在工程应用研究方面，重点研究碳纤维片材（碳纤维布/碳纤维板之总称）。在90年代由国家课题支持开展碳纤维片材在混凝土结构（包括桥梁、隧道、水利设施和房建结构），取得了应用成果并得到广泛推广。2003年由中国工程建设标准化协会颁布了《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146：2003），作为指导性文件提供了设计施工和质量检验依据。而碳纤维片材用于桥梁加固技术是目前应用较为普遍的技术之一，其十几年来的应用为桥梁加固事业作出了历史性的贡献。
针对传统桥梁加固改造工程中所存在不足，诸如：因采用的加固材料（如钢板/纤维布）温缩模量与混凝土钢筋混凝土材料的温缩模量差异较大，不能形成同步的温缩变形状态，影响加固耐久性；采用钢材加固增加防锈处理等后期维护投人；以及采取增大截面法，结构面会留下不和谐修补“伤疤” 影响结构外观和技术状况评价等问题，碳纤维筋桥梁加固是一项新的应用外粘高性能碳纤维复合材料增强结构技术，主要形式包括“嵌人植筋加强法" 和“体外配筋扩大截面增强法"。碳纤维筋与高强聚合物砂浆的联合使用充分利用了纤维棒筋的抗拉伸强度、聚合物砂浆的快凝强度和砂浆与钢筋混凝土结构的温缩模量的近似特性，既可提升钢筋混凝土结构的承载能力，也可充分利用新材料环境特征，达到维修、加固、利用与修旧翻新的综合作用。
2.碳纤维复合筋的性能
碳纤维复合筋为棒型材料，主要成分为由碳纤维，通过特殊技术处理与树脂高温固化而成。碳纤维分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数在0.9以上。碳纤维根据原丝类型可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种，由原丝纤维加热至高温后除杂获得。根据碳纤维原丝类型可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3 种。目前,PAN碳纤维按力学性能又分为高模量超高模量、高强度和超高强度4种；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束以1K、3K、6K、12K和24K（1 K为1 000根长丝单位重量），大丝束为48K以上。
2.1碳纤维的优势
碳纤维具有较强的防水和防渗漏的特点，具有耐酸、耐碱的耐腐蚀性，阻燃性和良好的力学性能和良好的导电导热性，因此也在建筑工程和其他领域被广泛运用。据投资顾问行业研究中心相关统计数据显示,目前,世界碳纤维的需求量将以每年约13%的速度增长。由此可见，碳纤维的使用将越来越广泛。
2.2碳纤维复合筋的特性
碳纤维复合筋的主要技术指标及其与钢筋对比如下表：
表1 碳纤维复合筋的技术指标及其与钢筋的对比表
名称
碳纤维复合筋
钢筋
密度（g/cm3）
1.5
7.9
抗拉强度（MPa）
≥1800
≥500
弹性模量（GPa）
≥140
≥200
线膨胀系数10-6/℃
0.6
12
从表格中可以看出，碳纤维复合筋的密度远远小于钢筋，同样体积的材料，重量上碳纤维复合筋的优势很大；碳纤维复合筋抗拉强度也大于钢筋，其热膨胀系数较低，就说明在相同的温度下，膨胀的程度会低很多。
碳纤维复合筋的主要性能：（1）质量轻（相当于钢密度的1/5）；（2）强度高（抗拉强度是钢筋的4到5倍）；（3）密度小（1.5g/cm3）；（4）弹性模量高（弹性回复100％）；（5）热膨胀系数小，耐高温和低温性好；（6）耐酸性好，对酸呈惰性，耐浓酸侵蚀；（7）与砂浆附着力强。
3. 聚合物砂浆特点
聚合物砂浆是由水泥、速凝添加剂、粉末状聚合物、碎石与水等混合拌制而成，其粘结强度高，热膨胀系数与混凝土类似。
聚合物砂浆的主要特点：（1 )黏附性好，与原结构旧混凝土表面黏附良好，使纤维筋与原结构共同受力；（2）稳定性好，能有效抑制有害物质的渗透和扩散；（3）和易性好，利用快捷、速凝的功能特点，修缮结构腐蚀表面，达到修旧如新。聚合物砂浆可以维修各种老化受损的混凝土表面。
4. 国内桥梁加固现状
桥梁作为公路交通的关键设施，具有跨越深谷、承受运载、通航泄洪、保证安全、连接路网的重要功能。目前，我国各级公路上营运的桥梁总数达 60余万座。
按桥梁设计技术标准对大中小类型的桥梁平均使用寿命测算，桥梁平均设计使用寿命在50年左右。全国年均需要改造翻新的桥梁约有10 000 余座，合计约60余万延米。以二级路为例，每年国家需要投人的桥梁改造费用上百亿币，这是一笔巨大的投资。根据近10年危桥改造的统计数据表明，现有重交通组成作用下的桥梁使用寿命平均在33年之内，部分路段桥梁的使用寿命甚至更短。如何更有效的延长桥梁的使用寿命、如何更有效的提高危险桥梁的改造利用技术、如何将加固后的桥梁变得更持久，是当前桥梁管理中面临且急需解决的问题。
面对当前大规模的桥梁改造任务，各级桥梁管理部门都十分重视其处理效果，近年来积极研究和寻求有效的维修加固新技术，但这并不是一件容易的事情，目前在桥梁加固改造中常采用的技术还是十几年前的研究成果，主要方法如：“钢板加固法”、“扩大截面加固法”、“体外（内）预应力加固法”、“碳纤维布加固法”等，这些材料技术为轻交通状态下的桥梁加固做出过贡献。随着近几年重交通的发展和扩散，现有桥梁的加固材料和工艺技术在适应性方面面临巨大挑战。一方面是目前所使用的加固材料（如钢板/纤维布）其温缩模量与混凝土钢筋混凝土材料的温缩模量差异较大，造成加固后的补强材料与原结构的温缩变形差异化，形成不同步的温缩变形状态，影响加固耐久；另一方面当前加固中为提高结构受力的高强材料仍然采用钢材，因钢材有防锈处理的要求，这样就增大了后期的维护投人，在结构层面上需要增设3 cm以上厚度的防锈保护，造成自重增加，影响使用效果；此外，在增大截面法中，因材料强度因素，需要增厚自重增加，影响结构受力和加固效果。现有加固材料和工艺中即便是解决了受力要求，但施工后的结构面会留下不和谐修补“伤疤”，影响结构外观和技术状况评价。
由此可见，研究和选择一种高强、防腐蚀、经济、施工方便，且与钢筋混凝土材料温缩模量相一致的维修加固材料，达到理想的加固改造，且能提高桥梁的承载能力是十分迫切和必要的工作。
首先原构件混凝土表面去除表面浮浆、油污等杂质，并对混凝土构件加固部位进行凿毛处理。对加固表面缺损的坑洼部位采用高强聚合物砂浆预先修补，待混凝土表面干燥后涂抹界面剂。随后安装锚具及碳纤维复合筋，利用锚具固定碳纤维复合筋，碳纤维复合筋应紧贴加固面，压条及螺栓均应采用不锈材料；安装完后，喷涂高强聚合物砂浆，砂浆厚度不小于20MM，施工温度应在10℃-35℃，后对表面进行养护.

碳纤维材料的加固优势介绍
现在很多加固工程在选择施工材料时多会选择碳纤维材料，碳纤维材料和其他多种加固材料有着明显的不同，相比较而言，碳纤维材料更具有加固优势，存在经济性高、适用面广、操作步骤简单等多种优势，基本各类加固工程的施工环节都会优先选择并使用该类加固材料，碳纤维加固材料具体有哪些加固优势表现呢?接下来的时间，小编就站在专业的角度，来为大家详细解答。
一、施工便利性强，易于掌握施工要点
碳纤维材料主要有两种，其一是碳纤维板，其二是碳纤维布，目前，在加固工程中，两种类型的碳纤维材料都比较常用，在施工环节，使用碳纤维材料易于掌握施工要点，施工操作简单，施工的便利性强，即使是毫无施工经验的新手施工也能保证加固效果。
二、施工可行性高，不受到周边环境的干扰
并不是所有的加固材料适用性均较强的，有些加固材料在某些特定的加固工程并不适用，一旦随意使用，将会直接影响到加固质量，也会对周边环境造成严重的影响。碳纤维材料却不存在这些问题，和其他的加固材料相比，碳纤维材料的优势表现还是十分明显的，施工可行性相对较高，施工结束后也不会对周边环境造成干扰影响，是优质的，且客户较为认可并会时间选择的加固材料。
三、市场价格较低，降低施工材料成本
和钢板等加固材料相比，碳纤维材料的市场销售价格相对较低，使用碳纤维材料加固建筑物，即使需要使用的总量较多，也能有效降低施工成本。
四、实用性较强，加固寿命相对较长
对于客户来说，当加固工作结束之后，他们不仅会关注加固质量，也会重点关注加固寿命，使用钢板以及混凝土等施工材料加固建筑物，加固寿命都是十分有限的，然而，碳纤维材料的使用寿命却高达50年以上，这也是碳纤维材料和众多加固材料相比较后，所存在的一大优势，对于住宅类使用年限较长的建筑物，在加固时，如果施工现场允许，碳纤维材料可以作为的加固材料。
五、操作步骤简单，没有施工难点
对于施工单位来说，虽然他们有着资深的施工经验，不过，不同类别的加固材料所存在的施工难点不同，故而，施工单位在加固施工时所需要掌握的施工要点以及需要注意的施工细则方面都是不同的，碳纤维材料施工时操作步骤简单，施工难度较低，易于掌握加固施工的整体步骤，有效保证加固质量。
以上几点就是小编为大家整理的关于碳纤维材料的加固优势所在，其实，碳纤维材料近几年的应用频率较高，对于客户而言，碳纤维材料具有较多的选择优势，也是值得选购的优质加固材料。

粘钢加固和碳纤维布加固能不能互换？
在加固工程之中，粘贴碳布与粘钢加固，是我们常见的加固方法，那么究竟碳布与粘钢加固有哪些相同与不同之处呢？今天我们就来深入了解一下吧!
加固机理相似
粘贴碳纤维布加固和粘钢加固的形式和加固机理比较类似，本质上相当于增加构件配筋，在抗剪、抗弯加固中一般可以互相替换。
粘钢加固工法的优势
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钢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，构件粘钢加固的挠度、裂缝宽度小于粘碳纤维加固的；
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；
碳布加固工法的优势
如果将碳纤维布抗拉强度设计值取为2000MPa，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。
碳纤维还具有柔韧性，能够包裹复杂外形的构件，并非很光滑的结构建筑的钢筋表面基本有效粘贴率也可以达到100%，粘贴钢板是很难达到100%有效的粘贴面，相应的验收标准仅仅是达到70%。
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，为结构安全护航。

在结构加固工程中，可以采用的加固方法有很多，既有传统的加固方法，也有新型的加固方法，而粘钢加固和碳纤维加固就是代表性的2种加固方法。粘钢加固和粘贴碳纤维加固具有相似的加固原理，它们作为加固技术具有较多的优势，而且适用性都很强。那么碳布和粘钢板加固可以互换吗?
碳布与粘钢加固的相似之处，从适用范围上，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;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，令加固材料与基材形成整体共同受力;从施工流程看，两种方法都受结构胶影响较大，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。
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。碳布与粘钢加固既有相似之处，又有不同之处，它们都有各自的优势。
对于粘贴碳纤维布来说，常用的碳纤维布自重仅有200g/㎡和300g㎡两种类型，其设计厚度也是较为轻薄，一层200g/㎡碳纤维布厚度仅为0.111mm，施工速度约为粘钢加固的2~3倍。碳纤维加固灵活多样，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固，经济效益高。加固过程中不会改变结构外观，对原结构损伤较小，结构自重增加较小。施工现场湿作业工作量少，施工便捷坚固耐用。
粘钢板加固由于钢板的物理力学性能为各向同性，在进行受力的时候能够均匀受力，但是其施工时需要的夹具和施工器械，施工工序胶碳纤维布加固较为繁琐复杂。对于采用粘钢加固来说，所粘贴钢板的宽度不宜大于100mm，当采用手工涂胶粘贴钢板，钢板厚度不应大于5mm。采用压力注胶粘贴钢板，其厚度不应大于10mm，且需要按照外粘型钢加固法的焊接节点构造进行设计。对于普通小荷载结构或者构件，经计算其补强所需面积小，粘贴碳纤维布1~2层即可满足要求时，要先考虑采用粘钢板加固加固法来进行处理。
在加固工程中，可以采用的加固方法有很多，而且适用性都很强。对于加固方法的选择，要根据加固工程的实际情况来决定，任何加固方法都有自己的局限性。所以施工单位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，这样可以更加高效地完成加固工程。