碳纖維加固在混凝土結構中的應用存在以下主要局限性:
1.對結構剛度提升有限
當混凝土結構存在較大變形或開裂時,碳纖維布對剛度的改善作用不足10%,難以有效解決剛度問題。
2.抗彎承載力加固效果受限
若構件因抗彎承載力不足需加固,碳纖維布用量超過四層時,其極限應變能力低于受彎結構需求,可能導致加固效果不理想。此外,碳纖維與鋼筋共同工作時,鋼筋易先達到強度極限,碳纖維強度利用率不足20%。
3.抗扭加固效果不確定
碳纖維布在抗扭加固中的研究較少,其極限應變能力難以滿足受扭結構需求,實際應用中需謹慎評估。
4.對大剪切力適應性差
在剪切力較大的情況下,碳纖維布的加固穩定性可能不理想,長期使用易出現性能劣化。
5.結構形變敏感性問題
若原結構已發生較大形變,碳纖維布的應變滯后特性可能加劇結構損傷,無法滿足抗震要求。
6.粘結層易破壞
混凝土與碳纖維間的環氧樹脂粘結層易因環境因素(如濕度、溫度變化)或施工缺陷(如氣泡、空鼓)發生剝離或失效,影響加固效果。
7.脆性材料特性
碳纖維為脆性材料,破壞時可能突然斷裂,與未加固混凝土結構的延性破壞相比,安全性風險更高。
8.施工質量依賴度高
碳纖維加固效果受施工工藝影響顯著,如膠粘劑配比、表面處理、氣泡處理等環節若控制不當,可能導致加固失效。
9.環境與耐久性限制
長期暴露于高溫(超過60℃)、紫外線或化學腐蝕環境時,碳纖維及膠粘劑可能老化,降低加固效果。此外,其防火性能較差,臨界溫度僅約300℃。
10.經濟性與市場亂象
部分工程因盲目選擇碳纖維加固導致成本增加,且市場存在劣質材料混雜、維修費用高等問題。
綜上,碳纖維加固需結合結構具體問題、受力類型及環境條件綜合評估,避免盲目應用。