《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

1、碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程根據(jù)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(98)建標(biāo)協(xié)字第13號文的要求，由國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心(冶金工業(yè)部建筑研究總院)和四川省建筑科學(xué)研究院會同有關(guān)單位共同編制了本規(guī)程。本規(guī)程包括總則、術(shù)語及符號、材料、加固設(shè)計計算方法和構(gòu)造要求、施工、檢驗與驗收以及附錄等內(nèi)容.在本規(guī)程編制過程中，編制組總結(jié)了近年來國內(nèi)務(wù)高校和科研單位的研究成果及各設(shè)計和施工單位采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的實踐經(jīng)驗，并參考了國外有關(guān)設(shè)計指南以及相關(guān)研究資料和文獻(xiàn)，進(jìn)行了大量的試算和調(diào)研，于2000年11月完成了本規(guī)程的征求意見稿。 1總則為使采用碳纖維片材加固修復(fù)混

2、凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量，特制定本規(guī)程。本規(guī)程適用于房屋和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)設(shè)計、施工和驗收；鐵路工程、公路工程、港口工程和水利水電等工程混凝土結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)及砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)中的共性技術(shù)問題，可參照本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工及驗收，除應(yīng)符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)的混凝土結(jié)構(gòu)，長期使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60.對處于特殊環(huán)境(腐蝕、放射、高溫等)下的混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材進(jìn)行加固修復(fù)時，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，并應(yīng)采取相應(yīng)的防

3、護(hù)措施。采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前，應(yīng)按照國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測鑒定或評估。采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)由對該加固修復(fù)方法有經(jīng)驗的設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計，并應(yīng)由專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工。 P2.1術(shù)語碳纖維片材 Carbon Fiber Reinforced Polymer Laminate碳纖維布和碳纖維板的總稱。碳纖維布為連續(xù)碳纖維單向或多向排列、未經(jīng)樹脂浸漬的布狀碳纖維制品。碳纖維板為連續(xù)碳纖維單向或多向排列、并經(jīng)樹脂浸潰固化的板狀碳纖維制品。底層樹脂 Primer用于基底處理的樹脂。用于對加固構(gòu)件表面進(jìn)行找干處理的材料。用于粘貼井浸透碳纖維布的樹

4、脂。 用于粘貼碳纖維板的樹脂。 3 材 料 3.1 材料種類及一般要求采用粘貼碳纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時，應(yīng)使用碳纖維片材、配套樹脂類粘結(jié)材料及表面防護(hù)材料加固修復(fù)用材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證和質(zhì)檢部門的產(chǎn)品性能檢測報告：碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料應(yīng)具有符合本規(guī)程第3.3節(jié)規(guī)定的物理力學(xué)性能指標(biāo)：配套樹脂類粘結(jié)材料還應(yīng)提供耐久性能指標(biāo)及施工和使用環(huán)境要求。混凝上、鋼筋及其它材料的有關(guān)設(shè)計指標(biāo)應(yīng)按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范采用。本規(guī)程所列碳纖維片材的性能指標(biāo)是對單向碳纖維片材的要求，雙向或多向碳纖維片材的指標(biāo)要求可以參照執(zhí)行。 3.2碳纖維片材3.2.1碳纖維布

5、的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面積計算，凈截面積取碳纖維布的計算厚度乘以寬度，碳纖維布的計算厚度為碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度；坦纖維板的性能指標(biāo)應(yīng)按板的截面（含樹脂）面積計算，截面（含樹脂）面積取實測厚度乘以寬度。碳纖維片材的主要力學(xué)性能指標(biāo)要求性能碳纖維布碳纖維板抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcfk3000MPa2000MPa彈性模量Ecf2.1×105MPa1.4×105MPa伸長率1.41.4碳纖維片材的主要力學(xué)性能只要參照GB/T 3354-1999定向纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗方法測定。3.2.4單層纖維布單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/m2;不宜高于450 g/m2，在

6、施工質(zhì)量有可靠保證時，單層碳纖維布單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600 g/m2。3.2.5碳纖維板的厚度不宜大于2.0mm,寬度不宜大于200mm，纖維體積不宜小于60。 3.3配套樹脂類粘結(jié)材料3.3.1采用探險為片材對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時，應(yīng)采用配套底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂。配套樹脂類粘結(jié)材料的主要性能指標(biāo)應(yīng)滿足下列表中的要求：表底層樹脂性能指標(biāo) 性 能性能指標(biāo)要求試驗方法正拉粘結(jié)強(qiáng)度2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk附錄A表性 能性能指標(biāo)要求試驗方法正拉粘結(jié)強(qiáng)度2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk附錄A表性 能性能指標(biāo)要求試

7、驗方法拉伸剪切強(qiáng)度10MPaGB 7124-86拉伸強(qiáng)度30MPaGB/T 2568-1995壓縮強(qiáng)度70MPaGB/T 2569-1995彎曲強(qiáng)度40MPaGB/T 2570-1995正拉粘結(jié)強(qiáng)度2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值ftk附錄A彈性模量1500MPaGB/T 2568-1995伸長率1.5 GB/T 2568-1995 tk。配套樹脂類粘結(jié)材料應(yīng)參照GB/T14522-93機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候加速實驗方法規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行耐久性檢驗，經(jīng)2000小時的加速老化后，按附錄A進(jìn)行正拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗，要求粘結(jié)強(qiáng)度不明顯降低。 3.4

8、表面防護(hù)材料 粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)由熱悉該技術(shù)施工工藝的專業(yè)施完成，井應(yīng)有加固修復(fù)方案和施工技術(shù)措施。施工必須遵循下列工序進(jìn)行； (1) 施工準(zhǔn)備 (2) 混凝土表面處理； (3) 配制并涂刷底層樹脂： (4) 配制找平材料并對不平整處修復(fù)處： (5) 配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂； (6) 粘貼碳纖維片材：(7) 表面防護(hù)。施工宜在5以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度環(huán)境溫度低于5時，應(yīng)使用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采用升溫處理措施。施工時應(yīng)考慮環(huán)境濕度對樹脂固化的不利影響。在表面處理和粘貼碳纖維片材前，應(yīng)按加固設(shè)計部位放線定位。樹脂配制時應(yīng)按產(chǎn)品

9、使用說明中規(guī)定的配比稱量置于容20中，用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內(nèi)及攪拌器上不得有油污及雜質(zhì).應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境溫度決定樹脂的每次拌合量，并按使用要求嚴(yán)格控制使用時間。 5.2 施工準(zhǔn)備應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計施工圖。應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場和被加固構(gòu)件混凝土的實際狀況，擬定施工方案和施工計劃。應(yīng)對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等作好施工前的準(zhǔn)備工作. 5.3 表面處理應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。應(yīng)按設(shè)計要求對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。被粘貼混凝土表面應(yīng)打窘平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝

10、土結(jié)構(gòu)新面.轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行導(dǎo)角處理井打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm?；炷帘砻鎽?yīng)清理干凈并保持干燥. 5.4 涂刷底層樹脂應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制底層樹脂。應(yīng)用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。應(yīng)在樹脂表面指觸于燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。 5.5 找平處理應(yīng)技產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制找平材料。5.5 2 應(yīng)對混凝土表面凹陷部位用找干材料填補(bǔ)平整，且不應(yīng)有楞角。轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平材料修復(fù)為光滑的圓弧，半徑應(yīng)不小于20mm。應(yīng)在找平材料表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。 5.6 粘貼碳纖維片材粘貼碳纖維布應(yīng)符合下列要求： (1) 按設(shè)計要求

11、的尺寸裁剪碳纖維布： (2) 應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制漫漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位； (3) 用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布.滾壓時不得損傷碳纖維布； (4) 多層粘貼重復(fù)上述步驟，應(yīng)在纖維表面浸漬樹脂指觸干燥后立即進(jìn)行下一層的粘貼； (5) 在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。應(yīng)按下列步驟粘貼碳纖維板， (1) 應(yīng)按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維板，按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制粘結(jié)樹脂； (2) 將碳纖維板表面擦拭干凈至無粉塵。如需粘貼兩層時，對底層碳纖維板兩面均應(yīng)擦拭干凈： (3) 擦拭干凈的碳纖維板應(yīng)立即涂刷粘結(jié)樹脂，膠層應(yīng)呈突起狀，

12、平均厚度不小于2mm： (4) 將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維板用手輕壓貼于需粘貼的位置。用橡皮滾筒順纖維方向均勻平穩(wěn)壓實，使樹脂從兩邊溢出，保證密實無空洞.當(dāng)平行粘貼多條碳纖維板時，兩板之間空隙應(yīng)不小于5mm； (5) 需粘貼兩層碳纖維板時，應(yīng)連續(xù)粘貼。如不能立即粘貼，再開始粘貼前應(yīng)對底層碳纖維板重新做好清潔工作。 5.7 表面防護(hù)當(dāng)需要做表面防護(hù)時，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定處理，并保證防護(hù)材料與碳纖維片材之間有可靠的粘結(jié)。 5.8 施工安全及注意事項碳纖維片材為導(dǎo)電材料，施工碳纖維片材時應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源，或采取可靠的防護(hù)措施。施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材的彎折。碳纖維片材配套樹脂的

13、原料應(yīng)密封儲存，遠(yuǎn)離火源，避免陽光直接照射。樹脂的配制和使用場所，應(yīng)保持通風(fēng)良好?，F(xiàn)場施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的勞動保護(hù)措施。 6 檢驗與驗收在開始施工之前，應(yīng)確認(rèn)碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格證，產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗報告，各項性能指標(biāo)應(yīng)符合本規(guī)程第3.1節(jié)、第3.2節(jié)、第3.3節(jié)規(guī)定的要求。采用碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時，應(yīng)嚴(yán)格按本規(guī)程第5章有關(guān)條款進(jìn)行各工序隱蔽工程檢驗與驗收。如施工質(zhì)量不能滿足本規(guī)程第5章有關(guān)條款要求時，應(yīng)立即采取補(bǔ)救措施或返工。碳纖維片材實際粘貼面積應(yīng)不少于設(shè)計量，位置偏差應(yīng)不大于l0mm。碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘

14、輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95.當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于10,000mm2時，可采用針管注膠的方式進(jìn)行補(bǔ)救.空鼓面積大于10,000mm2時，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維片材，搭接長度應(yīng)不小于l00m。必要時應(yīng)按附錄月方法對施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場檢驗。必要時可對碳纖維片材和配套樹脂類粘結(jié)材料進(jìn)行現(xiàn)場取樣檢驗。   碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程條文說明 1 總 則 本條指出制定本規(guī)程的目的和要求，井提出了碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)必須遵循的原則。碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一

15、項新型的應(yīng)用外粘高性能復(fù)合材料加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)，目前國內(nèi)對碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)的理論和試驗研究成果已比較多，設(shè)計與施工水平正逐步提高，加固修復(fù)工程量也迅速增加.制定本規(guī)程，是為了在確保碳纖維片材加固工程質(zhì)量的前提下.大力發(fā)展該項新技術(shù)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，井使該新技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中的應(yīng)用規(guī)范化。 本規(guī)程適用的范圍是碳纖維片材加固修復(fù)房屋和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工和驗收.混凝土結(jié)構(gòu)因設(shè)計失誤、施工錯誤，材料質(zhì)量不符合要求、結(jié)構(gòu)荷載的增加、使用功能的改變和因遭受火災(zāi)、水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等災(zāi)害使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件遭到損壞均可采用碳纖維片材加固修復(fù)新技術(shù)來進(jìn)行加

16、固處理.對于鐵路工程、公路工程、港口工程和水利水電工程的混凝土結(jié)構(gòu)用碳纖維片材進(jìn)行加固也是可行的；同時，國內(nèi)外研究和工程經(jīng)驗表明，對砌體結(jié)構(gòu)，水結(jié)構(gòu)也可以采用碳纖維片材進(jìn)行加固，但應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)具體情況參照本規(guī)程的規(guī)定執(zhí)行。 在執(zhí)行本規(guī)程的同時，尚應(yīng)配合使用和遵守現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范.如混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范等。 本規(guī)程規(guī)定的結(jié)構(gòu)長期使用溫度不高于60，是常溫固化樹脂類粘結(jié)材料的要求，同時也是因為一般混凝土結(jié)構(gòu)使用溫度是低于此溫度的.當(dāng)采用與碳纖維片材相配套的高溫固化樹脂類粘結(jié)材料，且有可靠依據(jù)時，可不受此規(guī)定限制.“特殊環(huán)境(腐蝕，放射、高溫等)下的混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材進(jìn)行加固

17、修復(fù)時，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，并采取必要的防護(hù)措施.”是指在碳纖維片材加固修復(fù)完成后，仍應(yīng)按照國家現(xiàn)行有關(guān)(特殊環(huán)境的)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行防護(hù)處理。 碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測鑒定或評估.我國已編制了 (工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)和(民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，等標(biāo)準(zhǔn)，通過槍測鑒定評定結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的可靠性程度，為碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提供基本依據(jù). 由于碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)為一項新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，具有不同于其它加固方法的特殊性，應(yīng)由對碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及加固設(shè)計有經(jīng)驗的專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計，也應(yīng)由熟悉該技術(shù)

18、的專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工，以保證該技術(shù)的有效實施。如果由不了解碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及其設(shè)計、施工特殊性的人員進(jìn)行設(shè)計、施工，容易造成加固修復(fù)設(shè)計和施工的失誤，導(dǎo)致該技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)倒退，影響該項新技術(shù)的健康發(fā)展. 3 材料3.1 材料種類及一船要求本條指出粘貼碳纖維片材加固方法所采用的材料種類，特別指出粘結(jié)材料應(yīng)為與碳纖維片材相配套的產(chǎn)品，原則上應(yīng)有試驗資料證明粘結(jié)材料與配套碳纖維片材的粘結(jié)效果，這是為了避免因粘結(jié)材料與碳纖維片材不配套而造成加固效果降低或加固失效。本條為加固修復(fù)用材料的一般要求，碳纖維片材和配套粘結(jié)材料各自產(chǎn)品的性能必須符合本條的規(guī)定才能作為混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用材料。

19、使用不符合本條規(guī)定的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固修復(fù)會導(dǎo)致加固失效甚至造成嚴(yán)重事故。由于目前在加固工程中大量使用的是單向碳纖維片材，故本規(guī)程列出了對單向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求，因為對各種加固修復(fù)用碳纖維片材的基本性能要求是一致的，對于雙向或多向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求并末列出，可以參照單向碳纖維片材的指標(biāo)執(zhí)行，本規(guī)程中不再一一列舉。 3.2碳纖維片材碳纖維布的計算厚度為理論計算值，而不是碳纖維布的實測厚度，因為碳纖維布質(zhì)地柔軟，實測厚度離散性很大：碳纖維板的截面積指含樹脂板材的實測截面面積常用碳纖維布的單位面積質(zhì)量，截面積及計算厚度纖維單位面積質(zhì)量w(g/ m2)密度(gmm3)單位寬度的截面

20、積(mm2m)厚度tcf(mm)2001.8×10-31110.1113001670.1674502500.2506003330.333碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點試驗研究和工程經(jīng)驗證明，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量越大，施工時浸圖漬樹脂越不容易完全浸透，施工質(zhì)量越難以保證.本規(guī)程所說碳纖維質(zhì)量是指碳纖維的凈質(zhì)量，不包括固定碳纖維所用的緯線和預(yù)浸所用的樹脂質(zhì)量在內(nèi)。 碳纖維板過厚或過寬，施工質(zhì)量均較難以保證，所以在設(shè)計和施工時，都應(yīng)盡量使用寬度較小的碳纖維板.材料研究表明碳纖維板中碳纖維體積含量在60%70時性能最好，故本規(guī)程建議碳纖維板中

21、纖維體積含量不宜低于60。 3.3 配套樹脂類粘結(jié)材料底層樹脂的作用是增強(qiáng)混凝土表層，提高混凝土與找干材料或粘結(jié)樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度.找平材料的作用是填充混凝土表面的空洞、裂隙等，使加固表面平整度符合規(guī)定要求，并與底層樹脂及浸漬樹脂具有可靠的粘結(jié)強(qiáng)度，形成粘結(jié)體系，當(dāng)混凝土表面干整度滿足要求時，可以盡量減少找平材料的用量。漫漬樹脂是粘貼碳纖維布的主要粘結(jié)材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結(jié)，使其共同承受結(jié)構(gòu)的作用。粘結(jié)樹脂為粘貼碳纖維板的主要粘結(jié)材料本條仍然強(qiáng)調(diào)必須使用與碳纖維片材相配套的粘結(jié)材料。粘結(jié)材料的性質(zhì)必須滿足本規(guī)程的有關(guān)要求，因為粘結(jié)材料的性質(zhì)與粘結(jié)質(zhì)量和加固效果密

22、切相關(guān)，粘結(jié)材料的性質(zhì)達(dá)不到要求，會導(dǎo)致加固的效果降低，甚至加固失效。粘結(jié)材料與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是兩者之間粘結(jié)性能的基本反映，可以用正拉粘結(jié)強(qiáng)度來衰達(dá)，研究結(jié)果表明以正拉粘結(jié)強(qiáng)度為檢測標(biāo)準(zhǔn)是因為正拉粘結(jié)強(qiáng)度與其它受力狀態(tài)下的粘結(jié)強(qiáng)度具有很好的相關(guān)關(guān)系，實測數(shù)據(jù)離散性小，且測試方便按規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行老化試驗2,000小時后的正拉粘結(jié)強(qiáng)度降低不超過10時，認(rèn)為降低不明顯。 3.4裹面防護(hù)材料表面防護(hù)的作用是保護(hù)加固修復(fù)結(jié)構(gòu)的碳纖維片材及樹脂免受外界不利環(huán)境的侵害，如紫外線照射、火災(zāi)等。表面防護(hù)材料的選擇可以按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行需要指出的是碳纖維片材是作為加固修復(fù)材料使用的，不

23、能當(dāng)作防護(hù)材料使用，當(dāng)被加固混凝土結(jié)構(gòu)本身有防護(hù)要求時，采用碳纖維片材加固修復(fù)后也應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，同時必須保證防護(hù)材料與漫潰樹脂或粘結(jié)樹脂粘結(jié)可靠，變形協(xié)調(diào)。本條專門強(qiáng)調(diào)對于有防火要求的建筑物，必須按照要求選擇防火材料并進(jìn)行防護(hù)處理，保證加固后建筑物能夠達(dá)到有關(guān)防火規(guī)范規(guī)定的防火等級。當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)本身需要按使用環(huán)境條件采取規(guī)定的防護(hù)措施時，加固后同樣應(yīng)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。 4 設(shè)計與構(gòu)造 4.1 設(shè)計基本原則與一般規(guī)定碳纖維片材不能設(shè)計為承受壓應(yīng)力，但在反復(fù)荷載下碳纖維片材在經(jīng)受一定的壓應(yīng)力作用后，仍可承受拉應(yīng)力作用。碳纖維片材應(yīng)采用配套樹脂類粘結(jié)材料粘貼于構(gòu)件

24、表面，在構(gòu)件受力過程中應(yīng)與構(gòu)件保持變形協(xié)調(diào)，應(yīng)采取措施保證不發(fā)生粘貼面的過早剝離而導(dǎo)致加固效果顯著降低.本規(guī)程中的設(shè)計計算方法均是基于這一前提建立的。到目前為止，碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和應(yīng)用最多，相應(yīng)計算理論也較為成熟，故本規(guī)程暫列出這三種加固方法的有關(guān)設(shè)計計算方法和構(gòu)造規(guī)定。受彎加固是指為提高受彎構(gòu)件正截面承載力而進(jìn)行的加固；受剪加固是指為提高受彎構(gòu)件斜截面承載力而進(jìn)行的加固；抗震加固是指為提高構(gòu)件的抗震性能而進(jìn)行的加固.在受彎加固時，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致；在受剪加固時，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與混凝土中主拉應(yīng)力方向

25、一致，但為了施工方便，建議采用纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固；抗震加固時，應(yīng)使碳纖維布封閉纏繞在柱上，可以較好地提高抗震性能.除此以外，碳纖維片材也可沿構(gòu)件軸向粘貼用于受拉構(gòu)件的加固、沿環(huán)向粘貼用于軸心受壓構(gòu)件的加固.在受彎加固時，也可采用對碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力的方法以提高加固效果.碳纖維片材也可用于剪力墻，以及殼體、筒倉，煙囪等特種結(jié)構(gòu)的加固.這些加固方法雖有研究表明是有效的，但相應(yīng)計算理論和方法的研究尚不充分，應(yīng)用也較少，故目前暫未列入本規(guī)程.實際應(yīng)用中，當(dāng)有可靠依據(jù)時，可采用這種加固方法。 本規(guī)程以房屋建筑和一般構(gòu)筑物的鋼筋混凝土的加固為主，主要按建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以概

26、率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法確定有關(guān)加固計算方法，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范協(xié)調(diào)。試驗研究表明，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有多種破壞形態(tài)，除了與普通混凝土構(gòu)件相同的以外，還有一些特殊的破壞形態(tài)，如碳纖維片材的剝離破壞等.構(gòu)件達(dá)到破壞極限狀態(tài)時，碳纖維片材的極限抗拉強(qiáng)度往往不能得到完全發(fā)揮，此時應(yīng)以達(dá)到破壞極限狀態(tài)時碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來確定其貢獻(xiàn)。同時，由于碳纖維片材在最終拉斷時表現(xiàn)為顯著的脆性，因此即使對在構(gòu)件破壞時碳纖維片材可達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的情況，也應(yīng)選擇小于其極限拉應(yīng)變的允許拉應(yīng)變作為設(shè)計極限狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，以保證有足夠的可靠度。一般情況下，對結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的加固是局部的.加固后結(jié)構(gòu)體系可

27、能有所改變，因此加固設(shè)計中應(yīng)進(jìn)行驗算，保證不發(fā)生脆性的破壞，例如在受彎加固后避免剪切破壞先于受彎破壞發(fā)生等。研究證明，當(dāng)加固前構(gòu)件計算所受的初始彎距小于其受彎承載力的20時，初始彎距的作用不大，即可以忽略二次受力的影響?？紤]到實際工程中某些結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度可能低于現(xiàn)行國家規(guī)范的最低強(qiáng)度等級要求，但如果結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度過低，與碳纖維片材的粘結(jié)強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生脆性顯著的剝離破壞，碳纖維片材也不能充分發(fā)揮作用，因此被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度不宜過低.面對于封閉粘貼磺纖維片材約束混凝土，當(dāng)封閉碳纖維片材搭接構(gòu)造滿足本規(guī)程的規(guī)定時，封閉粘貼碳纖維片材約束混凝土的抗壓強(qiáng)度可以得到提高，故被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等

28、級最低可放寬至C10。 4.2 一般構(gòu)遣要求碳纖維片材沿其纖維方向彎折時會導(dǎo)致應(yīng)力集中和纖維絲折斷，影響其強(qiáng)度發(fā)揮。根據(jù)試驗研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強(qiáng)度基本不受影響.對于彈性模量較高的碳纖維片材，要求碳纖維片材強(qiáng)度不受影響時，轉(zhuǎn)角處的曲率半徑應(yīng)該更大，但其曲率半徑的大小與碳纖維片材的彈性模量高低有關(guān)，因缺少試驗資料，本規(guī)程不作明確規(guī)定，待有試驗資料以后加以修訂補(bǔ)充。試驗研究表明，當(dāng)碳纖維布的纖維單位質(zhì)量不超過450gm2，碳纖維布沿受力方向的措接長度不小于l00mm時，破壞不會發(fā)生在搭接位置.當(dāng)碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量超過450gm

29、2時，尚應(yīng)通過試驗研究確定其搭接長度.碳纖維布的搭接位置相互錯開是為了施工方便，有資料表明，在施工質(zhì)量有保證時，碳纖維布的斷裂或破壞一般不會發(fā)生在搭接處。附加錨固措施可采用鋼板或角鋼等粘貼在碳纖維片材外，再用錨栓錨固于混凝土中，錨栓的數(shù)量及布置方式應(yīng)根據(jù)錨固區(qū)受力大小確定.一般鋼板壓條厚度不宜小于 3mm，錨栓規(guī)格不宜小于M6。但設(shè)計時應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對加固效果的影響。 4.3 受彎加固國內(nèi)外的試驗研究表明，在受彎構(gòu)件受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，截面應(yīng)變分布仍符合平截面假定。為防止碳纖維片材最終產(chǎn)生脆性拉斷破壞，采用允許拉應(yīng)變cf，一般取其設(shè)計極

30、限拉應(yīng)變的cfu23，同時根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對構(gòu)件塑性變形的控制條件，cf也不應(yīng)大于0.01。碳纖維片材從受載直至拉斷，表現(xiàn)為線彈性行為。 粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時構(gòu)件的破壞形態(tài)主要有以下幾種：(1) 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓壞，此時碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變cf；(2) 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過其允許拉應(yīng)變cf，并達(dá)到極限拉應(yīng)變而拉斷，而此時受壓區(qū)混凝土尚未壓壞；(3) 加固量過大，在受拉鋼筋達(dá)到屈服前受壓區(qū)混凝土壓壞；(4) 在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞.受彎加固按前兩種破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計計算bh0 本條第

31、 本條第 由于被加固混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級一般較低，故本規(guī)程中受彎承載力計算的有關(guān)公式中的等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)未考慮高強(qiáng)混凝土的影響。 根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正常使用階段受壓區(qū)邊緣混凝土和受拉鋼筋的應(yīng)變計算公式，按平截面假定確定加固前在初始彎矩作用下的混凝土拉應(yīng)變i。根據(jù)計算分析和試驗結(jié)果，當(dāng)初始彎矩Mi小于末加固截面受彎承載力的20時，二次受力對受彎極限承載力的影響很小，可以不考慮二次受力的影響。 4 3.5 限制受壓區(qū)高度x不大于0.8bh0，是為了避免因加固量過大導(dǎo)致超筋性質(zhì)的脆性破壞。因為沒有成熟的研究成果，本規(guī)程未給出加固后正常使用階段的裂縫和變

32、形驗算方法.為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，以及考慮到對碳纖維片材加固應(yīng)用的經(jīng)驗尚有不足之處，故對加固后受彎承載力的提高程度進(jìn)行了限制，并對正常使用階段的鋼筋應(yīng)力進(jìn)行了控制。在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，仍可按照平截面假定來確定碳纖維片材應(yīng)變分布，但碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變越小，碳纖維片材越不能充分發(fā)揮作用，因此限制碳纖維片材在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼高度，同時乘以折減系數(shù)考慮應(yīng)變分布不均勻的影響來簡化計算。本條是考慮受彎加固可能引起構(gòu)件受力狀態(tài)的改變而發(fā)生破壞形態(tài)的轉(zhuǎn)移，所以要求進(jìn)行受彎加固時尚應(yīng)驗算構(gòu)件的受剪承載力。碳纖維片材與混凝土之間粘結(jié)強(qiáng)度的取值是根據(jù)國內(nèi)試驗研究結(jié)果和經(jīng)驗并參照國外有關(guān)設(shè)計指南規(guī)定給出的.已經(jīng)考慮了施工現(xiàn)場與實驗室的施工質(zhì)量差別、粘結(jié)界面的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用等因素的影響，但由于試驗數(shù)據(jù)還不夠多，碳纖維板與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度還低于碳纖維布與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，因此規(guī)程中給出的粘結(jié)強(qiáng)度值是偏于保守的，且暫時沒有考慮粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級的關(guān)系，并建議設(shè)計中將碳纖維片材延伸至