以及三菱人造丝公司）依靠其先进的纺丝技术，形成了高性能原丝生产的优势，占据了世界75%以上的产量。上世纪90年代末 ，我国开始碳纤维加固技术的研究，并在桥梁工程结构加固中开始普及应用。但与国际先进水平相比，还存在一定的差距，总体发展水平落后近20～30年，目前我国95%的碳纤维要依靠进口。
科技实力是综合国力的主要支柱之一，占领科技发展的制高点，才能掌握主动权。我国非常重视碳纤维产业的发展，国家“863计划”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐，并给予强有力的支持；“十一o五”发展规划中把事关国家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重，碳纤维被列为首位，是国家迫切需要短期内获得突破的高新技术纤维品种，又启动了相关“973计划”，为我国碳纤维的发展创造了得天独厚条件。
1.2建设节约型社会的需要。
在《公路旧桥检测评定与加固技术研究及推广应用》项目鉴定验收会上，交通部领导与参评专家对这项研究给予高度评价，他们认为该项研究成果为我国路网优化改造和危桥改造计划的顺利实施，提供了强有力的技术支持，体现了建设节约型行业的科学发展观，促进了我们建设低碳节约型社会。
1.3科学技术发展的需要。
桥梁的修复工程各具特点，为科学研究提供了大量科学的数据。经过多年的系统研究，我国已经基本建立了在役桥梁检测与维修加固的一系列标准规范，形成了较完备的实用技术体系。工程材料的进步和新材料的出现历来是土木工程发展的先驱和动力，碳纤维材料的出现和成功的用于土木工程的加固与补强上，使土木工程加固技术研究更上一个台阶。
2. 碳纤维材料的特性
碳纤维材料，是迄今为止应用于土木工程领域很早、技术很成熟、用量很大的一种高科技材料。作为划时代的补强材料，与传统的补强材料相比，具有许多不可替代的优势和特点。碳纤维（carbon fiber，简称 cf），是由有机母体纤维（例如聚丙烯腈、粘胶丝或沥青），在1000～3000℃高温的惰性气体环境下（除碳以外的所有元素都被去除），采用高温分解法制成的含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料固有的本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代高强度纤维材料。由于具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，被称为新材料之王，在国际上被誉为“黑色黄金”、“第三代材料”。 它的比重不到钢材的1/4，而抗拉强度是钢材的7~9倍，抗拉弹性模量也高于钢材，而且具有很强的耐碱行和耐蚀性。
近些年来，碳纤维材料在土木工程领域中的应用，一直是国内外研究的热点。国内外的碳纤维及其复合材料工业处于高速发展的时期，生产技术和生产效率明显提高，产品成本稳中有降。随着碳纤维材料加固混凝土结构的新技术的蓬勃发展，其在建筑行业得到广泛的应用。
3. 碳纤维加固的定义、原理、特点和适用范围
3.1碳纤维加固的定义。
碳纤维加固是指用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘将碳纤维材料贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力。
3.2碳纤维加固的原理。
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有良好的力学性能。碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝具有相同的方向性，能共同工作，这是加固补强的必要条件和关键所在。而将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸后，就成为复合增强材料（单向连续纤维），大大提高碳纤维布的抗拉强度；而后用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的构件上，形成一个新的复合体，使粘贴材料与原有钢筋混凝土协同工作，改善了加固构件的受力性能，增强了构件的抗裂抗剪能力，到达了补强加固的目的。因此，粘结剂对碳纤维布的加固起着至关重要的作用。
3.3碳纤维加固的特点。 h
粘贴碳纤维布复合材料加固桥梁，与粘贴钢板加固相比，具有如下优点：
（1）施工方便快捷，不需要使用大型加固机具，效率高，施工速度快。
（2）可以有效的封闭混凝土结构的裂缝，延缓或消除裂缝的出现和扩展，延长结构的使用寿命。
（3）不用打孔，不会对原结构造成新的损伤。
（4）加固后不改变原有断面的大小和形状，外表轻巧美观。
（5）经济耐用，加固效果好，不需要后期进行维修。
（6）由于碳纤维材料本身抗疲性能优异，用碳纤维布加固的混凝土结构的抗疲劳性能将会提高。
（7）抗腐蚀性强，应用面广，加固后的构件的耐腐蚀性和耐久性得到大大提高，可以应用于各种复杂工作环境中的构件加固。
（8）碳纤维材料糙率低于混凝土表面糙率，在加固段可以提高水流的通过能力。
（9）提高加固构件的抗渗能力和抗冲刷能力。
3.4碳纤维加固的适用范围。
（1）混凝土结构抗弯、抗剪构件加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
（2）混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
（3）隧道、港湾设施、烟囱、厂房、仓库的加固。
（4）受碱害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
4. 碳纤维加固材料的分类、比较和发展状况
4.1碳纤维加固材料的分类
碳纤维材料包括碳纤维布和碳纤维板两种：碳纤维布是连续碳纤维单向或多向排列，未经树脂浸渍的布状制品；碳纤维板材是连续碳纤维单向或多向排列，并经树脂浸渍固化的板状制品。
4.2碳纤维加固材料的比较。
下面对于两种加固材料的物理性能进行一些对比（见表1、表2）。
4.2.1在施工方面，与碳纤维布相比，碳纤维板具有以下优点：
（1）施工方便，施工质量更容易保证。
（2）强度高，1层1.2mm厚板相当于10层碳纤维布作用。
（3）碳纤维板比碳纤维布容易保持纤维顺直，更有利于碳纤维发挥作用。
（4）碳纤维板材更适用于预应力加固方式，能更加充分发挥碳纤维高强度作用。
（5）纤维板与纤维布相比，更适合于砖混结构的墙体加固。
4.2.2与碳纤维布相比，碳纤维板具有如下的缺点：
（1）碳纤维布适用范围更广，能够任意裁剪，加固各种形状（圆形或复杂曲面）的结构。
（2）价格昂贵，限制了碳纤维板的应用。
5. 碳纤维施工工艺要点
碳纤维加固施工工艺流程：混凝土构件表面处理→涂刷底胶→粘贴碳纤维→涂刷保护胶→养护→涂装。
施工工工艺流程要点：
（1）清除待加固构件混凝土表面的风化层，并凿毛，露出新茬，施工面总体上要求平整、干净。
（2）将界面树脂均匀地涂刷在施工面上，不可遗漏，待不粘手时，用修平树脂找平施工基面；修平树脂不粘手时，在施工基面上均匀地涂刷浸渍树脂，厚度为3mm～5mm，要全部盖住施工基面。
（3）粘贴碳纤维材料之前，首先应先确认粘贴表面干燥；粘贴时，在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉（专用工具）沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。
（4）确认碳纤维与树脂之间无空气后，在碳纤维上均匀涂一层浸渍树脂，厚度一般为1mm～2mm。
（5）粘贴碳纤维材料后，需要自然养护1～2小时，达到初期固化，并要保证固化期间不受到外界碰撞和干扰。
（6）养护7天后，表面涂刷具有抗老化及耐腐蚀性能的防护层，很后做表面装饰层，使其与周围的混凝土相一致。
6. 结语
碳纤维材料具有很多独特的性能和优点，产生的综合经济效益和社会效益都很好，具有广阔的应用前景，值得大力推广。但任何事物都有其局限性，比如碳纤维材料不能承受抗压。因此在进行桥梁加固时，我们要充分考虑建筑物的性能和补强的需要，做出科学的选择。