预应力碳纤维加固技术简介

预应力碳纤维板加固结构技术是20世纪末开始研究的一种新型加固技术。传统的粘贴碳纤维板加固技术取得了重大突破。它充分利用了碳纤维复合材料的高抗拉强度，避免了碳纤维过早剥离的现象。有效地提高了结构的强度和刚度，达到了减小结构初始裂缝宽度、限制裂缝形成和发展的效果，并显着地改善了结构的工作性能。其原理与钢板加固相似，即将拉伸材料粘贴在结构的拉伸侧，与结构共同受力，加固钢筋。

预应力碳纤维板加固与非预应力碳纤维板加固的比较

通过大量的国内外研究和实践结果表明，预应力对碳纤维板的开裂和屈服弯矩有明显的提高，同时也降低了结构的变形和截面应变。但对承载力影响不大。预应力碳纤维加固试件的极限变形明显小于非预应力碳纤维试件。碳纤维锚固有效地防止了碳纤维的剥离，使构件的损伤从表面混凝土的撕裂和剥离损伤转变为碳纤维复合材料的断裂。非预应力碳纤维筋的破坏模式是碳纤维的剥离破坏，预应力筋的破坏模式是碳纤维板的拉伸断裂。预应力碳纤维板可以降低构件的整体变形，使碳纤维发挥更大的效率，同时也比非预应力碳纤维承受更多的载荷。

预应力碳纤维的优点

非预应力碳纤维加固技术是将碳纤维板粘贴在结构的拉伸区域，使其与构件混凝土和内部钢筋共同承受拉应力。这个过程的效率很低。由于碳纤维板弹性模量低，一般只有160~165 GPa，抗拉强度高，可达2600 MPa左右。钢筋的弹性模量一般在205 GPa左右，屈服强度只有305 MPa左右。钢的屈服强度需要0.0014的拉伸变形，碳纤维板需要0.017的拉伸变形才能达到抗拉强度，是钢筋屈服变形的11倍以上。可以解释，碳纤维板与构件的内部加固一起工作。无论钢筋的初始应变是多少，碳纤维在钢筋屈服率仅为抗拉强度8.8%时所能施加的强度。在碳纤维强度为0.017的应变下，混凝土结构会产生较大的变形和明显的裂缝。非预应力碳纤维板加固后，碳纤维板的抗拉强度极低。因此，有必要在碳纤维板上施加预应力，使其能够预先施加一定的强度，从而有效地发挥其高强度性能。

因此，在现场暴露环境中，预应力碳纤维板加固结构具有更多的优点。

预应力碳纤维板筋是一种粘结预应力钢筋，在减少裂缝、提高构件抗弯承载力方面具有显著的性能。结果表明，预应力碳纤维板加固技术具有传统的非预应力碳纤维加固技术无法比拟的优点，具有较大的工程实用价值。

预应力碳纤维板的加固效果

在加筋结构与预应力碳纤维板之间进行张拉锚固，即使碳纤维板与构件结合在一起，也可以使用结构胶进行加固。让锚和结构胶将碳纤维板固定在固体表面。随着时间的推移和胶体的老化，它逐渐转变为一种无粘结的形式，它只允许锚向碳纤维板提供拉力。这是变粘结预应力碳纤维板加固技术。该技术操作简单，粘结预应力可变，使后期无粘结和早期粘结具有相同的裂缝间距和宽度，有利于结构的防腐和耐久性。它适用于现有结构构件的加固措施，同时具有粘结预应力和无粘结预应力的优点。