碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程

1、中国工程建设标准化协会标准碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程Technical Specification for Strengthening Concrete Structure with Carbon Fiber Reinforced Polymer（征求意见稿）1 总 则1.0.1 为使采用碳纤维片材加固修复混凝土结构做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规程。 本规程适用于土木建筑结构中采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构的设计、施工及验收。 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构的设计、施工及验收，除应符合本规程的规定外，尚应遵守国家现行有关标准和规范的规定。 采用粘贴

2、碳纤维片材进行加固修复的混凝土结构，长期正常使用环境温度不应高于60。对处于特殊环境（腐蚀、放射、高温等）下的结构采用碳纤维片材加固修复混凝土结构的设计、施工及验收时，还应遵守相应的国家现行有关标准和规范的规定，并应采取必要防护措施。1.0.5 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构前，应按照国家现行有关标准和规范对原有结构进行检测鉴定或评估。 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，应由专业设计人员进行设计，并应由专业施工队伍进行施工。1.0.7 对桥梁、港湾工程、特种结构等混凝土结构采用粘贴碳纤维片材加固修复时，可参照本规程的有关规定执行。 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，可与其它加

3、固修复方法共同使用。2 术语及符号2.1 术语2.1.1 碳纤维片材 CFRP systems碳纤维布和碳纤维板的总称。 碳纤维布 carbon fiber sheet 碳纤维布为连续碳纤维单向或多向排列、未经树脂浸渍固化的布状碳纤维制品。 碳纤维板 carbon fiber laminate 碳纤维板为连续碳纤维单向或多向排列、并经树脂浸渍固化的板状碳纤维制品。 底层树脂 primer用于基底处理的树脂。 找平材料 putty fillers用于对加固构件表面进行找平处理的树脂。 浸渍树脂 saturating resin用于粘贴并浸透碳纤维布的树脂。 粘结树脂 adhesives 用于粘贴

4、碳纤维板的树脂。2.2 符号 材料性能Ecf碳纤维片材弹性模量；fcf碳纤维片材抗拉强度标准值；fcf,d碳纤维片材抗拉强度设计值；ecfu碳纤维片材的极限拉应变；ecf碳纤维片材的允许拉应变；tcf碳纤维与混凝土之间的粘结强度设计值。 作用效应和抗力M弯矩设计值；M0加固前受弯构件计算截面已作用的初始弯矩标准值；Vb梁的剪力设计值；Vc柱的剪力设计值；scf碳纤维片材的拉应力；ecf碳纤维片材的拉应变；ecf0考虑二次受力时，碳纤维片材的滞后应变；ecf.v达到受剪承载力极限状态时碳纤维片材的应变。 几何参数Acf受拉面粘贴的碳纤维片材截面积；AuU型箍在梁侧粘贴的面积；Ab碳纤维片材压条与

5、混凝土的粘贴面积；bcf受拉面粘贴的碳纤维片材宽度；hcf0侧面粘贴碳纤维片材的截面面积形心至受压外边缘的距离；L1碳纤维片材从其充分利用截面所需的延伸长度；L碳纤维片材实际延伸长度；scf碳纤维片材条带净间距；tcf单层碳纤维片材厚度；wcf碳纤维片材条带宽度。 计算系数及其它km碳纤维片材厚度折减系数；ncf碳纤维片材粘贴层数；m侧面粘贴碳纤维片材的截面面积折减系数；f碳纤维布抗剪加固形式系数；nd碳纤维布有效约束系数；huU型箍传递粘结应力的有效面积系数；hb碳纤维压条传递粘结应力的有效面积系数。其它有关符号参见混凝土结构设计规范（GBJ 10-89）。3 材 料3.1 材料种类及一般要

6、求3.1.1 采用粘贴碳纤维片材对混凝土结构进行加固修复时，主要使用碳纤维片材、配套树脂类粘结材料及表面防护材料。3.1.2 加固修复用材料应具有产品合格证、应用许可证，碳纤维片材及配套树脂类粘结材料应提供产品规格及主要物理、力学性能指标，配套树脂类粘结材料还应提供耐久性能指标及施工和使用环境要求。 混凝土、钢筋及其它材料的有关设计指标按国家现行有关标准和规范采用。3.2 碳纤维片材3.2.1 碳纤维片材的主要力学性能指标应满足表规定的要求。表3.2.1 碳纤维片材的主要力学性能指标要求性能碳纤维布碳纤维板抗拉强度标准值（MPa）30002000弹性模量（MPa）2.1×1051.4

7、×105延伸率(%)1.41.4注：1. 抗拉强度标准值为其平均值减去3倍标准差；弹性模量和延伸率取其平均值；延伸率系指碳纤维片材拉断时的应变值；2.碳纤维布的性能指标按纤维的净面积计算，碳纤维板的性能指标按板材试件截面面积计算。3.2.2 碳纤维片材的主要力学性能指标参照GB3354-99定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法测定。3.2.3 碳纤维布纤维单位重量按GB1463-88纤维增强塑料密度和相对密度试验方法确定。单层碳纤维布纤维单位面积重量不宜小于150g/m2，不宜高于400g/m2，在施工质量得到可靠保证时，单层碳纤维布纤维单位面积重量可提高到600g/m2。 碳纤维板的厚

8、度不宜大于2.0mm，宽度不宜大于200mm，纤维体积含量不宜小于50%。3.3 配套树脂类粘结材料3.3.1 采用碳纤维片材对混凝土结构进行加固修复时，应采用配套树脂类底层树脂、找平材料、浸渍树脂或粘结树脂进行加固修复。3.3.2 配套树脂类粘结材料的主要力学性能指标应满足表3.3.2-1-2，3.3.2-3的要求。表3.3.2-1 底层树脂性能指标性能试验方法性能指标要求正拉粘结强度按附录A2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的1.2倍表3.3.2-2 找平材料性能指标性能试验方法性能指标要求正拉粘结强度按附录A2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的1.2倍表3.3.2-3

9、 浸渍树脂和粘结树脂性能指标性能试验方法性能指标要求拉伸剪切强度GB 71248610MPa拉伸强度GB/T 2568-199930MPa弯曲强度GB/T 2570-199940MPa正拉粘结强度按附录A2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的1.2倍3.3.3 对底层树脂、找平材料及浸渍树脂或粘结树脂均应进行与混凝土的粘结性能耐久性检验，参照GB/T14522-93机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法规定的环境条件进行不低于2000小时的加速老化后，按附录A进行正拉粘结强度试验，粘结强度不降低。3.4 表面防护材料3.4.1 对已加固修复施工完的结构表面碳纤维片材应进

10、行防护处理，表面防护材料应与浸渍树脂具有可靠的粘结强度及良好的变形性能。3.4.2 当被加固结构表面有防火要求时，加固后碳纤维片材表面应根据防火要求涂刷防火涂料或采取其它有效防火隔热措施。3.4.3 当结构持续使用温度超过60时，应采取防护措施。3.4.4 当被加固结构处于其它特殊环境时，应采取相应防护措施。4 设计与构造4.1 设计基本原则与一般规定4.1.1 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面，应使碳纤维片材承受拉应力，并与混凝土变形协调，共同受力。 碳纤维片材用于混凝土结构的加固形式主要有：1 在梁、板构件的受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固

11、，纤维方向应与构件轴向一致。2 采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固，纤维方向宜与构件轴向垂直。3 采用封闭式粘贴形成约束混凝土对柱进行抗震加固，纤维方向应与柱轴向垂直。4 当有可靠依据时，碳纤维片材也可用于其它混凝土结构构件和受力形式的加固。 粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，应按国家现行有关规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。钢筋和混凝土材料宜按结构检测得到的实际强度，根据国家现行有关规范确定相应的材料强度设计指标；也可根据其设计强度等级，按国家现行有关规范采用相应的材料强度设计指标。碳纤维片材应根据构件相应极限状态

12、时所达到的应变，按线弹性应力应变关系确定其极限状态时的应力。 碳纤维材料的极限抗拉强度fcf取厂商提供产品的材料抗拉强度标准值。碳纤维材料的极限拉应变ecfu取其极限抗拉强度fcf除以弹性模量Ecf。4.1.5 为保证加固修复后结构的可靠性，应使结构或构件在碳纤维片材加固修复失效的情况下，不产生严重破坏。4.1.6 当采用粘贴碳纤维片材对结构或构件进行加固修复时，应考虑加固后在荷载或结构体系改变的情况下对结构中的其它构件或构件的其他性能可能产生的影响。4.1.7 采用粘贴碳纤维片材进行结构加固修复时，宜尽量卸除结构上的荷载作用。当不能完全卸载进行加固时，应考虑结构二次受力的影响。4.1.8 受

13、弯加固和受剪加固时，被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级应不低于C15。采用碳纤维片材约束混凝土加固时，混凝土强度等级应不低于C10。4.2 一般构造要求4.2.1 当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时，转角处的曲率半径不应小于20mm图4.2.1 构件转角处粘贴示意图1构件 2碳纤维布1 r20mm24.2.2 碳纤维布沿受力方向的搭接长度不应小于100mm，各层搭接位置应相互错开。 为保证碳纤维片材能可靠地与混凝土共同工作，必要时应采取附加锚固措施。4.3 受弯加固4.3.1 采用碳纤维片材对梁、板构件进行受弯加固时，除应符合现行国家规范钢筋混凝土构件正截面受弯承载力计算的基本

14、假定外，还应符合下列要求：1 达到受弯承载力极限状态时碳纤维片材的拉应变ecf根据截面应变保持平面的假定确定，但不应超过碳纤维片材允许拉应变ecf；2 当考虑二次受力情况时，应根据加固时的荷载状况，按截面应变保持平面的假定计算碳纤维片材的滞后应变ecf1；3 碳纤维片材的拉应力scf取等于碳纤维片材弹性模量Ecf与其拉应变ecf的乘积，即scf=Ecfecf；4 达到受弯承载力极限状态前，碳纤维片材与混凝土之间粘结可靠，不发生粘结剥离破坏。 在矩形截面受弯构件的受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，其正截面受弯承载力按下列公式计算：1 当混凝土受压区高度x>xcfbh时（图(a)） (4.

15、3.2-1)混凝土受压区高度x和受拉面碳纤维片材拉应变按下列公式确定： (-2) (4.3.2-3)2 当混凝土受压区高度xxcfbh时（图(b)） (-4)式中 M弯矩设计值；As、A's受拉钢筋、受压钢筋截面面积；fy、f'y受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值；Acf受拉面粘贴的碳纤维片材截面面积；Ecf碳纤维片材弹性模量，MPa；考虑二次受力影响时，碳纤维片材的滞后应变，按4.3.4条计算；如不考虑二次受力，可取=0；ecf碳纤维片材的允许拉应变，取ecf=kmecfu，且不应大于碳纤维片材极限拉应变的2/3和0.01两者中的较小值；km碳纤维片材厚度折减系数，按式

16、(-5)确定； (-5)ncf碳纤维片材的层数；tcf每层碳纤维片材的厚度；ecu混凝土极限压应变，取0.0033；碳纤维片材达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限受压区高度，取；b、h截面宽度、高度；h0截面的有效高度；fc混凝土轴心抗压强度设计值。bhh0AsAsAcfxnscf+cf0cuxMfyAscfAcffyAsfc(a) x>xcfbh时cf>cfsAcfAsAsbh0hxnc<cuMfyAsfyAsEcfcfAcf(b) x<xcfbh时图 矩形截面正截面受弯承载力计算4.3.3 对翼缘位于受压区的T形截面受弯构件的受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固

17、时，按4.3.2条的原则和现行国家规范中T形截面受弯承载力的计算方法进行计算。4.3.4 考虑二次受力影响时，碳纤维片材的滞后应变按下列公式计算： (-1) (4.3.4-2) (4.3.4-3) (4.3.4-4) (4.3.4-5) (4.3.4-6)式中，M0加固前受弯构件计算截面已作用的初始弯矩标准值；ec0加固前初始弯矩M0作用下受压边缘的压应变；es0、ss0加固前初始弯矩M0作用下受拉钢筋的拉应变、拉应力；z 受压边缘混凝土压应变综合系数；y受拉钢筋拉应变不均匀系数；h内力臂系数，取0.87；aE钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；r受拉钢筋配筋率，ftk混凝土抗拉强度标准值；r

18、te按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，；Ate有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件取，bf、hf分别为受拉翼缘的宽度和高度。受压翼缘加强系数，。当初始弯矩M0小于未加固截面受弯承载力的20%时，可忽略二次受力的影响。4.3.5 在计算正截面受弯承载力时，尚应满足下列条件：1 受压区高度x不宜大于，其中界限相对受压区高度按现行国家规范的规定确定。2 加固后受弯承载力的提高幅度不宜超过40%。3 加固后在荷载短期组合下受拉钢筋的拉应力不宜超过钢筋抗拉强度的设计值。当有工程经验和依据时，上述规定可适当放宽。 当碳纤维片材粘贴于梁侧面受拉区进行受弯加固时，粘贴区域宜在距受拉区边缘1/4梁

19、高范围内。在进行正截面受弯承载力计算时，应将公式公式中的h改用碳纤维片材截面面积形心至受压外边缘的距离hcf0代替，且宜将侧面碳纤维片材的截面面积乘以折减系数m，其中hcf为侧面碳纤维片材的粘贴高度。4.3.7 进行受弯加固的构件，尚应验算构件的受剪承载力，避免因受弯承载力提高过大而导致受剪破坏先于受弯破坏。 当对梁、板正弯矩进行受弯加固时，碳纤维片材宜延伸至支座边缘。在碳纤维片材延伸长度端部和集中荷载作用点两侧宜设置构造碳纤维片材U型箍或横向压条。 碳纤维片材的切断位置距其充分利用截面的距离不应小于下列公式(4.3.8-1)延伸长度L1，并应延伸至不需要碳纤维片材截面之外不小于200mm（图

20、4.3.8）。 (4.3.8-1)式中 L1碳纤维片材从其充分利用截面所需的延伸长度； ecf充分利用截面处碳纤维片材的拉应变，按4.3.2条确定； tcf碳纤维片材与混凝土之间的粘结强度设计值，取0.5MPa； bcf受拉面粘贴的碳纤维片材宽度；对板，取1000mm板宽内粘贴的碳纤维片材宽度。图4.3.8 碳纤维片材的延伸长度原钢筋部分承担的弯矩加固后提高的弯矩L1200mm4.3.9 当碳纤维片材的延伸长度不满足条的规定时，应采取以下附加锚固措施：1 对于梁，在碳纤维片材延伸长度范围内设置碳纤维片材U型箍附加锚固措施（图(a)）。U型箍宜在延伸长度范围内均匀布置，且在延伸长度端部必须设置一

21、道U型箍。U型箍的粘贴高度宜伸至板底。U型箍的粘贴面积Au应满足下列公式的要求： (4.3.9-1)式中 AuU型箍在梁侧粘贴的面积，见图(a)；L碳纤维片材实际延伸长度；U型箍传递粘结应力的有效面积系数，取0.5。2 对于板，在碳纤维片材延伸长度范围内通长设置垂直于受力碳纤维方向的压条（图(b)）。压条应在延伸锚固长度范围内均匀布置，且在延伸长度端部必须设置一道压条。压条与板受拉面混凝土部分的粘贴面积应满足下列公式的要求： (4.3.9-2)式中 Ab碳纤维片材压条与板受拉面混凝土的粘贴面积；碳纤维片材压条传递粘结应力的有效面积系数，取0.5。图4.3.9 受弯加固时碳纤维片材端部附加锚固措

22、施(a) U型箍（b） 碳纤维片材压条0 对梁、板负弯矩区进行受弯加固时，碳纤维片材截断位置距支座截面的延伸长度，对板不小于1/4跨度，对梁不小于1/3跨度。当碳纤维片材在框架梁负弯矩区进行受弯加固时，应采取可靠锚固措施与支座连接。当碳纤维片材需绕过柱时，宜在梁侧4h'f范围内粘贴（图4.3.10），当有可靠依据和经验时，可适当放宽。2214h'f4h'f3图4.3.10 负弯矩区加固时梁侧有效粘贴范围1柱 2梁 3碳纤维片材 h'f板厚 4.3.11 板受弯加固时，碳纤维片材宜采用多条密布方案。2 当沿柱轴向粘贴碳纤维片材对柱的正截面承载力进行加固时，碳纤维片

23、材应有可靠锚固。4.4 受剪加固4.4.1 采用碳纤维片材对钢筋混凝土梁、柱构件进行受剪加固时：1 碳纤维片材的纤维方向宜与构件轴向垂直；2 粘贴形式主要有封闭粘贴、U形粘贴、侧面粘贴（图4.4.1(a)），应优先采用封闭粘贴形式；对碳纤维板，可采用双L形板形成U形粘贴形式。3 当碳纤维片材采用条带布置时，其净间距scf不应大于现行国家规范规定的最大箍筋间距0.7倍；4 U形粘贴和侧面粘贴的粘贴高度hcf宜取构件截面高度。对于U形粘贴形式，宜在上端粘贴纵向碳纤维片材压条；对侧面粘贴形式，宜在上、下端粘贴纵向碳纤维片材压条（图4.4.1(b)）。封闭缠绕粘贴 U形粘贴 双L形板U形粘贴 侧面粘贴

24、(a) 粘贴方式(b) U形粘贴和侧面粘贴加纵向压条U形粘贴wcfwcfscf侧面粘贴wcfwcfscfhcfhcf图4.4.1 碳纤维片材的抗剪加固方式4.4.2 对钢筋混凝土梁进行受剪加固时，按下列公式进行斜截面受剪承载力计算： (4.4.2-1) (4.4.2-2) (4.4.2-3)式中 Vb 梁的剪力设计值；Vb,rc未加固钢筋混凝土梁的受剪承载力，按现行国家规范的规定计算；Vb,cf碳纤维片材承担的剪力；ecf.v达到受剪承载力极限状态时碳纤维片材的应变；f 碳纤维片材受剪加固形式系数，对封闭粘贴，取f =1.0；对U形粘贴，取f =0.85；对侧面粘贴，取f =0.70；l 剪跨

25、比，对于集中荷载作用情况， l=a/h0， l 大于3.0时，取l =3.0；当l 小于1.5时，取l =1.5；a为集中荷载作用点到支座边缘的距离；对于均布荷载作用情况，取l =3.0；ncf碳纤维片材粘贴层数；scf碳纤维片材条带净间距；tcf单层碳纤维片材厚度；wcf碳纤维片材条带宽度。4.4.3 对钢筋混凝土柱进行受剪加固时，按下列公式进行斜截面受剪承载力计算： (4.4.3-1) (4.4.3-2) (4.4.3-3)式中 Vc 柱的剪力设计值；Vc,rc未加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，按现行国家规范的规定计算；Vc,cf碳纤维片材承担的剪力；n柱的轴压比；n=N/fcA，N为柱轴压

26、力设计值；A为柱截面面积；l 柱剪跨比，对于框架柱可取 l=Hn/2h0， l 大于3.0时，取l =3.0；当l 小于1.0时，取l =1.0；Hn为框架柱净高度。4.4.4 构件的受剪截面尺寸应符合现行国家规范的规定。4.5 柱的抗震加固4.5.1 采用封闭式粘贴碳纤维片材约束混凝土对柱进行抗震加固时，柱端箍筋加密区的总折算体积配箍率rv,e应满足现行国家规范对柱端箍筋加密区体积配箍率的要求。总折算体积配箍率rv,e按下列公式计算： (4.5.1-1)式中 rsv,v按箍筋范围以内的核心截面计算的体积配箍率；n d碳纤维片材的有效约束系数，取n d=0.45；对于柱，当轴压比大于0.5且加

27、固时未卸载，取n d=0.36；scf碳纤维片材条带净间距；tcf单层碳纤维片材厚度；wcf碳纤维片材条带宽度；A 构件截面面积；fcf,d碳纤维片材抗拉强度设计值，取fcf,d= fcf /1.1；fyv箍筋抗拉强度设计值。4.5.2 碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置。碳纤维片材两端应采用搭接或可靠连接措施形成封闭形式。碳纤维片材条带的搭接长度不应小于150mm，各条带搭接位置应相互错开。5 施 工5.1 一般要求5.1.1 粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构应由熟悉施工工艺的专业施工队伍完成，并应精心组织、精心施工。 施工步骤1 施工准备2 混凝土表面处理；3 底层树脂配制并涂刷；4 找平材

28、料配制并对不平整处修复处理；5 浸渍树脂或粘贴树脂的配制并涂刷；6 粘贴碳纤维片材；7 表面防护。5.1.3 施工宜在5以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。 施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。 在表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位。 树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。5.2 施工准备 认真阅读设计施工图，充分理解设计意图和要求。 熟悉施工现场和被加固

29、构件混凝土的实际状况，拟定出施工方案和施工计划。 对所使用碳纤维片材、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。5.3 表面处理 清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。 按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。 被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出结构新面。转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。 将混凝土表面清理干净并保持干燥。5.4 涂刷底层树脂 配制底层树脂。 用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。待树脂表面指触干燥时即进行下一步工序施工。5.5 找平处理 配制找平材料。 混

30、凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有楞角。 转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径不小于20mm。 待找平材料表面指触干燥时即进行下一步工序施工。5.6 粘贴碳纤维片材 按下列要求粘贴碳纤维布：1 按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。2 配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位。3 用特制的滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布。4 多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面指触干燥时即进行下一层的粘贴。5 在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 按下列要求粘贴碳纤维板：1 按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板。2 将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴

31、两层时，对底层碳纤维板两面均应擦拭干净。3 擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈突起状，平均厚度不小于2mm。4 将涂有粘结树脂的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴碳纤维板时，两板之间空隙应不小于5mm。5 需粘贴两层碳纤维板时，可连续粘贴。如不能立即粘贴，再开始前应对底层碳纤维板重新做好清洁工作。5.7 施工安全及注意事项5.7.1 碳纤维片材为导电材料，使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。5.7.2 使用中应避免碳纤维片材的弯折。5.7.3 碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直

32、接照射。5.7.4 树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。 现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。6 检验与验收 在开始施工之前，应确认碳纤维片材及配套树脂类粘结材料的产品合格证、应用许可证、产品质量出厂检验报告，各项性能指标应符合本规程3.1、3.2、3.3节规定的要求。 采用碳纤维片材及配套树脂类粘结材料对混凝土结构进行加固修复时，应严格按本规程第5章有关条款进行各工序隐蔽工程检验与验收。如施工质量不能满足上述条款要求时，应立即采取补救措施或返工。 碳纤维片材实际粘贴尺寸不应少于设计量，位置偏差不应大于2cm。6.0.4 碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手

33、压碳纤维片材表面方法来判断，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积小于100cm2时，可采用针管注胶的方式进行补救。空鼓面积大于100cm2时，宜将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等厚的碳纤维片材。6.0.5 必要时现场可参照附录A试验方法，进行同等条件下构件的正拉粘结强度试验，破坏应发生于混凝土，不得发生于粘结面。6.0.6 必要时可对碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场产品质量检验。附录A 碳纤维片材配套树脂类粘结材料正拉粘结强度测定方法A.1 适用范围A.1.1 本标准适用于碳纤维片材配套树脂类粘结材料单层或复合涂层与混凝土基层或配套树脂类粘结材料间正拉粘结强度的定量测

34、定。 本标准测定的粘结强度是指在规定的速度下，在试样的胶结面上施加垂直、均匀的拉力，以测定树脂间或树脂与混凝土基层间正拉粘结破坏时所需的力。 本标准参照日本标准JIS A 6909-1995织物修复建筑物用树脂材料试验方法。A.2 试验设备及试样A.2.1 拉力试验机拉力试验机的载荷选择应与试样的破坏负荷相适应。试验时所用的夹具应能使试样对中、固定，试验机应使拉力平稳地增加，并垂直地作用于试样的表面上。A.2.2 试块及夹具17104040100101018100510451717589275试验所用金属试块及夹具是用钢、铁等金属加工而成，如图所示。图 金属试块尺寸及夹具尺寸示意图A.2.3

35、混凝土试件试验所用混凝土试件的尺寸为70×70×20mm。预切缝深度取23mm，如图A.2.3所示。70402017040图A.2.3 混凝土试件尺寸1预切缝A.2.4 试样的制备试样为金属试块与混凝土试件组合件。在混凝土试件上按照正常的施工次序粘贴碳纤维片材，然后将金属试块与其粘结。组成、形状如图所示。P4321图 试样组成、形状示意图1配套树脂类粘结材料及碳纤维片材 2金属试块 3预切缝 4混凝土试件待测树脂的制备和固化，应按其相应的树脂产品技术条件或树脂施工工艺说明书中规定的条件进行。A.3 试验条件试验环境应保持在：温度23±1，相对湿度为6070。A.4

36、 试验步骤 将制备好的试样放入拉力机的上下夹具，并调至对中，使其横截面均匀地受到张力。 夹具以15002000N/min的拉伸速度进行拉开试验，直至破坏。记录试样拉开的负荷值，并观察断面的破坏形式。A.5 试验结果 结果计算配套树脂类粘结材料的正拉粘结强度按下式计算： 式中：F树脂的粘结强度，MPa；G试样被拉开破坏时的负荷值，N；S金属试块的横截面积，mm2。 破坏形式1 混凝土破坏：混凝土自身破坏，以A表示。2 层间破坏：树脂与混凝土，复合涂层界面间的破坏，以B表示。3 碳纤维片材破坏：破坏发生在碳纤维片材内部，以C表示。4 粘结失败：破坏发生在碳纤维片材与金属试块之间，以D表示。破坏形式

37、为A、B时，其测量结果是符合粘结强度试验要求的。如出现两种或两种以上的破坏形式，则应注明破坏面积的百分数，大于70%为有效。出现C时，表明树脂与碳纤维片材的浸润存在缺陷。出现D，则应重新制备试件。 试验误差每组被测涂层的试样应不少于5对，并至少取其中3对的算术平均值作为试验结果，每对试样的F值与算术平均值的误差不超过±15%为有效。A.5.4 结果的表示试验结果用正拉粘结强度与破坏形式表示，如：2.5MPa，A。 试验报告应包括下述内容：a.被测树脂的名称、牌号、批号和来源；b.制备试样的工艺条件；c.试样的编号和数量；d.试验时环境的温度、湿度；e.试验拉力机的型号、载荷、加载速度

38、；f.试样的破坏载荷、破坏形式、树脂的粘结强度及误差；g.试验中出现的偏差和异常现象；h.试验日期、试验人员。 用词用语说明1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1） 表示很严格，非这样做不可的用词，正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。2） 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词，正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。3） 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词，正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2 条文中指明应按其它有关标准、规范的规定执行时，写法为“应符合 的规定”或“应按 执

39、行”。中国工程建设标准化协会标准碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程Technical Specification for Strengthening Concrete Structure with Carbon Fiber Reinforced Polymer（征求意见稿）条 文 说 明1 总 则 本条指出制定本规程的目的和要求，并提出了碳纤维片材加固修复混凝土结构必须遵循的原则。目前国内碳纤维片材加固修复混凝土结构新技术发展较快，理论和试验成果不断取得，设计与施工水平正逐步提高，加固修复工程量也迅速增加。制定本规程，是为了确保碳纤维片材加固工程质量的前提下，大力发展该项新技术，获得更好的经

40、济效益和社会效益，促进新技术在混凝土结构加固领域中的应用。 本条明确指出了本规程适用的范围是土木建筑结构碳纤维片材加固修复钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构的设计、施工和验收。以上各种混凝土结构因设计失误、施工错误、材料质量不符合要求、结构荷载的增加、使用功能的改变和因遭受火灾、水灾、风灾及地震等灾害使结构和构件遭到损坏均可采用碳纤维片材加固修复新技术来进行加固处理。 在执行本规程的同时，应配合使用和遵守现行国家标准、规范。 碳纤维片材加固修复混凝土结构前，必须进行检测鉴定或评估。我国已编制了工业厂房可靠性鉴定标准和民用建筑可靠性鉴定标准，通过检测鉴定来评定结构及其构件的可靠性程度，可供碳

41、纤维片材加固修复混凝土结构时配套使用。 由于碳纤维片材加固修复混凝土结构技术为一项新型结构加固技术，具有不同于其它加固方法的特殊性，应由熟悉碳纤维复合材料及加固设计的专业人员进行设计，也应由专业施工队伍承担施工。1.0.7 由于加固技术规范系列化，因此，对桥梁结构、港湾工程、特种结构等的碳纤维片材加固除应符合本规程的要求外，尚应符合相应的专门加固技术规范的要求。 当单独采用粘贴碳纤维片材加固尚无法满足结构加固的要求时，可以采取其它加固方法联合进行。3 材料3.1 材料种类及一般要求 本条指出粘贴碳纤维片材加固方法所采用的材料种类，特别指出粘结材料应为与碳纤维片材配套的产品。 本条为对厂商提供的

42、加固修复用材料的一般要求。3.2 碳纤维片材 碳纤维材料具有高强、高弹性、重量轻及耐腐蚀性好等特点。在混凝土结构补强加固中，一般情况下使用高强度型碳纤维材料。该种碳纤维的抗拉强度是普通钢筋的10倍以上，弹性模量略高于钢筋。另外，碳纤维没有类似钢筋的屈服点，在达到抗拉强度之前基本上为弹性状态。 本规程仅针对碳纤维布和碳纤维板两种制品形式，统称为碳纤维片材。本规程以高强度型碳纤维片材为对象。当使用除此之外的碳纤维片材时，必须通过试验分析以研究确定其补强加固效果。作为计算碳纤维布抗拉强度的截面积，一般情况下只按纤维的净面积。而碳纤维板的截面积指含树脂的板材截面面积。3.2.3 用碳纤维布的单位面积重

43、量w(碳纤维布的单位宽度(m)×单位长度(m)的质量)，除以碳纤维的比重r(一般为1.8)，即可得出单位宽度(m)碳纤维片材的截面积。表1 常用碳纤维布的单位面积重量、截面积及厚度纤维单位面积重量w(g/m2)比 重(g/cm2)单位宽度的截面积(mm2/m)厚 度tcf (mm)2001.81110.1113001670.1674502500.2506003330.333碳纤维布的单位面积重量越大，施工时浸渍树脂越不容易浸透，施工质量越难以保证。3.2.4 碳纤维板过厚或过宽，施工质量均较难以保证。3.3 配套树脂类粘结材料3.3.1 底层树脂的作用是增强加固表面混凝土与找平材料或

44、粘结树脂界面粘结强度。找平材料的作用是使加固表面平整度符合规定要求，并与底层树脂及浸渍树脂具有可靠的粘结强度。浸渍树脂是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。粘结树脂为粘贴碳纤维板的主要粘结材料3.3.2 配套树脂类粘结材料的各项性能指标测定方法如下：4）拉伸剪切强度按胶粘剂拉伸剪切强度测定方法GB7124-86测定；5）拉伸强度按树脂浇铸体拉伸性能试验方法GB/T2568-1999测定；6）弯曲强度按树脂浇铸体弯曲性能试验方法GB/T2570-1999测定。3.4 表面防护材料3.4.1 表面防护材料的作用是保护加固结构的碳纤维片材及树

45、脂免受外界不利环境的侵害，如紫外线等。4 设计与构造4.1 设计基本原则与一般规定4.1.1 碳纤维片材不能设计为承受压应力，但在反复荷载下碳纤维片材可在经受一定的压应力作用后，仍可承受拉应力作用。碳纤维片材应采用配套树脂类粘结材料可靠地粘贴于构件表面，在受力过程应与构件保证变形协调，不应由于粘贴面的过早剥离而导致碳纤维片材受力失效。本规程中的设计计算方法均是基于这一条件建立的。 到目前为止，碳纤维片材在混凝土结构构件的受弯加固、受剪加固和柱的抗震加固中应用和研究最多，相应计算理论也较为成熟，故本规程仅列出这三种加固方法的有关设计计算方法和构造规定。除此以外，碳纤维片材也可沿构件轴向粘贴用于受

46、拉构件的加固、沿环向粘贴用于轴心受压构件的加固。在受弯加固时，也采用对碳纤维片材施加预应力的方法以提高加固效果。在受剪加固时，碳纤维片材的纤维方向可与预计斜裂缝方向垂直粘贴。也可用于剪力墙加固，以及壳体、筒仓、烟囱等特种结构的加固。这些加固方法虽有研究表明是有效的，但相应计算理论和方法的研究尚不充分，应用也较少，故目前暂未列入本规程。 本规程主要以建筑结构工程的加固为主，主要按建筑结构设计统一标准以概率理论为基础的极限状态设计法确定有关加固计算方法。对于其他工程结构的加固，应参照相应规范或规程的设计方法。试验研究表明，碳纤维片材加固混凝土结构构件，达到破坏极限状态时，其极限抗拉强度往往不能得到

47、完全发挥，此时应以达到破坏极限状态时碳纤维片材所达到的应变值来确定其承载能力。同时，由于碳纤维片材在最终拉断时表现为显著的脆性，因此即使对在构件破坏时碳纤维片材可达到其极限抗拉强度的情况，也应选择小于其极限拉应变的允许拉应变，作为控制极限状态的标准，以保证构件有足够的可靠度。4.1.5 考虑到在发生火灾等碳纤维片材可能失效的情况下，应保证结构不致产生严重破坏和倒塌。此时，应取结构自重荷载及在发生火灾等碳纤维片材失效时结构上可能的活荷载，并采用相应的材料强度验算结构安全性。为保护碳纤维片材避免因火灾导致过早丧失作用，应根据被加固结构的防火要求对碳纤维片材表面采取相应防护措施。4.1.8 考虑到对早期建造的结构等进行加固，其混凝土强度可能低于现行国家规范的最低强度等级要求，但如结构混凝土强度过低，与碳纤维片材的粘贴强度较低，易产生过早剥离破坏，使碳纤维片材不能充分发挥作用，因此被加固结构的混凝土强度也不宜过低。而对于封闭粘贴碳纤维片材约束混凝土，当封闭碳纤维片材搭接构造满足要求时，被加固结构的混凝土强度等级最低可放宽至C10。4.2 一般构造要求4.2.1 碳纤维片材沿其纤维方向折直角会导致应力集中，影响其强度发挥。根据国外试验研究结果，当转角处的曲率半径不小于20mm时，可减缓应力集中，碳纤维片材强度基本不受影响。4.2.2 试验研究表明，当碳纤维布的纤维单位重量不超过3