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

1、中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程Technical Specification for Strengthening Concrete Structure with Carbon Fiber Reinforced Polymer（征求意見稿）1 總 則1.0.1 為使采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量，特制定本規(guī)程。 本規(guī)程適用于土木建筑結(jié)構(gòu)中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(jì)、施工及驗(yàn)收。 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(jì)、施工及驗(yàn)收，除應(yīng)符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。 采用粘貼

2、碳纖維片材進(jìn)行加固修復(fù)的混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期正常使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60。對(duì)處于特殊環(huán)境（腐蝕、放射、高溫等）下的結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收時(shí)，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，并應(yīng)采取必要防護(hù)措施。1.0.5 采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前，應(yīng)按照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)鑒定或評(píng)估。 采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)由專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，并應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。1.0.7 對(duì)橋梁、港灣工程、特種結(jié)構(gòu)等混凝土結(jié)構(gòu)采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)時(shí)，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)時(shí)，可與其它加

3、固修復(fù)方法共同使用。2 術(shù)語及符號(hào)2.1 術(shù)語2.1.1 碳纖維片材 CFRP systems碳纖維布和碳纖維板的總稱。 碳纖維布 carbon fiber sheet 碳纖維布為連續(xù)碳纖維單向或多向排列、未經(jīng)樹脂浸漬固化的布狀碳纖維制品。 碳纖維板 carbon fiber laminate 碳纖維板為連續(xù)碳纖維單向或多向排列、并經(jīng)樹脂浸漬固化的板狀碳纖維制品。 底層樹脂 primer用于基底處理的樹脂。 找平材料 putty fillers用于對(duì)加固構(gòu)件表面進(jìn)行找平處理的樹脂。 浸漬樹脂 saturating resin用于粘貼并浸透碳纖維布的樹脂。 粘結(jié)樹脂 adhesives 用于粘貼

4、碳纖維板的樹脂。2.2 符號(hào) 材料性能Ecf碳纖維片材彈性模量；fcf碳纖維片材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；fcf,d碳纖維片材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ecfu碳纖維片材的極限拉應(yīng)變；ecf碳纖維片材的允許拉應(yīng)變；tcf碳纖維與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 作用效應(yīng)和抗力M彎矩設(shè)計(jì)值；M0加固前受彎構(gòu)件計(jì)算截面已作用的初始彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；Vb梁的剪力設(shè)計(jì)值；Vc柱的剪力設(shè)計(jì)值；scf碳纖維片材的拉應(yīng)力；ecf碳纖維片材的拉應(yīng)變；ecf0考慮二次受力時(shí)，碳纖維片材的滯后應(yīng)變；ecf.v達(dá)到受剪承載力極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變。 幾何參數(shù)Acf受拉面粘貼的碳纖維片材截面積；AuU型箍在梁側(cè)粘貼的面積；Ab碳纖維片材壓條與

5、混凝土的粘貼面積；bcf受拉面粘貼的碳纖維片材寬度；hcf0側(cè)面粘貼碳纖維片材的截面面積形心至受壓外邊緣的距離；L1碳纖維片材從其充分利用截面所需的延伸長(zhǎng)度；L碳纖維片材實(shí)際延伸長(zhǎng)度；scf碳纖維片材條帶凈間距；tcf單層碳纖維片材厚度；wcf碳纖維片材條帶寬度。 計(jì)算系數(shù)及其它km碳纖維片材厚度折減系數(shù)；ncf碳纖維片材粘貼層數(shù)；m側(cè)面粘貼碳纖維片材的截面面積折減系數(shù)；f碳纖維布抗剪加固形式系數(shù)；nd碳纖維布有效約束系數(shù)；huU型箍傳遞粘結(jié)應(yīng)力的有效面積系數(shù)；hb碳纖維壓條傳遞粘結(jié)應(yīng)力的有效面積系數(shù)。其它有關(guān)符號(hào)參見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ 10-89）。3 材 料3.1 材料種類及一般要

6、求3.1.1 采用粘貼碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，主要使用碳纖維片材、配套樹脂類粘結(jié)材料及表面防護(hù)材料。3.1.2 加固修復(fù)用材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證、應(yīng)用許可證，碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料應(yīng)提供產(chǎn)品規(guī)格及主要物理、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。 混凝土、鋼筋及其它材料的有關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范采用。3.2 碳纖維片材3.2.1 碳纖維片材的主要力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)滿足表規(guī)定的要求。表3.2.1 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（MPa）30002000彈性模量（MPa）2.1×1051.4

7、×105延伸率(%)1.41.4注：1. 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為其平均值減去3倍標(biāo)準(zhǔn)差；彈性模量和延伸率取其平均值；延伸率系指碳纖維片材拉斷時(shí)的應(yīng)變值；2.碳纖維布的性能指標(biāo)按纖維的凈面積計(jì)算，碳纖維板的性能指標(biāo)按板材試件截面面積計(jì)算。3.2.2 碳纖維片材的主要力學(xué)性能指標(biāo)參照GB3354-99定向纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法測(cè)定。3.2.3 碳纖維布纖維單位重量按GB1463-88纖維增強(qiáng)塑料密度和相對(duì)密度試驗(yàn)方法確定。單層碳纖維布纖維單位面積重量不宜小于150g/m2，不宜高于400g/m2，在施工質(zhì)量得到可靠保證時(shí)，單層碳纖維布纖維單位面積重量可提高到600g/m2。 碳纖維板的厚

8、度不宜大于2.0mm，寬度不宜大于200mm，纖維體積含量不宜小于50%。3.3 配套樹脂類粘結(jié)材料3.3.1 采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，應(yīng)采用配套樹脂類底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂進(jìn)行加固修復(fù)。3.3.2 配套樹脂類粘結(jié)材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)滿足表3.3.2-1-2，3.3.2-3的要求。表3.3.2-1 底層樹脂性能指標(biāo)性能試驗(yàn)方法性能指標(biāo)要求正拉粘結(jié)強(qiáng)度按附錄A2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉強(qiáng)度ftk的1.2倍表3.3.2-2 找平材料性能指標(biāo)性能試驗(yàn)方法性能指標(biāo)要求正拉粘結(jié)強(qiáng)度按附錄A2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉強(qiáng)度ftk的1.2倍表3.3.2-3

9、 浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂性能指標(biāo)性能試驗(yàn)方法性能指標(biāo)要求拉伸剪切強(qiáng)度GB 71248610MPa拉伸強(qiáng)度GB/T 2568-199930MPa彎曲強(qiáng)度GB/T 2570-199940MPa正拉粘結(jié)強(qiáng)度按附錄A2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉強(qiáng)度ftk的1.2倍3.3.3 對(duì)底層樹脂、找平材料及浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂均應(yīng)進(jìn)行與混凝土的粘結(jié)性能耐久性檢驗(yàn)，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試驗(yàn)方法規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行不低于2000小時(shí)的加速老化后，按附錄A進(jìn)行正拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，粘結(jié)強(qiáng)度不降低。3.4 表面防護(hù)材料3.4.1 對(duì)已加固修復(fù)施工完的結(jié)構(gòu)表面碳纖維片材應(yīng)進(jìn)

10、行防護(hù)處理，表面防護(hù)材料應(yīng)與浸漬樹脂具有可靠的粘結(jié)強(qiáng)度及良好的變形性能。3.4.2 當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)表面有防火要求時(shí)，加固后碳纖維片材表面應(yīng)根據(jù)防火要求涂刷防火涂料或采取其它有效防火隔熱措施。3.4.3 當(dāng)結(jié)構(gòu)持續(xù)使用溫度超過60時(shí)，應(yīng)采取防護(hù)措施。3.4.4 當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)處于其它特殊環(huán)境時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)防護(hù)措施。4 設(shè)計(jì)與構(gòu)造4.1 設(shè)計(jì)基本原則與一般規(guī)定4.1.1 采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，通過配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件表面，應(yīng)使碳纖維片材承受拉應(yīng)力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。 碳纖維片材用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固形式主要有：1 在梁、板構(gòu)件的受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固

11、，纖維方向應(yīng)與構(gòu)件軸向一致。2 采用封閉式粘貼、U形粘貼或側(cè)面粘貼對(duì)梁、柱構(gòu)件進(jìn)行受剪加固，纖維方向宜與構(gòu)件軸向垂直。3 采用封閉式粘貼形成約束混凝土對(duì)柱進(jìn)行抗震加固，纖維方向應(yīng)與柱軸向垂直。4 當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，碳纖維片材也可用于其它混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和受力形式的加固。 粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算。鋼筋和混凝土材料宜按結(jié)構(gòu)檢測(cè)得到的實(shí)際強(qiáng)度，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范確定相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)；也可根據(jù)其設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范采用相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)。碳纖維片材應(yīng)根據(jù)構(gòu)件相應(yīng)極限狀態(tài)

12、時(shí)所達(dá)到的應(yīng)變，按線彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定其極限狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力。 碳纖維材料的極限抗拉強(qiáng)度fcf取廠商提供產(chǎn)品的材料抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。碳纖維材料的極限拉應(yīng)變ecfu取其極限抗拉強(qiáng)度fcf除以彈性模量Ecf。4.1.5 為保證加固修復(fù)后結(jié)構(gòu)的可靠性，應(yīng)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在碳纖維片材加固修復(fù)失效的情況下，不產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。4.1.6 當(dāng)采用粘貼碳纖維片材對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，應(yīng)考慮加固后在荷載或結(jié)構(gòu)體系改變的情況下對(duì)結(jié)構(gòu)中的其它構(gòu)件或構(gòu)件的其他性能可能產(chǎn)生的影響。4.1.7 采用粘貼碳纖維片材進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固修復(fù)時(shí)，宜盡量卸除結(jié)構(gòu)上的荷載作用。當(dāng)不能完全卸載進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)二次受力的影響。4.1.8 受

13、彎加固和受剪加固時(shí)，被加固混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的實(shí)際混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C15。采用碳纖維片材約束混凝土加固時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C10。4.2 一般構(gòu)造要求4.2.1 當(dāng)碳纖維布沿其纖維方向需繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時(shí)，轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不應(yīng)小于20mm圖4.2.1 構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼示意圖1構(gòu)件 2碳纖維布1 r20mm24.2.2 碳纖維布沿受力方向的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm，各層搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。 為保證碳纖維片材能可靠地與混凝土共同工作，必要時(shí)應(yīng)采取附加錨固措施。4.3 受彎加固4.3.1 采用碳纖維片材對(duì)梁、板構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時(shí)，除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范鋼筋混凝土構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算的基本

14、假定外，還應(yīng)符合下列要求：1 達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材的拉應(yīng)變ecf根據(jù)截面應(yīng)變保持平面的假定確定，但不應(yīng)超過碳纖維片材允許拉應(yīng)變ecf；2 當(dāng)考慮二次受力情況時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固時(shí)的荷載狀況，按截面應(yīng)變保持平面的假定計(jì)算碳纖維片材的滯后應(yīng)變ecf1；3 碳纖維片材的拉應(yīng)力scf取等于碳纖維片材彈性模量Ecf與其拉應(yīng)變ecf的乘積，即scf=Ecfecf；4 達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)前，碳纖維片材與混凝土之間粘結(jié)可靠，不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。 在矩形截面受彎構(gòu)件的受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，其正截面受彎承載力按下列公式計(jì)算：1 當(dāng)混凝土受壓區(qū)高度x>xcfbh時(shí)（圖(a)） (4.

15、3.2-1)混凝土受壓區(qū)高度x和受拉面碳纖維片材拉應(yīng)變按下列公式確定： (-2) (4.3.2-3)2 當(dāng)混凝土受壓區(qū)高度xxcfbh時(shí)（圖(b)） (-4)式中 M彎矩設(shè)計(jì)值；As、A's受拉鋼筋、受壓鋼筋截面面積；fy、f'y受拉鋼筋和受壓鋼筋的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Acf受拉面粘貼的碳纖維片材截面面積；Ecf碳纖維片材彈性模量，MPa；考慮二次受力影響時(shí)，碳纖維片材的滯后應(yīng)變，按4.3.4條計(jì)算；如不考慮二次受力，可取=0；ecf碳纖維片材的允許拉應(yīng)變，取ecf=kmecfu，且不應(yīng)大于碳纖維片材極限拉應(yīng)變的2/3和0.01兩者中的較小值；km碳纖維片材厚度折減系數(shù)，按式

16、(-5)確定； (-5)ncf碳纖維片材的層數(shù)；tcf每層碳纖維片材的厚度；ecu混凝土極限壓應(yīng)變，取0.0033；碳纖維片材達(dá)到其允許拉應(yīng)變與混凝土壓壞同時(shí)發(fā)生時(shí)的界限受壓區(qū)高度，?。籦、h截面寬度、高度；h0截面的有效高度；fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。bhh0AsAsAcfxnscf+cf0cuxMfyAscfAcffyAsfc(a) x>xcfbh時(shí)cf>cfsAcfAsAsbh0hxnc<cuMfyAsfyAsEcfcfAcf(b) x<xcfbh時(shí)圖 矩形截面正截面受彎承載力計(jì)算4.3.3 對(duì)翼緣位于受壓區(qū)的T形截面受彎構(gòu)件的受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固

17、時(shí)，按4.3.2條的原則和現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范中T形截面受彎承載力的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。4.3.4 考慮二次受力影響時(shí)，碳纖維片材的滯后應(yīng)變按下列公式計(jì)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加固前受彎構(gòu)件計(jì)算截面已作用的初始彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；ec0加固前初始彎矩M0作用下受壓邊緣的壓應(yīng)變；es0、ss0加固前初始彎矩M0作用下受拉鋼筋的拉應(yīng)變、拉應(yīng)力；z 受壓邊緣混凝土壓應(yīng)變綜合系數(shù)；y受拉鋼筋拉應(yīng)變不均勻系數(shù)；h內(nèi)力臂系數(shù)，取0.87；aE鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；r受拉鋼筋配筋率，ftk混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；r

18、te按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率，；Ate有效受拉混凝土截面面積，對(duì)受彎構(gòu)件取，bf、hf分別為受拉翼緣的寬度和高度。受壓翼緣加強(qiáng)系數(shù)，。當(dāng)初始彎矩M0小于未加固截面受彎承載力的20%時(shí)，可忽略二次受力的影響。4.3.5 在計(jì)算正截面受彎承載力時(shí)，尚應(yīng)滿足下列條件：1 受壓區(qū)高度x不宜大于，其中界限相對(duì)受壓區(qū)高度按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的規(guī)定確定。2 加固后受彎承載力的提高幅度不宜超過40%。3 加固后在荷載短期組合下受拉鋼筋的拉應(yīng)力不宜超過鋼筋抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。當(dāng)有工程經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)時(shí)，上述規(guī)定可適當(dāng)放寬。 當(dāng)碳纖維片材粘貼于梁側(cè)面受拉區(qū)進(jìn)行受彎加固時(shí)，粘貼區(qū)域宜在距受拉區(qū)邊緣1/4梁

19、高范圍內(nèi)。在進(jìn)行正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，應(yīng)將公式公式中的h改用碳纖維片材截面面積形心至受壓外邊緣的距離hcf0代替，且宜將側(cè)面碳纖維片材的截面面積乘以折減系數(shù)m，其中hcf為側(cè)面碳纖維片材的粘貼高度。4.3.7 進(jìn)行受彎加固的構(gòu)件，尚應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的受剪承載力，避免因受彎承載力提高過大而導(dǎo)致受剪破壞先于受彎破壞。 當(dāng)對(duì)梁、板正彎矩進(jìn)行受彎加固時(shí)，碳纖維片材宜延伸至支座邊緣。在碳纖維片材延伸長(zhǎng)度端部和集中荷載作用點(diǎn)兩側(cè)宜設(shè)置構(gòu)造碳纖維片材U型箍或橫向壓條。 碳纖維片材的切斷位置距其充分利用截面的距離不應(yīng)小于下列公式(4.3.8-1)延伸長(zhǎng)度L1，并應(yīng)延伸至不需要碳纖維片材截面之外不小于200mm（圖

20、4.3.8）。 (4.3.8-1)式中 L1碳纖維片材從其充分利用截面所需的延伸長(zhǎng)度； ecf充分利用截面處碳纖維片材的拉應(yīng)變，按4.3.2條確定； tcf碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取0.5MPa； bcf受拉面粘貼的碳纖維片材寬度；對(duì)板，取1000mm板寬內(nèi)粘貼的碳纖維片材寬度。圖4.3.8 碳纖維片材的延伸長(zhǎng)度原鋼筋部分承擔(dān)的彎矩加固后提高的彎矩L1200mm4.3.9 當(dāng)碳纖維片材的延伸長(zhǎng)度不滿足條的規(guī)定時(shí)，應(yīng)采取以下附加錨固措施：1 對(duì)于梁，在碳纖維片材延伸長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)置碳纖維片材U型箍附加錨固措施（圖(a)）。U型箍宜在延伸長(zhǎng)度范圍內(nèi)均勻布置，且在延伸長(zhǎng)度端部必須設(shè)置一

21、道U型箍。U型箍的粘貼高度宜伸至板底。U型箍的粘貼面積Au應(yīng)滿足下列公式的要求： (4.3.9-1)式中 AuU型箍在梁側(cè)粘貼的面積，見圖(a)；L碳纖維片材實(shí)際延伸長(zhǎng)度；U型箍傳遞粘結(jié)應(yīng)力的有效面積系數(shù)，取0.5。2 對(duì)于板，在碳纖維片材延伸長(zhǎng)度范圍內(nèi)通長(zhǎng)設(shè)置垂直于受力碳纖維方向的壓條（圖(b)）。壓條應(yīng)在延伸錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)均勻布置，且在延伸長(zhǎng)度端部必須設(shè)置一道壓條。壓條與板受拉面混凝土部分的粘貼面積應(yīng)滿足下列公式的要求： (4.3.9-2)式中 Ab碳纖維片材壓條與板受拉面混凝土的粘貼面積；碳纖維片材壓條傳遞粘結(jié)應(yīng)力的有效面積系數(shù)，取0.5。圖4.3.9 受彎加固時(shí)碳纖維片材端部附加錨固措

22、施(a) U型箍（b） 碳纖維片材壓條0 對(duì)梁、板負(fù)彎矩區(qū)進(jìn)行受彎加固時(shí)，碳纖維片材截?cái)辔恢镁嘀ё孛娴难由扉L(zhǎng)度，對(duì)板不小于1/4跨度，對(duì)梁不小于1/3跨度。當(dāng)碳纖維片材在框架梁負(fù)彎矩區(qū)進(jìn)行受彎加固時(shí)，應(yīng)采取可靠錨固措施與支座連接。當(dāng)碳纖維片材需繞過柱時(shí)，宜在梁側(cè)4h'f范圍內(nèi)粘貼（圖4.3.10），當(dāng)有可靠依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可適當(dāng)放寬。2214h'f4h'f3圖4.3.10 負(fù)彎矩區(qū)加固時(shí)梁側(cè)有效粘貼范圍1柱 2梁 3碳纖維片材 h'f板厚 4.3.11 板受彎加固時(shí)，碳纖維片材宜采用多條密布方案。2 當(dāng)沿柱軸向粘貼碳纖維片材對(duì)柱的正截面承載力進(jìn)行加固時(shí)，碳纖維片

23、材應(yīng)有可靠錨固。4.4 受剪加固4.4.1 采用碳纖維片材對(duì)鋼筋混凝土梁、柱構(gòu)件進(jìn)行受剪加固時(shí)：1 碳纖維片材的纖維方向宜與構(gòu)件軸向垂直；2 粘貼形式主要有封閉粘貼、U形粘貼、側(cè)面粘貼（圖4.4.1(a)），應(yīng)優(yōu)先采用封閉粘貼形式；對(duì)碳纖維板，可采用雙L形板形成U形粘貼形式。3 當(dāng)碳纖維片材采用條帶布置時(shí)，其凈間距scf不應(yīng)大于現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范規(guī)定的最大箍筋間距0.7倍；4 U形粘貼和側(cè)面粘貼的粘貼高度hcf宜取構(gòu)件截面高度。對(duì)于U形粘貼形式，宜在上端粘貼縱向碳纖維片材壓條；對(duì)側(cè)面粘貼形式，宜在上、下端粘貼縱向碳纖維片材壓條（圖4.4.1(b)）。封閉纏繞粘貼 U形粘貼 雙L形板U形粘貼 側(cè)面粘貼

24、(a) 粘貼方式(b) U形粘貼和側(cè)面粘貼加縱向壓條U形粘貼wcfwcfscf側(cè)面粘貼wcfwcfscfhcfhcf圖4.4.1 碳纖維片材的抗剪加固方式4.4.2 對(duì)鋼筋混凝土梁進(jìn)行受剪加固時(shí)，按下列公式進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算： (4.4.2-1) (4.4.2-2) (4.4.2-3)式中 Vb 梁的剪力設(shè)計(jì)值；Vb,rc未加固鋼筋混凝土梁的受剪承載力，按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的規(guī)定計(jì)算；Vb,cf碳纖維片材承擔(dān)的剪力；ecf.v達(dá)到受剪承載力極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變；f 碳纖維片材受剪加固形式系數(shù)，對(duì)封閉粘貼，取f =1.0；對(duì)U形粘貼，取f =0.85；對(duì)側(cè)面粘貼，取f =0.70；l 剪跨

25、比，對(duì)于集中荷載作用情況， l=a/h0， l 大于3.0時(shí)，取l =3.0；當(dāng)l 小于1.5時(shí)，取l =1.5；a為集中荷載作用點(diǎn)到支座邊緣的距離；對(duì)于均布荷載作用情況，取l =3.0；ncf碳纖維片材粘貼層數(shù)；scf碳纖維片材條帶凈間距；tcf單層碳纖維片材厚度；wcf碳纖維片材條帶寬度。4.4.3 對(duì)鋼筋混凝土柱進(jìn)行受剪加固時(shí)，按下列公式進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算： (4.4.3-1) (4.4.3-2) (4.4.3-3)式中 Vc 柱的剪力設(shè)計(jì)值；Vc,rc未加固鋼筋混凝土柱的受剪承載力，按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的規(guī)定計(jì)算；Vc,cf碳纖維片材承擔(dān)的剪力；n柱的軸壓比；n=N/fcA，N為柱軸壓

26、力設(shè)計(jì)值；A為柱截面面積；l 柱剪跨比，對(duì)于框架柱可取 l=Hn/2h0， l 大于3.0時(shí)，取l =3.0；當(dāng)l 小于1.0時(shí)，取l =1.0；Hn為框架柱凈高度。4.4.4 構(gòu)件的受剪截面尺寸應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的規(guī)定。4.5 柱的抗震加固4.5.1 采用封閉式粘貼碳纖維片材約束混凝土對(duì)柱進(jìn)行抗震加固時(shí)，柱端箍筋加密區(qū)的總折算體積配箍率rv,e應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范對(duì)柱端箍筋加密區(qū)體積配箍率的要求?？傉鬯泱w積配箍率rv,e按下列公式計(jì)算： (4.5.1-1)式中 rsv,v按箍筋范圍以內(nèi)的核心截面計(jì)算的體積配箍率；n d碳纖維片材的有效約束系數(shù)，取n d=0.45；對(duì)于柱，當(dāng)軸壓比大于0.5且加

27、固時(shí)未卸載，取n d=0.36；scf碳纖維片材條帶凈間距；tcf單層碳纖維片材厚度；wcf碳纖維片材條帶寬度；A 構(gòu)件截面面積；fcf,d碳纖維片材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取fcf,d= fcf /1.1；fyv箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。4.5.2 碳纖維片材在箍筋加密區(qū)宜連續(xù)布置。碳纖維片材兩端應(yīng)采用搭接或可靠連接措施形成封閉形式。碳纖維片材條帶的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于150mm，各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。5 施 工5.1 一般要求5.1.1 粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)由熟悉施工工藝的專業(yè)施工隊(duì)伍完成，并應(yīng)精心組織、精心施工。 施工步驟1 施工準(zhǔn)備2 混凝土表面處理；3 底層樹脂配制并涂刷；4 找平材

28、料配制并對(duì)不平整處修復(fù)處理；5 浸漬樹脂或粘貼樹脂的配制并涂刷；6 粘貼碳纖維片材；7 表面防護(hù)。5.1.3 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。當(dāng)環(huán)境溫度低于5時(shí)，應(yīng)使用適用于低溫的配套樹脂或采用升溫處理措施。 施工時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境濕度對(duì)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(jì)部位放線定位。 樹脂配制時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品使用說明規(guī)定的配比稱量置于容器中，用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內(nèi)不得有油污及雜質(zhì)。宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度決定樹脂的每次拌合量，并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。5.2 施工準(zhǔn)備 認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖，充分理解設(shè)計(jì)意圖和要求。 熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)和被加固

29、構(gòu)件混凝土的實(shí)際狀況，擬定出施工方案和施工計(jì)劃。 對(duì)所使用碳纖維片材、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 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。 按設(shè)計(jì)要求對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。 被粘貼混凝土表面應(yīng)打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。 將混凝土表面清理干凈并保持干燥。5.4 涂刷底層樹脂 配制底層樹脂。 用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。待樹脂表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一步工序施工。5.5 找平處理 配制找平材料。 混

30、凝土表面凹陷部位用找平材料填補(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，半徑不小于20mm。 待找平材料表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一步工序施工。5.6 粘貼碳纖維片材 按下列要求粘貼碳纖維布：1 按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布。2 配制浸漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位。3 用特制的滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。4 多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一層的粘貼。5 在最后一層的碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。 按下列要求粘貼碳纖維板：1 按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維板。2 將碳纖維板表面擦拭干凈至無粉塵。如需粘貼

31、兩層時(shí)，對(duì)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，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(shí)，使樹脂從兩邊溢出，保證密實(shí)無空洞。當(dāng)平行粘貼碳纖維板時(shí)，兩板之間空隙應(yīng)不小于5mm。5 需粘貼兩層碳纖維板時(shí)，可連續(xù)粘貼。如不能立即粘貼，再開始前應(yīng)對(duì)底層碳纖維板重新做好清潔工作。5.7 施工安全及注意事項(xiàng)5.7.1 碳纖維片材為導(dǎo)電材料，使用碳纖維片材時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源。5.7.2 使用中應(yīng)避免碳纖維片材的彎折。5.7.3 碳纖維片材配套樹脂的原料應(yīng)密封儲(chǔ)存，遠(yuǎn)離火源，避免陽光直

32、接照射。5.7.4 樹脂的配制和使用場(chǎng)所，應(yīng)保持通風(fēng)良好。 現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)根據(jù)使用樹脂材料采取相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)措施。6 檢驗(yàn)與驗(yàn)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、應(yīng)用許可證、產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合本規(guī)程3.1、3.2、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(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，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(yàn)與驗(yàn)收。如施工質(zhì)量不能滿足上述條款要求時(shí)，應(yīng)立即采取補(bǔ)救措施或返工。 碳纖維片材實(shí)際粘貼尺寸不應(yīng)少于設(shè)計(jì)量，位置偏差不應(yīng)大于2cm。6.0.4 碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手

33、壓碳纖維片材表面方法來判斷，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100cm2時(shí)，可采用針管注膠的方式進(jìn)行補(bǔ)救。空鼓面積大于100cm2時(shí)，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等厚的碳纖維片材。6.0.5 必要時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可參照附錄A試驗(yàn)方法，進(jìn)行同等條件下構(gòu)件的正拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，破壞應(yīng)發(fā)生于混凝土，不得發(fā)生于粘結(jié)面。6.0.6 必要時(shí)可對(duì)碳纖維片材和配套樹脂類粘結(jié)材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)。附錄A 碳纖維片材配套樹脂類粘結(jié)材料正拉粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)定方法A.1 適用范圍A.1.1 本標(biāo)準(zhǔn)適用于碳纖維片材配套樹脂類粘結(jié)材料單層或復(fù)合涂層與混凝土基層或配套樹脂類粘結(jié)材料間正拉粘結(jié)強(qiáng)度的定量測(cè)

34、定。 本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的粘結(jié)強(qiáng)度是指在規(guī)定的速度下，在試樣的膠結(jié)面上施加垂直、均勻的拉力，以測(cè)定樹脂間或樹脂與混凝土基層間正拉粘結(jié)破壞時(shí)所需的力。 本標(biāo)準(zhǔn)參照日本標(biāo)準(zhǔn)JIS A 6909-1995織物修復(fù)建筑物用樹脂材料試驗(yàn)方法。A.2 試驗(yàn)設(shè)備及試樣A.2.1 拉力試驗(yàn)機(jī)拉力試驗(yàn)機(jī)的載荷選擇應(yīng)與試樣的破壞負(fù)荷相適應(yīng)。試驗(yàn)時(shí)所用的夾具應(yīng)能使試樣對(duì)中、固定，試驗(yàn)機(jī)應(yīng)使拉力平穩(wěn)地增加，并垂直地作用于試樣的表面上。A.2.2 試塊及夾具17104040100101018100510451717589275試驗(yàn)所用金屬試塊及夾具是用鋼、鐵等金屬加工而成，如圖所示。圖 金屬試塊尺寸及夾具尺寸示意圖A.2.3

35、混凝土試件試驗(yàn)所用混凝土試件的尺寸為70×70×20mm。預(yù)切縫深度取23mm，如圖A.2.3所示。70402017040圖A.2.3 混凝土試件尺寸1預(yù)切縫A.2.4 試樣的制備試樣為金屬試塊與混凝土試件組合件。在混凝土試件上按照正常的施工次序粘貼碳纖維片材，然后將金屬試塊與其粘結(jié)。組成、形狀如圖所示。P4321圖 試樣組成、形狀示意圖1配套樹脂類粘結(jié)材料及碳纖維片材 2金屬試塊 3預(yù)切縫 4混凝土試件待測(cè)樹脂的制備和固化，應(yīng)按其相應(yīng)的樹脂產(chǎn)品技術(shù)條件或樹脂施工工藝說明書中規(guī)定的條件進(jìn)行。A.3 試驗(yàn)條件試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)保持在：溫度23±1，相對(duì)濕度為6070。A.4

36、 試驗(yàn)步驟 將制備好的試樣放入拉力機(jī)的上下夾具，并調(diào)至對(duì)中，使其橫截面均勻地受到張力。 夾具以15002000N/min的拉伸速度進(jìn)行拉開試驗(yàn)，直至破壞。記錄試樣拉開的負(fù)荷值，并觀察斷面的破壞形式。A.5 試驗(yàn)結(jié)果 結(jié)果計(jì)算配套樹脂類粘結(jié)材料的正拉粘結(jié)強(qiáng)度按下式計(jì)算： 式中：F樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度，MPa；G試樣被拉開破壞時(shí)的負(fù)荷值，N；S金屬試塊的橫截面積，mm2。 破壞形式1 混凝土破壞：混凝土自身破壞，以A表示。2 層間破壞：樹脂與混凝土，復(fù)合涂層界面間的破壞，以B表示。3 碳纖維片材破壞：破壞發(fā)生在碳纖維片材內(nèi)部，以C表示。4 粘結(jié)失敗：破壞發(fā)生在碳纖維片材與金屬試塊之間，以D表示。破壞形式

37、為A、B時(shí)，其測(cè)量結(jié)果是符合粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)要求的。如出現(xiàn)兩種或兩種以上的破壞形式，則應(yīng)注明破壞面積的百分?jǐn)?shù)，大于70%為有效。出現(xiàn)C時(shí)，表明樹脂與碳纖維片材的浸潤(rùn)存在缺陷。出現(xiàn)D，則應(yīng)重新制備試件。 試驗(yàn)誤差每組被測(cè)涂層的試樣應(yīng)不少于5對(duì)，并至少取其中3對(duì)的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，每對(duì)試樣的F值與算術(shù)平均值的誤差不超過±15%為有效。A.5.4 結(jié)果的表示試驗(yàn)結(jié)果用正拉粘結(jié)強(qiáng)度與破壞形式表示，如：2.5MPa，A。 試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下述內(nèi)容：a.被測(cè)樹脂的名稱、牌號(hào)、批號(hào)和來源；b.制備試樣的工藝條件；c.試樣的編號(hào)和數(shù)量；d.試驗(yàn)時(shí)環(huán)境的溫度、濕度；e.試驗(yàn)拉力機(jī)的型號(hào)、載荷、加載速度

38、；f.試樣的破壞載荷、破壞形式、樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度及誤差；g.試驗(yàn)中出現(xiàn)的偏差和異?，F(xiàn)象；h.試驗(yàn)日期、試驗(yàn)人員。 用詞用語說明1 為便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時(shí)區(qū)別對(duì)待，對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下： 1） 表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞，正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”。2） 表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞，正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。3） 表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做的用詞，正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”。表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2 條文中指明應(yīng)按其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行時(shí)，寫法為“應(yīng)符合 的規(guī)定”或“應(yīng)按 執(zhí)

39、行”。中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程Technical Specification for Strengthening Concrete Structure with Carbon Fiber Reinforced Polymer（征求意見稿）條 文 說 明1 總 則 本條指出制定本規(guī)程的目的和要求，并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。目前國(guó)內(nèi)碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)發(fā)展較快，理論和試驗(yàn)成果不斷取得，設(shè)計(jì)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(xiàng)新技術(shù)，獲得更好的經(jīng)

40、濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)新技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中的應(yīng)用。 本條明確指出了本規(guī)程適用的范圍是土木建筑結(jié)構(gòu)碳纖維片材加固修復(fù)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及素混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收。以上各種混凝土結(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)失誤、施工錯(cuò)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)行加固處理。 在執(zhí)行本規(guī)程的同時(shí)，應(yīng)配合使用和遵守現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。 碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前，必須進(jìn)行檢測(cè)鑒定或評(píng)估。我國(guó)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)，通過檢測(cè)鑒定來評(píng)定結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的可靠性程度，可供碳

41、纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)配套使用。 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(xiàng)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)由熟悉碳纖維復(fù)合材料及加固設(shè)計(jì)的專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，也應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍承擔(dān)施工。1.0.7 由于加固技術(shù)規(guī)范系列化，因此，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)、港灣工程、特種結(jié)構(gòu)等的碳纖維片材加固除應(yīng)符合本規(guī)程的要求外，尚應(yīng)符合相應(yīng)的專門加固技術(shù)規(guī)范的要求。 當(dāng)單獨(dú)采用粘貼碳纖維片材加固尚無法滿足結(jié)構(gòu)加固的要求時(shí)，可以采取其它加固方法聯(lián)合進(jìn)行。3 材料3.1 材料種類及一般要求 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)為與碳纖維片材配套的產(chǎn)品。 本條為對(duì)廠商提供的

42、加固修復(fù)用材料的一般要求。3.2 碳纖維片材 碳纖維材料具有高強(qiáng)、高彈性、重量輕及耐腐蝕性好等特點(diǎn)。在混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中，一般情況下使用高強(qiáng)度型碳纖維材料。該種碳纖維的抗拉強(qiáng)度是普通鋼筋的10倍以上，彈性模量略高于鋼筋。另外，碳纖維沒有類似鋼筋的屈服點(diǎn)，在達(dá)到抗拉強(qiáng)度之前基本上為彈性狀態(tài)。 本規(guī)程僅針對(duì)碳纖維布和碳纖維板兩種制品形式，統(tǒng)稱為碳纖維片材。本規(guī)程以高強(qiáng)度型碳纖維片材為對(duì)象。當(dāng)使用除此之外的碳纖維片材時(shí)，必須通過試驗(yàn)分析以研究確定其補(bǔ)強(qiáng)加固效果。作為計(jì)算碳纖維布抗拉強(qiáng)度的截面積，一般情況下只按纖維的凈面積。而碳纖維板的截面積指含樹脂的板材截面面積。3.2.3 用碳纖維布的單位面積重

43、量w(碳纖維布的單位寬度(m)×單位長(zhǎng)度(m)的質(zhì)量)，除以碳纖維的比重r(一般為1.8)，即可得出單位寬度(m)碳纖維片材的截面積。表1 常用碳纖維布的單位面積重量、截面積及厚度纖維單位面積重量w(g/m2)比 重(g/cm2)單位寬度的截面積(mm2/m)厚 度tcf (mm)2001.81110.1113001670.1674502500.2506003330.333碳纖維布的單位面積重量越大，施工時(shí)浸漬樹脂越不容易浸透，施工質(zhì)量越難以保證。3.2.4 碳纖維板過厚或過寬，施工質(zhì)量均較難以保證。3.3 配套樹脂類粘結(jié)材料3.3.1 底層樹脂的作用是增強(qiáng)加固表面混凝土與找平材料或

44、粘結(jié)樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度。找平材料的作用是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。浸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3.3.2 配套樹脂類粘結(jié)材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)定方法如下：4）拉伸剪切強(qiáng)度按膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法GB7124-86測(cè)定；5）拉伸強(qiáng)度按樹脂澆鑄體拉伸性能試驗(yàn)方法GB/T2568-1999測(cè)定；6）彎曲強(qiáng)度按樹脂澆鑄體彎曲性能試驗(yàn)方法GB/T2570-1999測(cè)定。3.4 表面防護(hù)材料3.4.1 表面防護(hù)材料的作用是保護(hù)加固結(jié)構(gòu)的碳纖維片材及樹

45、脂免受外界不利環(huán)境的侵害，如紫外線等。4 設(shè)計(jì)與構(gòu)造4.1 設(shè)計(jì)基本原則與一般規(guī)定4.1.1 碳纖維片材不能設(shè)計(jì)為承受壓應(yīng)力，但在反復(fù)荷載下碳纖維片材可在經(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)材料可靠地粘貼于構(gòu)件表面，在受力過程應(yīng)與構(gòu)件保證變形協(xié)調(diào)，不應(yīng)由于粘貼面的過早剝離而導(dǎo)致碳纖維片材受力失效。本規(guī)程中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法均是基于這一條件建立的。 到目前為止，碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中應(yīng)用和研究最多，相應(yīng)計(jì)算理論也較為成熟，故本規(guī)程僅列出這三種加固方法的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定。除此以外，碳纖維片材也可沿構(gòu)件軸向粘貼用于受

46、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(shí)，也采用對(duì)碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力的方法以提高加固效果。在受剪加固時(shí)，碳纖維片材的纖維方向可與預(yù)計(jì)斜裂縫方向垂直粘貼。也可用于剪力墻加固，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(jì)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。 本規(guī)程主要以建筑結(jié)構(gòu)工程的加固為主，主要按建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法確定有關(guān)加固計(jì)算方法。對(duì)于其他工程結(jié)構(gòu)的加固，應(yīng)參照相應(yīng)規(guī)范或規(guī)程的設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)研究表明，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，達(dá)到破壞極限狀態(tài)時(shí)，其極限抗拉強(qiáng)度往往不能得到

47、完全發(fā)揮，此時(shí)應(yīng)以達(dá)到破壞極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來確定其承載能力。同時(shí)，由于碳纖維片材在最終拉斷時(shí)表現(xiàn)為顯著的脆性，因此即使對(duì)在構(gòu)件破壞時(shí)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，作為控制極限狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，以保證構(gòu)件有足夠的可靠度。4.1.5 考慮到在發(fā)生火災(zāi)等碳纖維片材可能失效的情況下，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)不致產(chǎn)生嚴(yán)重破壞和倒塌。此時(shí)，應(yīng)取結(jié)構(gòu)自重荷載及在發(fā)生火災(zāi)等碳纖維片材失效時(shí)結(jié)構(gòu)上可能的活荷載，并采用相應(yīng)的材料強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)構(gòu)安全性。為保護(hù)碳纖維片材避免因火災(zāi)導(dǎo)致過早喪失作用，應(yīng)根據(jù)被加固結(jié)構(gòu)的防火要求對(duì)碳纖維片材表面采取相應(yīng)防護(hù)措施。4.1.8 考慮到對(duì)早期建造的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行加固，其混凝土強(qiáng)度可能低于現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的最低強(qiáng)度等級(jí)要求，但如結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度過低，與碳纖維片材的粘貼強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生過早剝離破壞，使碳纖維片材不能充分發(fā)揮作用，因此被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度也不宜過低。而對(duì)于封閉粘貼碳纖維片材約束混凝土，當(dāng)封閉碳纖維片材搭接構(gòu)造滿足要求時(shí)，被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)最低可放寬至C10。4.2 一般構(gòu)造要求4.2.1 碳纖維片材沿其纖維方向折直角會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，影響其強(qiáng)度發(fā)揮。根據(jù)國(guó)外試驗(yàn)研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時(shí)，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強(qiáng)度基本不受影響。4.2.2 試驗(yàn)研究表明，當(dāng)碳纖維布的纖維單位重量不超過3