关于碳布加固能否替代粘钢加固问题探讨

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碳纤维布加固与粘钢加固，二者存在诸多相似之处，那么在实际的应用之中，能否互相替换呢？

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粘碳布与粘钢相似之处

从适用范围上看，碳布与粘钢同样可用于受弯构件、大偏心受压构件与受拉构件，例如在梁底粘贴碳布或者钢板，均可提高结构承载力，达到加固补强的目的。另外，从原理上来看，碳布与粘钢都是利用结构胶将碳布或钢板粘贴至混凝土基材上，使加固材料与基材形成整体，共同受力。

从施工流程看，碳布与粘钢也十分相似。两种方法都受结构胶影响较大，若结构胶质量不合格，加固材料会与基材剥离，产生安全隐患甚至造成事故。同时两种方法加固前均需要卸载，未进行卸载或卸载不彻底都会产生二次受力，造成加固材料受力滞后。除此之外包括表面处理、施工温度等都有高度的重合。

事实上，碳纤维布与钢板在结构加固中起到的作用，可以等同为增加钢筋混凝土结构中的配筋率。因此，在一定程度上，碳纤维布加固与粘钢加固可以相互替换。按照规范中要求的设计值，我们可以进行简单的对比，规范中针对重要构件，高强度I级碳布的强度设计值为1600MPa，Q235钢板的设计强度取215MPa，也就是说，在材料宽幅相同的情况下，可以大体认为厚度1mm碳纤维布与厚度8mm钢板加固效果相似。

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碳布的优势

如果将碳纤维布抗拉强度设计值取为2000MPa（该值为针对一般构件，高强度Ⅱ级碳布的强度设计值），钢材(Q235)抗拉强度设计值取为200MPa，可按照0.1mm厚碳纤维布则可相当于1mm厚钢板。

此外，碳纤维轻、薄，不需要大型施工机械，运输储存、施工简便，同样工程量，粘贴碳纤维施工工期约是粘钢的40%。碳纤维和钢材相比，属惰性材料，不锈蚀，也不易被有害介质腐蚀，在恶劣环境下耐久性好。

碳纤维还具有较好的柔韧性，能够包裹复杂外形的构件，并非很光滑的钢筋表面基本有效粘贴率也可以达到100%，粘贴钢板一般来说有效粘贴面能达到70%-80%左右。

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粘钢的优势

如果仅凭借上面的结果，就认为碳布加固效果远高于粘钢，那就大错特错了。强度等级不同的碳纤维布厚度也不相同，加固中采用的I级300g碳布也不过0.167mm。虽然碳纤维布加固中存在多层加固的情形，但最多不允许超过四层，且从第二层起加固效果就会发生折减，与5mm厚钢板的加固效果相比还是存在差距的。

碳纤维和钢材弹性模量基本一致，但碳纤维的抗拉强度是钢材的10倍左右，所以要充分发挥加固材料的强度，粘贴碳纤维需要加固构件产生更大的形变。也就是说，在小变形情况下，粘贴碳纤维加固应力滞后显著，所以当构件承载力相差较多时，应优先选用粘钢加固。

碳纤维和钢材弹性模量基本一致，达到同样的力值，钢材截面要大的多，所以粘钢加固提高构件刚度的幅度要超过碳纤维加固。也就是说，若补充同样的抗弯能力，粘钢加固的挠度变化小于碳纤维加固。

钢板上可以焊接锚筋，也可钻孔设植筋锚固，所以粘钢加固的锚固方式较粘碳纤维灵活。

上述对比情况是出于理想的角度，若想实际替换，则还需要进行详细的计算求证。碳布与粘钢的替换还有很多需要考虑的事宜，二者弹性模量相近，抗拉强度却相差较高，因此若要充分发挥碳纤维强度，就需要原有结构能够产生较大的变形。因此，当原结构卸载不明显或结构变形较小时，粘钢加固要明显优于碳纤维加固。

碳布与粘钢，适用环境也不完全形同。碳纤维布除了具有较高的强度之外，耐磨耐腐蚀也是其优点之一。从材料自身角度看，碳纤维布不会锈蚀，对于长期处于恶劣环境下的混凝土结构，将是更好的选择。另外，同规模的加固工程，粘钢施工的造价，可能会达到碳布加固的2-3倍，需要引起注意。

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总结

在加固工程之中，单采用一种加固工法就将问题完全解决，少之又少。换言之，任何加固工法都会有自己的使用局限，我们就需要掌握每种加固工法的优势，将每种加固工法的优势充分发挥出来。加固设计、方案的改动，要经由专业人士设计、审核与最终确定，切莫随意而为，忽视结构生命安全。

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