碳纤维加固

碳纤维加固（CFRP）是一种采用高强度碳纤维复合材料，通过环氧树脂胶粘剂粘贴于混凝土、钢结构或木结构表面的先进增强技术。其核心原理是利用碳纤维 轴向抗拉强度（＞3400 MPa） 远超钢材（约500 MPa）的特性，在构件受拉区形成高效复合受力体系，显著提升结构承载力与耐久性。

材料科学突破

材料构成：

• 增强相：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维（12K丝束）

• 基体相：改性环氧树脂（固化后剪切强度≥18 MPa）

• 界面层：纳米二氧化硅改性偶联剂（提升粘结力30%）

技术演进里程碑

• 1960年代：日本东丽研发PAN基碳纤维，应用于航天航空领域。

• 1991年：瑞士联邦理工学院首次将碳纤维布用于混凝土梁抗弯加固。

• 2005年：中国发布 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003），推动工程标准化。

• 2018年：上海房得住完成 全球首例碳纤维加固百米级烟囱（耐受150℃高温胶体）。

• 2023年：自感知碳纤维（植入光纤传感器）实现裂缝实时监测。

五大核心应用场景

1. 抗弯补强

• 工艺：梁板底部粘贴单向碳纤维布

• 效果：承载力提升40%~100%（厚度0.3mm替代6mm钢板）

• 案例：医院ICU楼层增载改造（禁止重型设备进场）

2. 抗震加固

• 工艺：柱体环向包裹碳纤维布（约束混凝土）

• 效果：极限位移角从1/80提升至1/50（GB 50011）

• 案例：学校框架结构抗震升级

3. 裂缝控制

• 工艺：垂直裂缝方向粘贴U形碳纤维箍

• 效果：裂缝宽度从0.5mm降至0.1mm以下

4. 疲劳修复

• 工艺：钢结构焊缝处贴覆碳纤维板

• 效果：疲劳寿命延长至原设计的300%

• 案例：高铁站桁架节点加固

5. 防腐防护

• 工艺：滨海结构表面全覆盖碳纤维布+耐候面胶

• 效果：50年免维护（对比钢构防腐涂层10年寿命）

与传统工艺对比

技术前沿突破

• 智能碳纤维：
  植入 分布式光纤传感器，实时监测应变、温度、损伤（精度±0.01mm/m）

• 超快速固化胶：
  低温环境（-5℃）固化时间从7天缩短至4小时

• 可拆卸技术：
  热响应型胶体实现加固层无损回收（回收率＞95%）

工程经济价值

全寿命成本降低40%：免维护特性减少大修次数，50年周期成本仅为粘钢加固的60%。

碳纤维加固以 “轻如羽、强如钢、智如芯” 的特性，成为建筑结构再生医学的“纳米手术刀”。上海房得住依托 200万㎡加固工程数据库 与 BIM-AI协同设计平台，推动该技术从“增强工具”向“智能结构皮肤”进化，为城市更新提供低碳、精准、可持续的解决方案。