1种材料
1.1碳纤维增强材料
直径从5微米到20微米的连续纤维通常被称为碳纤维增强材料，简称碳纤维，其基材由树脂和固化剂组成。碳纤维浸渍常用树脂，树脂固化后形成碳纤维增强材料。建筑行业使用的碳纤维具有许多优异的性能:密度低，为普通钢材的1/6，抗拉强度约为普通钢材的4-6倍；耐腐蚀性好，强度不受酸碱腐蚀性介质的影响；非磁性，不影响电磁信号的传播；优异的抗疲劳性能；疲劳寿命一般比钢高。温度系数与混凝土相当；弹性模量与钢相似，极限伸长率为1%。普通纤维布、短纤维、棒材、纤维板等型材都可以制成成品纤维。
1.2种匹配的树脂粘合材料
混凝土结构加固修复的支撑树脂体系包括底漆，用于穿透混凝土表面，增强附着力，形成耐久界面的基础；用找平材料填满整个表面空缝隙，形成一个平整的表面。是粘合碳纤维布的浸渍树脂。
粘结材料是加固工程成功的重要保证。要求胶粘剂对粘接界面和碳纤维布有较高的附着力和强度，并能抵抗拉压应力。特别是粘结抗剪强度应高于混凝土的相应强度，粘结材料应具有良好的渗透性以及与界面和碳纤维布的相容性。它能抵抗冲击、疲劳、老化等，应满足结构简单的要求。
一般下层树脂与流平材料的正粘接强度大于2。5MPa且不低于钢筋混凝土抗拉强度标准值；浸渍树脂后，碳纤维布附着在混凝土构件的表面，两者牢固地结合在一起。浸渍树脂是整个工作的关键，也是它们之间的薄弱环节。为了保证碳纤维布与混凝土之间的剪切传递，浸渍树脂应具有足够的刚度和强度。同时，由于混凝土的开裂，必须有足够的韧性和脆性破坏。浸渍树脂和粘结树脂的性能指标应符合表1的要求。
2碳纤维加固的技术特点
碳纤维种类繁多，其中PAN基碳纤维具有优异的物理机械性能、良好的附着力、耐热性和耐腐蚀性。它是一种碳纤维材料，用于加固和加强建筑结构。加固钢筋混凝土的方法有很多。与其他方法相比，碳纤维加固技术具有明显的技术优势。
1)高强度、高效率。碳纤维板的抗拉强度远高于钢材，一般高于3500MPa拉伸弹性模量为230000~470000MPa，比钢高，比强度可达2000 MPa m3/g以上，而Q235钢比强度仅为59mp m3/g左右，比模量高于钢。在加固混凝土结构的过程中，可以充分利用其优异的物理力学性能，提高结构和构件的承载力和延性。改善其受力性能，实现有效加固。
2)施工简单快捷。使用碳纤维材料加固混凝土结构，施工现场不需要大型施工机械，占用空空间小，不需要湿作业，工作效率高。
3)耐腐蚀性和耐久性。碳纤维材料化学性质稳定。酸和碱盐等化学物质不会与它们发生反应。因此，碳纤维材料加固钢筋混凝土构件可以很好地解决化学腐蚀问题。
4)不要增加结构的自重和体积。碳纤维布重量轻，厚度薄，修复和修补后的构件基本不增加原有结构的重量和尺寸，因此不会减少建筑物的使用空间。混凝土结构中的裂缝可以用碳纤维布有效封闭，以延长使用寿命。
5)适用范围广。碳纤维布是一种可以随意切割的柔性材料。而且，在不改变结构形状和尺寸的情况下，结构的每个部分都不会影响结构的外观。
3钢筋混凝土柱的破坏特征及原因分析
3.1钢筋混凝土柱的破坏特征
钢筋混凝土柱的破坏模式可分为两种:受压破坏和受拉破坏。
3.1.1轴压柱的破坏特征
轴心受压柱的受力过程是:在较大的外荷载作用下，首先出现与荷载方向基本平行的纵向裂缝，带保护层的混凝土被剥离，使混凝土破碎。根据柱中钢筋的排列，上述过程略有不同。例如，当混凝土保护层较薄，箍筋间距较大时，钢筋周围的混凝土出现剥落、开裂或剥落，钢筋迅速弯曲成灯笼形。这种损坏是突然的，构件断裂时纵向变形很小。
3.1.2小偏心受压柱的破坏特征
当偏心率很小时，所有的柱都被压缩，通常靠近轴力一侧的压缩应力较大。当荷载增大时，这一侧的混凝土先被压碎，受压钢筋的应力也达到抗压强度。当构件断裂时，另一侧的混凝土应力和钢筋应力达不到抗压强度。
当偏心距稍大时，截面上会出现一小部分拉应变区，但压应变的发展大于拉应变的发展。破坏首先发生在受压侧，受压侧混凝土应变达到破坏时的极限压应变，产生纵向裂缝和长的破碎部位。
3.1.3大型偏心受压柱的破坏特征
对于大偏心受压柱，受拉柱一侧的柱侧面首先承受荷载。裂纹不断发展延伸，破坏前主要裂纹明显。并且延伸到压缩区，导致压缩区的面积迅速减小。最后，受压区出现纵向裂缝，导致混凝土断裂。破坏区受拉侧横向裂缝较宽，受压侧钢筋一般达到抗压强度。但是，在某些情况下，如果受拉钢筋的数量很少，受压钢筋的应力可能达不到抗压强度。
综上所述，除大偏心受压钢筋混凝土柱外，其外观性能明显，轴心受压和小偏心受压破坏迹象不明显，均为脆性破坏。
3.2混凝土承载力不足的原因
设计错误、施工质量差、使用不当、材料在恶劣环境下老化、意外自然损坏、结构损坏，导致结构可靠性降低。
由于功能的改变，通常需要加强结构。功能变化可能发生在使用阶段或应用阶段。
国家设计规范的调整也将是结构加固的原因。由于设计标准的提高，使用的结构可能不再满足现行规范的要求，需要进行加固。
重要结构的延伸服务。对于有遗产价值的项目，需要通过加固尽可能延长使用寿命。
钢筋混凝土柱碳纤维加固技术原理
当钢筋混凝土受到轴向压缩时，损伤是由侧向膨胀引起的，侧向膨胀的极限值很小，如构件周围的侧向约束。为了防止压力接收构件的这种横向膨胀，可以提高构件的压缩承载能力和变形能力。
碳纤维加固混凝土柱在混凝土和碳纤维加固带之间形成约束。由于横向界面应力的约束，塑性区核心混凝土与单一对应受力状态相比，处于三相应力状态。增加混凝土的极限压应变和承载力，达到加固的目的。
碳纤维加固混凝土柱的方法
钢筋施工的一般工艺流程包括先卸料、唤醒基层、涂底漆、找平、粘贴和保护。
5.1基底处理
1)混凝土表面应消除剥落、空鼓包、蜂窝和腐蚀等退化现象。
2)用混凝土角磨机、砂纸等工具清除混凝土表面的浮油、油污等杂质，构件基础的混凝土基面应打磨平整。特别是表面凸起部分要光滑，角接处要倒角打磨成弧形。
3)用风扇清洁混凝土表面并保持干燥。
5.2涂层胶
1)按主剂和固化剂的3∶1比例配制底漆。将主剂和固化剂依次放入容器中，用弹簧秤计量，用电动搅拌器搅拌均匀。根据现场实际温度，确定剂量，严格控制使用时间。
2)在混凝土表面均匀涂刷底漆。待胶水固化后，在混凝土表面均匀涂刷底漆，并在模板接缝的高度差处填充修补剂，使高度差最小化。
2)边角部位也用修补剂修补，形成半径不小于20毫米的光滑圆弧。
5.4粘着
1)按照设计要求的尺寸切割碳纤维布。
2)将粘合材料的粘合剂混合，然后均匀地涂在要粘贴的部位。涂层厚度略厚于底漆。
3)粘贴碳纤维布。确认粘贴部位正确后，用专用工具沿纤维方向反复按压纤维，去除气泡，使粘合剂完全被碳纤维布浸透。并用刮刀刮擦碳纤维布的表面，使其均匀。对于多层粘合，应重复上述步骤。
4)在碳纤维布表面涂覆均匀的粘合剂。用工具在纤维方向反复滚动，用刮刀刮擦碳纤维布表面，使其均匀。
5)在最后一层碳纤维布表面均匀涂上粘合剂。用工具沿纤维方向反复滚动，用刮刀刮擦纤维布表面，使其均匀。
6)碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不应小于200毫米。
5.5护理
增强碳纤维布应涂覆或喷涂防火材料进行保护。
5.6质量要求
1)每道工序完成后，应按工艺要求进行检验，并做好相应的验收记录。
2)碳纤维布与混凝土的粘结质量作为施工后现场验收的评价标准。用小锤子等轻轻敲击碳纤维布表面。，并根据回声评估粘附程度。如有空粘鼓，应采用粘贴法解决。如果键合面积小于90%，则判断键合无效，需要重构。
3)严格控制施工现场的温度和湿度。施工现场温度在5℃~ 35℃范围内，相对湿度不大于70%。
6注意事项
1)钢筋混凝土柱在配筋前的卸载往往被忽略。很容易发生碳纤维没有被破坏，混凝土被压碎的情况。这种效果降低了碳纤维布的增强效果，不能充分发挥碳纤维布的高抗拉强度。
2)矩形柱角部倒角半径应不小于20mm，柱侧面应改形成凸面，以减小角部碳纤维布的集中应力。
3)混凝土表面的修补直接影响碳纤维布对混凝土的侧向约束，因此应高度重视修补工作。
4)碳纤维布加固时，具体粘贴层数应通过计算确定。考虑到各层的共同工作系数、抗疲劳和避免脆性破坏的能力，通常不超过5层。此外，从机械性能的角度来看，单层优于多层，窄宽度优于宽宽度，并且如果需要，纵向可以重叠。但搭接长度不得小于100毫米，碳纤维布端部应固定牢固。
7结束语
CFRP钢板加固钢筋混凝土柱可以有效提高柱的承载力，使钢筋混凝土柱具有更大的延性和耗能能力。该方法对环境影响小，符合现代工程建设的技术要求，有利于环境保护。但值得注意的是，有机橡胶耐高温性能较差，对高温环境和防火等级要求较高的建筑不能使用。
