碳纖維增強塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,下稱CFRP,常以碳纖維布的形式出現),具有優異的物理力學性能、耐久性及抗腐蝕性等特點。該材料是在日本發明的,早應用于航空航天,國外早對纖維加固修復混凝土結構技術進行研究的是德國IBMB研究院和瑞士的EMPA實驗室,日本、韓國和美國緊隨其后,碳纖維塑料對鋼筋混凝土進行修復加固在發達國家已成為一項成熟技術②。
與傳統加固方法比較,碳纖維增強塑料具有明顯的技術優勢,主要體現在③:
1)強度高、延性好
碳纖維布具有優異的物理力學性質,抗拉強度2500-4500MPa(是普通鋼材的10倍左右),彈性模量是普通鋼材的1-2倍。以其強度來提高承載力,以其高彈性模量來改善結構的延展性,從而達到加固的目的。
2)耐久性和耐腐蝕性好
由于其固有的化學特性,致使碳纖維布能夠抵抗一般酸堿鹽的腐蝕,有良好的耐腐蝕性和耐久性,而且其本身還可以起到對內部混凝土結構的保護作用,間接增加了混凝土保護層,從而達到雙重效果。
3)不增加構件的自重及體積
碳纖維布質量輕,厚度薄,粘貼后基本不增加結構自重和尺寸,不影響建筑物的有效使用空間和外觀。
4)適用面廣
碳纖維布是一種柔性材料,可以方便地裁剪,所以這種加固技術可以廣泛適用于各種結構類型(如橋梁、隧道、涵洞、煙囪等)、各種結構形狀(如矩形、圓形、曲面結構等)、各種結構部位(梁、板、柱、節點、拱、殼等),且不改變結構形狀及不影響結構外觀,這是傳統加固方法所不具有的。
5)施工便捷高效
碳纖維布加固,無大型機具,沒有濕作業,占用場地少。施工工效高,粘貼碳纖維法是粘貼鋼板施工工效的4-5倍。施工質量易保證,碳纖維預浸料輕質柔軟,易貼附,即使被加固的結構表面不是非常平整,也可以保證很高的粘貼率。
碳纖維布的這些特點,為建筑結構的加固提供了技術支持,決定了碳纖維加固技術具有很大的經濟價值和社會效益。