碳纤维布

来源：固维建材发表时间2016-06-28 17:48:45 点击：

碳纤维布
Carbon fiber sheet

碳纤维加固的技术要点
　　受弯加固时，纤维方向应与加固的受力方向一致；
受剪加固、抗震加固时，纤维方向宜与构件轴向垂直；
受弯加固和受剪加固时，混凝土强度等级应不低于 C15 ；
采用封闭粘结碳纤维加固混凝土柱时，混凝土强度等级应不低于 C10 ；
碳纤维加固的效果主要取决于纤维的粘贴工艺，应由专业施工队伍负责施工。

碳纤维片材规格性能表

产品型号	200 型	300 型
纤维类别	碳纤维	碳纤维
纤维方向	单向	单向
纤维重量（ g/m 2 ）	200	300
理论厚度（㎜ / 层）	0.111	0.167
抗拉强度（ MPa ）	≥ 3000	≥ 3000
弹性模量（ MPa ）	≥ 2. 1 × 10 5	≥ 2. 1 × 10 5
伸长率（ % ）	≥ 1.5	≥ 1.5
幅宽（㎜）	10 0 ～ 800	10 0 ～ 800
长度（ m/ 卷）	100	100

碳纤维优点及应用
自重轻，施工方便快捷，不增加结构荷载；
强度高，能灵活地用于抗弯，封闭箍和抗剪设计；
柔韧性好，不受结构（梁、柱、通风筒、管道、墙体等）外形限制；
耐久性佳，抗化学腐蚀和恶劣环境气候变化的能力强；
抗高温、抗蠕变、抗磨蚀、抗震性能好；
可对织物进行重复利用；
适用范围广、混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。
建筑物梁、柱、楼板结构补强；
桥梁、桥墩、桥面结构补强；
隧道、烟囱结构补强；
海滩建筑物防腐补强。

施工程序及步骤说明

一、工艺流程
卸荷－底层处理－涂底层树脂－找平施工面－粘贴碳纤维片材－表面保护、装饰。

二、步骤说明

1 、卸荷
加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。

2 、底层处理
混凝土表层出现剥落、空鼓、腐蚀等现象的部位应凿除。
裂缝部位首先进行封闭处理。
用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件表面打磨平整，凸起部位要磨平，转角处要打磨成圆弧状 (R ≥ 20mm ) 。
将混凝土表面清理干净，并保持干燥。

3 、涂底层树脂
将调配好后的底层树脂计量、搅拌均匀，根据实际气温决定用量并控制使用时间；
将底层树脂均匀刷于混凝土表面，待胶固化后 ( 固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准 ) ，再进行下一工序。

4 、找平施工面
构件表面凹陷部件应用找平胶填平，出现高度差的部位应用找平胶填补．尽量减少高度差；
转角处也应用找平胶修补成圆弧状，半径不小于 10mm 。

5 、粘贴
按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在 3m 之内；
将浸润树脂调配好，均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、拐角等部位要多涂刷一些；
粘贴碳纤维布并用罗拉滚反复滚压，去除气泡，并使浸润胶充分浸透碳纤维布，多层粘贴应重复上述步骤，等碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴；
碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于 100mm ，碳纤维布端部固定用横向碳纤维或粘钢固定；

6 、保护、装饰
加固后的纤维表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护，也可适当进行装饰。

碳纤维复合材安全性能指标

	类别	单向织物（布）		条形板
项目		高强度 I 级	高强度 II 级	高强度 I 级	高强度 II 级
抗拉强度标准值 f f ， k (MPa)		≥ 3400	≥ 3000	≥ 2400	≥ 2000
受拉弹性模量 E f (MPa)		≥ 2.4×10 5	≥ 2.1×10 5	≥ 1.6×10 5	≥ 1.4×10 5
伸长率（ % ）		≥ 1.7	≥ 1.5	≥ 1.7	≥ 1.5
弯曲强度 f fb (MPa)		≥ 700	≥ 600	---	---
层间剪切强度 (MPa)		≥ 45	≥ 35	≥ 50	≥ 40
仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度 (MPa)		≥ 2.5 ，且为混凝土内聚破坏
纤维体积含量（ % ）		---	---	≥ 65	≥ 55
单位面积质量（ g/m 2 ）		≤ 300	≤ 300	---	---

注： L 形板的安全性及适配性检验合格指标按高强度 II 级条形预成型板（条形板）采用。

玻璃纤维单向织物复合材安全性能指标

	项目	抗拉强度标准值（MPa）	受拉弹性模量（MPa）	伸长率（%）	弯曲强度（MPa）	仰贴条件下纤维复合材 - 混凝土粘接正拉强度（ MPa ）	单位面积质量（ g/m 2 ）	层间剪切强度（ MPa ）
类别
S 玻璃		≥ 2200	≥ 1.0×10 5	≥ 2.5	≥ 600	≥ 2.5 ，且为混凝土内聚破坏	≤ 450	≥ 40
E 玻璃		≥ 1500	≥ 7.2×10 4	≥ 2.0	≥ 500		≤ 450	≥ 35

纤维材料的主要力学性能

性能项目纤维类别		抗拉强度（ MPa ）	弹性模量（ MPa ）	伸长率（ % ）
碳纤维	高强度 I 级	≥ 4900	≥ 2.4×10 5	≥ 2.0
碳纤维	高强度 II 级	≥ 4100	≥ 2.1×10 5	≥ 1.8
玻璃纤维	S 玻璃（高强、无碱型）	≥ 3500	≥ 8.0×10 4	≥ 4.0
玻璃纤维	E 玻璃（无碱型）	≥ 2800	≥ 7.0×10 4	≥ 3.0

注：本表的分级方法及其性能指标仅适用于结构加固，与其他用途的等级划分无关。

碳纤维片 carbon fiber reinforced polymer laminate
碳纤维布 carbon fiber sheet
碳纤维板 carbon fiber plate
底层树脂 primer
找平材料 putty fillers
浸渍树脂 saturating resin
粘结树脂 adhesives

碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套胶粘剂共同使用，可构成完整的性能卓越的同固碳纤维布材增强体系。该体系适用于梁、柱、板、隧道、圆形、弧等。

产品特点
1 、自重轻、厚度小；
2 、任意长度、免搭接；
3 、材料不用预加工；
4 、工序方便，不用加压和起重；
5 、极高的强度；
6 、突出的抗疲劳能力；
7 、抗碱、抗腐、抗酸；
8 、自重轻，能在狭小的空间操作，施工时不影响房屋正常使用；
9 、强度高，能灵活的用于抗弯、封闭箍和抗剪加固；
10 、具有柔韧性，能包裹复杂外型的构件；
11 、适用于各种构件表面（梁、柱、通风筒、管道、墙体）；
12 、抗碱等化学腐蚀和恶劣环境（本身无公害）；
13 、可对织物进行重复利用；
14 、织物覆盖平整；
15 、贮存寿命长、允许操作期限长；
16 、强度高、高模量粘结剂；
17 、基材可以是混凝土、砌体结构、木结构等许多结构建材；
18 、永久荷载作用下抗蠕变；
19 、抗腐蚀和抗震性能好；
20 、具有触变性和易溶性，符合环保要求。

结构碳纤维加固技术

1 、前言
碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料 (CFRP) 用于混凝土结构加固修补的研究始于 80 年代美、日等发达国家，我国起步很晚，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心引进开发了此项目，并在全国建筑加固与鉴定第四届学术会议上获奖。

2 、特点
（ 1 ）高强高效，适用面广，质量易保证。
（ 2 ）施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，施工占用场地少。
（ 3 ）耐腐蚀及耐久性能极佳。
（ 4 ）加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸。

3 、适用范围
（ 1 ）适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。
（ 2 ）基层混凝土的强度等级不低于 C15 。

4 、工艺原理
加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类粘结剂粘结于混凝土构件的表面，利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。

5 、工艺流程及操作要求

工艺流程为卸荷 → 基底处理 → 涂底胶 → 找平 → 粘贴 → 保护。
（ 1 ）卸荷：加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
（ 2 ）基底处理
1) 混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。
2) 裂缝部位应首先进行封闭处理。
3) 用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状 (R ≥ 1 0 ㎜ ) 。
4) 用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
（ 3 ）涂底胶 (FP 胶 )
1) 按主剂：固化剂 =2 ： 1 的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下 1h 内用完。
2) 用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后 ( 固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准 ) 再进行下一工序施工。一般固化时间为 2 ～ 3d 。
（ 4 ）找平
1) 混凝土表面凹陷部位应用 PE 胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用 PE 胶填补，尽量减小高度差。
2) 转角处也应用 PE 胶修补成光滑的圆弧，半径不小于 10mm 。
（ 5 ）粘贴
1) 按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在 3m 之内。
2) 调配、搅拌粘贴材料 FR 胶 ( 使用方法与底胶 FP 相同 ) ，然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。
3) 粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使 FR 胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。
4) 在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹 FR 胶。
5) 碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于 100mm ，碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。
（ 6 ）保护：加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。

6 、材料
碳纤维材料化 (CFRP) 加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维材料与粘贴用树脂。材料及性能指标见表 1 ～ 6 。

表 1 结构加固修补用碳纤维材料 (CFRP) 主要性能指标

抗拉强度 (MPa)	弹性模量 (MPa)	延伸率 (%)	密度 (g/cm 3 )	耐腐蚀性	浸透性	均匀度
3000 左右	≥ 2. 1 × 10 5	1.5	1.8	优	良好	良好

表 2 常用 CFRP 性能指标

纤维品种	T700SC(UT70-20)	T700SC(UT70-30)	T700SC(BT70-30)	FTS-C1-30	FTS-C7-30
纤维方向	单方向	单方向	双方向	单方向	单方向
单位面积重量 (g/m 2 )	200	300	300	300	300
密度 (g/cm 3 )	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
设计厚度 ( ㎜ )	0.111	0.167	经向 :0.083 纬向 :0.083	0.167	0.143
抗拉强度 (MPa)	3500	3500	经向 :3000 纬向 :3000	3550	2500
弹性模量 (MPa)	2.35 × 10 5	2.35 × 10 5	2.35 × 10 5	2.35 × 10 5	5.0 × 10 5

表 3 粘贴 CFRP 用树脂主要技术性能指标

抗拉强度 (MPa)	抗剪强度 (MPa)	粘贴强度 (MPa)	适用温度 ( ℃ )	可使用时间 (min)
30	10	2.0	5 ～ 35	2 0 ～ 120

表 4 碳纤维布的物理力学性能指标

碳纤维布材料名称	纤维重量 (g / ㎡ )	设计厚度 ( ㎜ )	设计抗拉强度 (MPa)	弹性模量 (MPa)
FTS-C1-20	200	0.111	3550	2.35 × 10 5
FTS-C1-30	300	0.167	3550	2.35 × 10 5
FTS-C5-30	300	0.165	3000	4.00 × 10 5

表 5 胶的物理力学性能指标

类型	粘度 (MP a · s )	抗伸强度 (MPa)	压缩强度 (MPa)	拉伸剪切强度 (MPa)	正拉粘结强度 (MPa)
FP	0.80 0 ～ 1.600				≥ 5
FE			≥ 50	≥ 10
FR	3.0 0 ～ 5.00	≥ 25	≥ 60	≥ 10

表 6 胶的施工工艺性能指标

类型	适用期 (min)	干燥时间 (h)	硬化时间 (h)
FP	≥ 45	≤ 12
FE	≥ 40
FR	≥ 40		≤ 12

7 、机具设备
施工机具为混凝土角磨机 6 台，吹风机 4 台，剪刀 2 把，滚子 6 把，錾子 2 把，灌浆设备 1 套。具体数量可视施工工期及施工面积确定。

8 、劳动力组织及安全
（ 1 ）劳动力组织视施工工期及施工面积确定班组数，每班组 1 0 ～ 12 人，其中管理人员 4 人 ( 工长、技术、质量、安全各 1 人 ) ，专业工人 6 ～ 8 人。每工日完成 7 ～ 10m 2 。
（ 2 ）粘贴碳纤维布的安全规定如下。
1) 裁剪及使用碳纤维布时应尽量远离电源，尤其是高压电线及输电线路。
2) 碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射。
3) 现场施工人员应穿工作服，同时还须佩戴口罩和手套，施工人员严禁在现场吸烟。
4) 配制及使用胶的场所必须保持良好的通风。
5) 与施工配套的脚手架要有足够的安全性。高空作业须佩戴安全带。

9 、质量要求
国外一些国家已有了较完善的标准规程，但不适合中国。目前国内尚无标准规范，检查验收以企业标准为依据。
（ 1 ）工程验收时必须有碳纤维布及其配套胶生产厂家所提供的材料检验证明。
（ 2 ）每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，并做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。
（ 3 ）施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果。如出现空鼓等粘贴不密实的现象，应采用针管注胶 (FR) 的方法进行补救。粘结面积若少于 90 ％则判定粘结无效，需重新施工。
（ 4 ）对于碳纤维布粘贴面积在 1000 m 2 以上的工程，为检验其加固效果，应与甲方协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定的设计及使用要求。
（ 5 ）大面积粘贴前需做样板，待有关方面验证后，再大面积施工。为确保碳纤维布与混凝土间的粘结质量，基底处理必须严格按下列要求执行：先检查要加固的部位本身是否有空鼓现象，再进行表面检查，最后对不符合要求的部位采取相应的措施。
（ 6 ）严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在 5 ～ 35 ℃ 范围内，相对湿度不大于 70 ％。

10 、经济指标
碳纤维加固费用为 200 0 ～ 2300 元 /m 2 。其中材料费约 1400 元 /m 2 ，基底处理费约 15 元 /m 2 。

11 、应用实例
（ 1 ）某 8 层框架结构
某 8 层新建框架结构，建成后使用功能即发生变化：一、二层改做生产车间，布置较重的设备荷载；一、二、三层两端空调机房荷载也较原设计有所增加。按照增加后的荷载对结构整体验算结果表明：一、二、三层楼部分梁跨中受弯承载力不足，空调机房单跨梁，除跨中抗弯承载力集中放置，顶板抗弯承载力也不足，均需进行加固。由于结构加固完成后尚需进行整体装修改造，工期要求很紧。业主对建筑物的有效使用空间、施工的影响面、加固材料的耐久性及外观等均有较高的要求，综合比较多种加固方案，各方均认为采用粘贴碳纤维布加固方法最为适宜。
1) 加固方案：加固材料采用日本进口的 FTS － Cl － 30 型碳纤维布及配套胶种，包括底层胶、不平整修补材料及粘贴树脂。
2) 梁的加固：梁跨度 9m ，截面 b × h= 30 0 ㎜× 95 0 ㎜，其中 20 根梁跨中抗弯强度不足， 5 根梁抗剪强度略有不足。根据计算分析，梁加固方案分为两类：
a) LG － 1 ，梁受弯承载力需提高 5 ％，沿梁底面通长粘贴一层宽 250mm 的碳纤维布；
b) LG － 2 ，梁受弯承载力需提高 23 ％，沿梁底通长粘贴两层宽 300mm 的碳纤维布，梁端 150 0 ㎜区域及次梁两侧粘贴 U 形碳纤维布箍进行抗剪加固， U 形箍两端外贴 20 0 ㎜宽压条进行锚固。抗剪加固设计参考日本有关设计方法，加固设计作法见图 1 。

图 1 某 8 层框架楼粱加固设计

1 －次梁； 2 － 200m 宽碳纤维压条， l = 400mm ； 3 －通长粘碳纤维二层；

4 －一层碳纤维 U 形箍； 5 － 200mm 宽碳纤维压条， l = 1050mm ； 6 －柱

3) 板的加固：地下室顶板一个开间因局部承载力要求，原跨度 6.3m 的预应力圆孔板受弯承载力需提高约 30 ％。根据计算，加固方案采用每块板底面通长粘贴两条宽 20 0 ㎜碳纤维布 1 层 ( 图 2) 。

每块板底贴两条宽 200mm 碳纤维

图 2 板抗弯加固图

（ 2 ）北京民族文化宫

北京民族文化宫始建于 1959 年 ( 北京十大建筑之一 ) ，经 40 年的使用，大部分结构已无法满足抗震安全和使用要求，决定进行抗震加固改造，其中Ⅳ段屋架经国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心检测、评估，屋架有多根主要受力杆件 ( 如上下弦杆、端斜杆等 ) 承载力不符合国家现行规范要求，屋架支撑系统不能满足《建筑抗震鉴定标准》 (GB50023 － 95) 中结构 8 度抗震设防要求，已影响到屋架系统的安全。由于工期紧，操作空间小，节点复杂，并且要求加固后不能增加屋架自重，经过多方讨论认为粘贴碳纤维布加固方法最为适宜。

加固用材料为 FT S － C1 － 20 型碳纤维布及配套树脂。屋架下弦处用碳纤维加固一层，支座节点处用碳纤维双层缠绕，斜腹杆用碳纤维双层四面缠绕。

碳纤维片材加固混凝土结构

1 、前言
碳纤维增强聚合物 (Carbon Fiber Reinforce ， Ploymer ，简称 CFRP) 是一种新兴的高强材料，近年来在建筑工程领域的研究与应用得到了迅速发展。较之传统的结构加固方法，碳纤维加固技术是一种新型高效的加固修复技术，它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。其中碳纤维片作为一种新的混凝土结构加固修复技术其工法主要采用“三步法”，即分别用底层树脂、找平材料和浸渍树脂的双组分树脂粘结材料，将碳纤维片材粘贴在结构构件外表面，以达到加固补强的目的，目前除了在混凝土中应用以外，正逐渐推广到砌体结构、钢结构甚至木结构的加固修复当中。

2 、碳纤维片材加固特点
在混凝土结构工程的加固技术中，碳纤维片材加固与电化学加固技术、粘钢加固技术相比，具有特有的优点。
2.1 与电化学加固技术相比
在混凝土结构工程加固中，碳纤维片材可以敷设粘贴于结构需要部位，不改变结构形状，不影响结构外观。尤其是对于海工钢筋混凝土结构，处于浪涌区的梁、板、肋、柱的底面、侧面。而阴极保护系统对于构件底、侧以及特种结构的施工设计有难度，有时难以实现。
电化学加固方法中阴极保护系统要增加原结构自重；而碳纤维片材加固基本不增加结构永久荷载或增加很少，碳纤维片材粘贴后，每平方米重量不到 1.0kg ，粘贴一层的厚度仅为 1mm ，加固修补后，基本不增加现有结构的自重及尺寸。
电化学加固方法无法对加固效果进行可靠评估；碳纤维片材加固可以按照混凝土结构计算方法进行加固设计计算，从而使加固效果得以保证，对结构加固后使用期限及可靠度的计算成为可能。

2.2 与粘钢加固技术相比
粘钢加固技术操作复杂；碳纤维片材加固施工便捷、高效、具有良好的可操作性，加固施工时无需螺栓、铆钉固定，对现有结构扰动小，不会影响现有结构的整体性，施工质量易于保证。
粘钢加固技术不能用于含盐的土壤环境、海洋环境、化学物质侵蚀的环境，因此在地下结构、给排水结构、水工结构、港工结构、化工车间等的锈蚀工程的加固中受到限制，而调查表明，这几类结构物正是出现锈胀破坏最为严重的结构。碳纤维片材加固技术恰能适应这几类结构物的加固。

3 、加固方案设计依据
本地区某百货商场一期改造工程中，经过现场勘察和设计计算，发现结构第 1 层、第 2 层及第 5 层由于使用功能的改变，局部梁抗弯承载力无法满足使用要求，经方案比较，采用梁底长度方向粘贴碳纤维片材，梁端附加碳纤维片材制成 U 字箍，既对梁底的碳纤维片材有较好的锚固作用，也提高了梁端部的抗剪承载力。其加固设计依据如下：
沿构件主轴方向粘贴碳纤维片材，以提高构件正截面的抗弯能力；
沿与构件主轴垂直方向粘贴碳纤维，由碳纤维与原有箍筋共同分担剪力以提高构件抗剪承载力；
沿与构件主轴垂直方向粘贴碳纤维以改善加固部位的延性，提高其抗震性能。
目前在国内工程中应用最多的是第一种方式，即加固修复提高梁板正截面承载能力，使之满足使
用功能要求。

4 、碳纤维复合材料的选择
加固修复混凝土结构所用碳纤维材料主要有两种：碳纤维与配套树脂粘结剂。碳纤维是高强高弹性模量材料，强度是钢材的十几倍。建筑粘结剂种类繁多，选择与某种碳纤维片材相容性好的粘结剂是关键。树脂粘结剂的粘结强度应大于混凝土的拉伸剪切强度，且具有适宜的工作粘度，以便于施工操作。与碳纤维相配套的树脂粘结剂一般由四部分组成。即底层粘层剂、找平材料、浸渍树脂和防护材料。
底层粘结剂必须能渗透进混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；
找平材料用来修补结构表面的平整度，以便使用片材；
浸渍树脂用以浸渍碳纤维片材在混凝土表面形成原位层板；
防护材料用以保护碳纤维片材免受外界条件的影响，延长其使用寿命。
经过多方面分析比较及其他一些试验，采用的碳纤维材料和粘结剂的性能如表 1 、表 2 所示。

表 1 碳纤维材料的性能指标

厚度 mm	抗拉强度 MPa	弹性模量 MPa	断裂伸长率 %	单纤维直径 10 -6 m
0.167	3550	2.35×10 5	2.00	5.3

表 2 粘结剂的性能指标

抗压强度 MPa	7d 抗拉强度 MPa	7d 正拉粘结强度 MPa	7d 拉剪粘结强度 MPa
81	31	16	13

5 施工工艺

5.1 施工工艺流程
混凝土结构表面处理→配制并涂刷底层粘结剂→面层找平处理→粘贴树脂的配制并浸润碳纤维→粘贴碳纤维片材→表面防护。

5.2 施工要点
混凝土表面的处理程度直接影。向加固效果。表面要打磨平整直到露出新面，涂底层粘结剂前，再用丙酮清洗一遍。
碳纤维片材一定要用粘贴树脂浸透，尽可能让粘结剂充分渗入碳纤维单丝之间的空隙中，提高各单丝之间的共同工作性能。
浸润后的碳纤维片材用手轻压贴于需要的位置，用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平衡压实，使树脂从两边溢出，保证碳纤维片材与结构之间密实无空洞，或者有效粘贴面积不小于 95 ％。
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。施工时将角部磨成圆角，可减缓应力集中，碳纤维片材的强度基本不受影响。

6 施工概况分析

6.1 施工质量易保证
碳纤维片材加固混凝土结构技术的施工操作方便，在正常施工条件下碳纤维片材的有效粘结面积基本可以达到 100 ％，且现场检测方便，即使有小的空鼓，也可以用针管注胶法补救，施工质量可以得到有效保证。

6.2 施工干扰小
在较小的空间中即可实施碳纤维片材加固结构的施工，除了混凝土表面处理时的灰尘需要控制以外，对一般结构物的正常使用几乎无任何干扰。在对桥梁、道路进行碳纤维片材加固施工时，可以不中断交通。

6.3 施工周期性
碳纤维片材加固混凝土结构不需要大型机具、设备，在保证施工质量和无意外干扰的前提下，同样条件下所需时间不到目前国内大量应用的粘钢板方法所需时间的 1/2 。国内在施工组织较好的情况下， 10 个工日可以完成 1000m 2 的工作量。成品的碳纤维片材是一种织物，其幅宽可以为 20cm 、 30 cm 、 50 cm 不等，长度为 50m~ 100m ，卷状包装，现场使用时可以根据需要用剪刀或刀片将其任意裁剪，不象裁钢板一样需要专门的切割工具。根据有关统计资料，同为粘贴加固工法，粘贴碳纤维片材是粘贴钢板施工工效的 4~8 倍。

7 结论
由于碳纤维片材加固混凝土结构的施工周期很短，效率高，材料由人工在现场加工；没有大中型设备的损耗；检测方便、快捷，同时在较小的空间即可进行施工，基本不影响结构的正常使用，施工便捷，对各种结构构件的外形大都可以使用该方法加固，同时由于材料自重较轻，加固后基本不增加结构自重，不改变结构外观尺寸和形状，与其它加固方法相比，节省了大量的机械台班费、人工费和检测费。
运用该技术施工时对环境的干扰影响很小，符合现代工程建设的要求，有利于环境保护，从长远看，该技术将在结构加固领域占据主导地位。

(1) 主翼端 ( 开普勒纤维 )
(2) 主翼棱板 ( 碳纤维／开普勒纤维 )
(3) 垂直尾翼棱板 ( 碳纤维／开普勒纤维 )
(4) 垂直尾翼尖端 ( 开普勒纤维 )
(5) 垂直固定板 ( 碳纤维 )
(6) 水平固定板 ( 碳纤维 )
(7) 水平尾翼尖端 ( 开普勒纤维 )
(8) 水平尾翼棱板 ( 碳纤维 ) 。
(9) 扰流器 ( 碳纤维 )
(10) 副翼 ( 碳纤维 )
(11) 襟翼 ( 开普勒纤维 )
(12) 副翼 ( 碳纤维 )
(13) 扰流器 ( 碳纤维 )
(14) 流线型外壳 ( 前襟翼支板 ) ( 开普勒纤维 )
(15) 引擎遮蔽物 ( 碳纤维 )
(16) 流线型外壳 ( 引擎支柱 ) ( 开普勒纤维 )
(17) 起落架门 ( 碳纤维／开普勒纤维 )
(18) 流线型外壳 ( 碳纤维 )
(19) 前起落架门 ( 碳纤维／玻璃纤维 )

飞机（波音 767 ）上 FRP 的利用

各种无机填料的性状和改性适应性

填料	组成	比重	颗粒大小（ u ）	粒子形状	色调
石棉	Ca·Mg·Silicate	2.4-2.6	— 30-150	纤维状	灰色
氧化铝	Al 2 O 3	3.7-3.9	0.1-20	板状	白色
绿坡缕石	5MgO·8SiO 2 ·9H 2 O	2.4	0.5-50	针状	乳油色
高岭土粘土	Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O	2.58	50-70	六角板状	白色
火山灰	—	2.26	0.01-70	—	灰色
炭黑	碳 C	1.8	0.01-40	球状	黑色
石黑	碳 C	2.26	5-45	薄片状	黑色
硅微粉	SiO 2	2.3	0.015-0.020	球状	白色
硅酸钙	CaO·SiO 2	2.8-2.9	5-20	针状	白色
硅藻土	SiO 2 ·nH 2 O	1.98-2.02	40-80	不定形	乳色
氧化镁	MgO	3.40	40-80	—	白色
氧化酞	TiO 2	4.26	0.2-50	球状	白色
氧化铁	Fe 2 O 3	5.2	0.5-50	板状、针状	褐色黑色
氢氧化镁	Mg(OH) 2	2.38	40-80	—	白色
氢氧化铝	Al 2 O 3 ·3H 2 O	2.4	0.5-60	板状	白色
石板粉		2.89	40-80	—	暗灰色
绢云母	K·Mg·Al·Silicate	2.75	40-80	薄片状	灰色
石英粉	SiO 2	2.6	50-800	不定形	白色
熔融硅石	SiO 2	2.2	1-140	不定形	白色
硼碳化物	BN	2.26	1-5	板状	白色
碳酸钙	CaCO 2	2.7	1-50	不定形	白色
碳酸镁	MgCO 2	2.8	40-150	—	白色
滑石	3MgO·4SiO 2 ·H 2 O	2.6-2.8	0.5-40	板状	灰色
长石粉	K 2 O·AlO 2 ·6SiO 2	2.5-2.6	40-80	不定形	白色
二硫化钼	MOS 2	4.8	0.5-40	板状	黑色
重晶石	BaSO 4	4.4	—	板状、针状	白色
蛭石	Mg·Fe·Al·Silacate	2.23	150-1000	板状	淡褐色
白垭	CaCO 3	2.71	40-80	不定形	白色
云毋	K 2 O·3Al 2 O 3 ·6SiO 2 2H 2 O	2.8-3.1	10-80	薄片状	灰白色
寿山石粘土	Al 2 O 3 ·4SiO 2 ·H 2 O	2.7	470-80	板状	白色
无水石膏	CaSO 4	2.96	10-50	不定形	白色

[ 应用实例 1]

碳纤维加固施工流程

施工顺序	作业项目	作业内容
1 、施工前整备作业	1 、工地勘察 2 、施工计划 3 、施工准备	1 、设计与现地比对，与设计师讨论做必要调整。 2 、与业主洽商，制定施工计划 3 、施工场所工架搭设之设计 4 、碳纤维贴布，树脂之存放保管 5 、现有障碍物之清除与记录
2 、损坏部份复原	修补作业	1 、水泥表面脆弱部份敲除 2 、变形钢筋植筋，钢筋防锈 3 、树脂砂浆填入修补 4 、裂缝灌注树脂
3 、施工物表面整修	1 、水泥表面多余附属物去除如钉子，油漆 2 、直角部份磨成圆弧（ R ＞ 20 ㎜） 3 、水泥表面凹凸整平
4 、底涂作业	1 、施工表面须干燥，环境温湿度须符合条件 2 、底涂主剂，硬化剂依比例均匀调合 3 、底涂直横均匀涂抹，自然风干
5 、补平作业	1 、以手触摸确定底涂已养成，并找出不平部位 2 、补平主剂，硬化剂依比例均匀调合 3 、不平部位直接补平，自然风干
6 、划上各层位置	于水泥上划上各层相对位置
7 、下层粘结树脂作业	1 、依设计尺寸裁剪出碳纤维贴片 2 、施工表面须干燥，环境温湿度须符合条件 3 、粘结主剂，硬化剂依比例均匀调合 4 、直横均匀涂抹
8 、贴上碳纤维贴片	1 、依计划位置由上而下，由左而右贴上碳纤维贴片 2 、以滚筒压挤贴片使贴片与粘结树脂充分结合同时以压板去除气泡 3 、实时观察贴片与水泥是否紧密结合，若仍有间隙或气泡，以美工刀顺着纤维方向切开，充分注满粘结树脂并加以压平
9 、上层粘结树脂作业	实时直横均匀涂抹上层粘结树脂，自然风干结合（多层贴片作业，依步骤 7 ～ 9 重复作业）
10 、贴片表面处理加工	确保贴片表面已充分风干结合，再进行表面必要之美化装饰
11 、场地复原	施工厂地依记录恢复原貌

碳纤维加固的施工

施工前请注意下列事项

1 、耐压程度

a. 静态 b. 动态

2 、何种交通工具使用之

a ．一般行人行走 b ．橡胶或铁轮交通工具

c. 会有冲击产生

3 、室内或室外

4 、温度变化之大小

a. 一般室温 b. 温度变化大 c. 高温或低温使用

5 、有无化学药品

a ．何种化学药品 b ．化学药品的温度

6 、化学药品之接触情况

a ．偶而喷及 b ．常常接触 c. 一直直接接触

7 、地板清洁方式

a ．刷子刷 b. 高压水柱冲洗 c. 其它方法

8 、安全因素考虑

a ．止滑 b ．耐火花 c. 抗静电 d. 其它

9 、表面要求

a ．一般工业地板 b ．美观级 c ．其它要求

10 、预算

施工标准

（一）损坏部份复原

1 ．原有建物如钢筋有裸露变形现象，应进行植筋，尽可能恢复原设计强度，水泥表面脆弱部分敲除。

2 ．水泥有损坏情形，以树脂砂浆或不收缩水泥填补磨平。

3 ．水泥表面裂缝，以针筒注射法灌注树脂。

（二）施工物表面整修

1 ．水泥表面多余附属物去除如钉子，油漆，油污等。

2 ．直角部份整修成圆弧 (R=3 ㎝ ) ，避免碳纤维贴布因弯角过小而损伤。

3 ．水泥表面以树脂砂浆补满磨平。

4 ．以吸尘器除去水泥表面粉尘，必要时以喷砂机加工表面。

（三）底涂作业

1 ．施工具备条件

·确认水泥表面干燥无油污，无粉尘 ( 室外施工不可结露水 ) 。

·水泥表面须 5 ℃ 以上，温度 85 ％以下。

·低温时施工性较差，自然风干时间加长，须注意整体进度之搭配。

2 ．涂主剂，硬化剂均匀混合

主剂硬化剂依规定之重量混合，误差控制于 3 ％以内，在干净的容器内均匀搅拌 3 分钟，且每次混合量控制在可使用时间以内的使用量，不要混合过多，以免浪费。

3 ．涂上底涂直向，横向均匀涂抹于水泥上，如底涂被水泥吸附，须再涂一遍直到表面全部充满为止。

4 ．自然风干

风干期间避免被水，灰尘污染，做必要保护。

（四）补平作业

1 ．施工具备条件同底涂作业。

2 ．底涂风干程序确认以手触摸底涂表面不粘手，表面无水，灰尘，异物附着。

3 ．补平主剂硬化剂均匀混合依规定之重混合，误差控制于 3 ％以内，每次混合量控制在可使用时间以内的使用量，不要混合过多以免浪费。

4 ．风干期间避免被水，灰尘污染。

（五）划上各层位置

1 ．纵向每一贴片不超过 5 ㎝，横向不超过 4 ㎝为原则。

2 ．贴片与贴片交接重叠 l0 ㎝，交接位置不可固定—位置，采用交错飞鸟配置为宜。

3 ．横梁贴片与贴片交接设计须于两端 1/3 或 1/4 处，不可设计于中央受力集中处。

4 ．划线颜色须与底涂颜色不同，以利识别。

（六）下层积层树脂作业

1 ．依设计尺寸裁剪出碳纤维贴片

裁剪好之碳纤维贴片，须好好存放，避免皱折，不可沾到水或灰尘，裁剪时远离电器设备，避免碳纤屑造成短路。

2 ．施工条件确认同底涂作业

3 ．底涂及补平表面风干程度确认

以手触摸表面不粘手，表面无水，灰尘，异物附着 ( 室外施工不可结露水 )

4 ．下层积层主剂，硬化剂均匀混合

作业方式同底涂作业

5 ．涂上下层积层树脂

·以滚筒在积层树脂可使用时间内，直向，横向均匀涂上，用量须控制在标准± 25 ％以内。

·下层积层树脂与底树脂以颜色区分，不可混用。

·温度较低时，积层树脂流动性差，碳纤维贴片贴上时会有蛇行现象，可于使用前调整积层树脂温度，改善作业性。

（七）贴上碳纤维贴片

1 ．依划记位置贴上碳纤维贴片，如有皱折或翘起，轻压使贴片密着。

2 ．以滚筒压挤贴片使贴片与积层树脂充分结合，并进行脱泡作业。

3 ．即时检查发现有未密合现象，以美工刀顺纤维方向切开，充分注满积层树脂，并加以压平。

（八）上层积层树脂作业

1 ．即时直横均匀涂上上层积层树脂，自然风干结合。

2 ．下层积层树脂因盖于贴片底下，自然风干时效较慢，以手触摸不粘手，且下层积层树脂已确实风干，才可再进行第二层贴片，不可未风干连续作业。

3 ．风干过程须适度防护，避免被水，灰尘，杂物所污染。

（九）贴片表面加工处理

依业主需求表面 UV 或防火处理

（十）场地复原

施工场地依记录恢复原貌，并与业主交接清楚。

碳纤维布加固混凝土工程作业指导书

一、总 则

1 ． 1 碳纤维 (CF) 用于混凝土结构加固，由于具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳和施工方便等优点，已发展成为土木工程界的一个新的技术领域。在总结几年来所承接碳纤维加固混凝土工程的实践基础上，为了使碳纤维加固工程，做到技术先进、经济实用、安全可靠，特制订本指导书。
1 ． 2 本指导书可适用于建筑物的混凝土结构加固设计、施工；其它构筑物和类似工程的加固，可参照执行。
1 ． 3 采用碳纤维加固混凝土结构时，应由有施工经验的专业施工队伍进行施工。
1 ． 4 采用碳纤维加固混凝土结构时，尚应遵守国家现行有关规范的规定。

二、材 料
2 ． 1 采用碳纤维布加固混凝土结构时，所采用的碳纤维材料品种、配套树脂胶及表面防护材料应具有产品合格证书和质检部门的产品性能检测报告。
2 ． 2 碳纤维布的抗拉强度应按碳纤维的净截面积计算，净截面积取其名义厚度乘宽度。
碳纤维布的主要力学性能指标见表 2 ． 2

表 2 ． 2 碳纤维布主要力学性能指标

项目	单位	Ⅰ	Ⅱ
单位面积重量	g/m 2	200	300
抗拉强度标准值	MPa	≥ 3000	≥ 3000
弹性模量	MPa	≥ 2. 1 × 10 5	≥ 2. 1 × 10 5
极限延伸率	%	≥ 1.5	≥ 1.5
名义厚度	㎜	0.111	0.167

2 ． 3 采用碳纤维布加固混凝土结构时，宜采用本公司生产的粘碳纤维胶。该胶具有强度高、粘结力强、低挥发、适用温度范围广等优点，可与多种品牌的碳纤维布配套使用。
2 ． 4 粘碳纤维胶的组成及功能
2 ． 4 ． 1 打底胶：用于混凝土表面，具有一定的渗透作用，可使混凝土表面形成一个硬化层并有利于找平胶和浸渍胶的粘结。
2 ． 4 ． 2 找平胶：当混凝土表面不够平整时，要用找平胶修复，以便使碳纤维布能够平直的粘贴在混凝土表面。
2 ． 4 ． 3 浸渍胶：将碳纤维布粘结在混凝土表面，起到传力作用，使碳纤维布与被加固构件共同受力，因此在施工中浸渍胶应充分浸透碳纤维布，足确保碳纤维布粘贴施工质量的重要环节。

2 ． 5 粘碳纤维胶主要力学性能指标见表 2 ． 5 — 1 、表 2 ． 5 — 2

表 2 ． 5 — 1 打底胶、找平胶主要力学性能指标

性能	主要力学指标
正拉粘结强度	≥ 2.5MPa 且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值 f tk
拉伸强度	≥ 30MPa

表 2 ． 5 — 2 浸润胶主要力学性能指标

性能	主要力学指标
拉伸剪切强度	≥ 10MPa
压缩强度	≥ 70MPa
弯曲强度	≥ 40MPa
拉伸强度	≥ 30MPa
正拉粘结强度	≥ 2.5 MPa 且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值 f tk
弹性模量	≥ 1500 MPa
伸长率	≥ 1.5%

三、设计与构造

3 ． 1 一般规定
3 ． 1 ． 1 对受弯、受剪、拉弯构件加固时，被加固构件的实际混凝土强度等级不宜低于 C15 。
3 ． 1 ． 2 构件加固后承载力的提高幅度：受弯构件不宜超过 40 ％，受剪不宜超过 30 ％。
3 ． 1 ． 3 当碳纤维布采用多层粘贴时，总层数不宜超过 3 。

3 ． 2 碳纤维布加固的基本原理
3 ． 2 ． 1 碳纤维布加固混凝土结构，主要是充分利用碳纤维布极高的抗拉强度 ( 约为钢筋抗拉强度的 10 倍 ) ，配合粘碳纤维胶，将碳纤维布粘贴在结构外表面，使两者粘结强度大于混凝土的抗剪强度，与构件协调变形，共同受力从而提高构件的承载力。
3 ． 2 ． 2 碳纤维布的加固计算，目前对碳纤维布抗拉强度设计值的分项系数，取值尚不统一，为了简化计算，本指导书提供的实用计算法的有关公式，采用强度折减系数表达形式的设计方法。

3 ． 3 碳纤维布加固混凝土结构的主要部位
3 ． 3 ． 1 建 ( 构 ) 筑物因功能改变，增大使用荷载，或原有建 ( 构 ) 筑物年久失修等原因，造成建 ( 构 ) 筑物的整体或局部承载力不足的弯曲受拉、受剪构件。
3 ． 3 ． 2 圆形或其它形状的钢筋混凝土 ( 或钢结构 ) 贮仓，因贮料超载、温度应力等原因引起筒壁承载力不足的受拉或拉弯构件。
3 ． 3 ． 3 建 ( 构 ) 筑物的竖向结构，采用碳纤维布围束混凝土以提高抗震承载力的 ( 墩 ) 柱构件。

3 ． 4 受弯构件的加固计算
受弯构件加固所需碳纤维布面积的计算，根据《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》和有关参考资料，并结合我公司几年来的工程实践，提供以下两种方法：

3 ． 4 ． 1 实用计算法
(1) 按现行国家规范，求出构件加固所需钢筋面积，假设碳纤维布的拉应变近似等于钢筋的拉应变，用等代法，可按下式直接计算出碳纤维布面积。

A se f y =φ·f cfk ·A cf
A cf =W cf ·t cf　－－－－(3 ． 4 ． 1 ． 1)

式中：
A s e — 钢筋截面积㎜ 2 ；
f y — 钢筋设计强度 N/mm 2 ；
A c f — 碳纤维布面积 mm ；
f cf k — 碳纤维布抗拉标准强度 N/mm 2 ，
φ — 碳纤维布强度折减系数，单层粘贴时其值为 0.60 ，二层以上为 0 ． 50 ；
W c f — 碳纤维布宽度 mm ；
t c f — 碳纤维布名义厚度 mm 。
如将碳纤维布的抗拉强度按似近等于钢筋强度的 10 倍时 ( 相当于 HRB335 级钢筋 ) ，则 (3 ． 4 ． 1 ． 1) 式可简化为：单层粘贴时：

(2) 通过结构分析求出受弯构件加固新增弯矩设计值为△ M 时，则碳纤维布的面积可按下式计算。

△M=φ·f cfk ·A cf· h cf
A cf =W cf· t cf 　－－－－　(3 ． 4 ． 1 ． 2)

式中：
A c f — 碳纤维布面积㎜；
f cf k — 碳纤维布抗拉标准强度 N/mm ：；
φ — 碳纤维布抗拉强度折减系数，单层粘贴时：其值为 0.60 ，二层以上为 0.50 ；
h c f — 碳纤维布加固构件截面有效高度㎜，其值为 0.85h(h 为截面全高 ) ；
W c f — 碳纤维布宽度㎜；
t c f — 碳纤维布厚度㎜。

3 ． 4 ． 2 按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》规定的受弯构件加固计算方法；

(1) 假定截面的应变保持平面，并依据静力平衡理论 ( 图 3 ． 4 ． 2) 推导出碳纤维布的应力应变，及承载力公式，为避免碳纤维的脆性行为，其拉应变不可超过允许拉应变；依加固需求计算所需补强的碳纤维数量，根据结构理论可以算出加固截面所能承受的弯矩。

图 3 ． 4 ． 2 正截面受弯承载力计算示意图

(2) 加固所需碳纤维布面积，可按表 3 ． 4 ． 2 的步骤进行计算。

碳纤维布面积计算步骤表 3 ． 4 ． 2

1	求出构件目前的实际承载力弯矩 Mrc
2	求出加固后构件需承受的总弯矩 Mu ，当 M u ＞ Mrc 时应进行加固
3	（ i ）计算界限相对受压高度 ξ cfb （ ii ）由以下两式求出混凝土受压高度 χ 和碳纤维布拉应变 ε cf 、（ iii ）求出混凝土界限受压高度 χ b	n cf ：设计加固碳纤维布层数 t cf ：设计碳纤维布厚度 E cf ：碳纤维布弹性模量 ε i ：截面受拉边缘初始应变，一般可不计 ε cf ：碳纤维布拉应变 [ ε cf ] ：碳纤维布允许拉应变，其值不应大于碳纤维布极限拉应变的 2/3 和 0.01 两者中的较小值 f c ：混凝土轴心抗压强度设计值 b ：构件截面宽度 f y ：钢筋抗拉强度设计值 f y ′ ：钢筋抗压强度设计值 As ：受拉钢筋截面面积 As ′：受压钢筋截面面积 A cf ：碳纤维布截面面积 h ：构件截面高度 a ′：受压钢筋位置 Es ：钢筋弹性模量 h 0 ：构件截面有效高度

3 ． 5 梁的受剪加固计算

3 ． 5 ． 1 —般规定
(1) 梁的碳纤维布加固粘贴方式，可采用封闭型、 U 型和侧面粘贴壁，详见图 (3 ． 5 ． 1) 。
(2) 当有条件时，应首先采用封闭型粘贴形式，否则应优先采用 U 型粘贴形式。
(3) 柱的受剪加固，应采用封闭型粘贴形式。
(4) 当碳纤维布采用条带布置时，其净间距 S cf 不宜大于 200mm ，当梁承受集中荷载，需附加碳纤维条带时，其净间距 S cf 不宜大于 50mm 。

图 3 ． 5 ． 1 梁受剪加固的粘贴方式

3 ． 5 ． 2 梁的受剪加固的计算方法
通过计算，求出构件加固新增的剪力设计值△ V bf 时，则加固所需碳纤维布面积可按下式计算：

　　　　　　　　　　　　－－－－－(3 ． 5 ． 2)

式中：
△ V bf —梁柱加固新增的剪力设计值 N ；
A c f — 碳纤维布面积㎜；
f cf k — 碳纤维布抗拉标准强度 N/mm ：；
φ — 碳纤维布抗拉强度折减系数，单层粘贴时：其值为 0.60 ，二层以上为 0.50 ；
h c f — 碳纤维布加固构件截面有效高度㎜，其值为 0.85h(h 为截面全高 ) ；
W c f — 碳纤维布宽度㎜；
t c f — 碳纤维布厚度㎜。
S c f —碳纤维布条带净间距㎜；
ф —碳纤维布加固形式影响系数：封闭型为 1.0 ， U 型为 0.85 ，侧粘型为 0.7 ；
n cf —碳纤维布粘贴层数。

注：当采用封闭型粘贴形式时，公式 (3 ． 5 ． 2) 中的 h cf 宜改为 h 。

3 ． 5 ． 3 柱 ( 墩 ) 的抗震加固
(1) 由于地震竖向力和水平力的作用，致使柱 ( 墩 ) 的轴向力突然增大，产生外向膨胀力，同时产生剪力。当柱 ( 墩 ) 内箍筋配量不足时，不足部分可采用碳纤维布围束加固，一般以圆柱形或椭圆形围束效果最好，方形或矩形截面时，应乘以折减系数 0.8 。
(2) 柱 ( 墩 ) 端箍筋加密区的总折算体积配筋率按下式计算：

　　　　　　　　－－－－－－(3 ． 5 ． 3)

式中：
b 、 h —柱截面的宽度、高度；
f y —箍筋抗拉强度设计值；
ρ cf —总折算体积配筋率；
f cfk —碳纤维布抗拉强度标准值；
ρ sv —加固前箍筋范围内核心截面计算的体积配筋率；
V d —碳纤维布的有效约束系数，取 0.45 。当轴压比大于 0.5 时取 0.36 ；
n cf —碳纤维布层数
φ —碳纤维标准强度折减系数，单层时 0.6 ，二层以上 0.5 ；
A cf —碳纤维布截面积 A cf = W c f · T c f
S cf —碳纤维布条带净间距
W cf —碳纤维布宽度

3 ． 6 构造
3 ． 6 ． 1 当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时，转角处构件外表面的曲率半径应不小于 20mm ( 图 3 ． 6 ． 1) 。

图 3 ． 6 ． 1 构件转角处粘贴示意图

3 ． 6 ． 2 碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度应不小于 150 mm 。当采用多条或多层碳纤维布加固时，各条或各层碳纤维布之间的搭按位置宜相互错开。
3 ． 6 ． 3 碳纤维布加固受弯构件时，应在构件受拉区粘贴。梁的碳纤维布粘贴方向应与梁的纵轴方向平行布置。为了提高碳纤维布与加固构件的抗剥离承载力应采取以下附加措施：
(1) 当构件不需受剪加固时，对于板，应在板跨支端和距板跨支端 1/3 跨长范围内附加 1 ～ 2 道纵向压条锚固；对于梁，应在支端和距支端 1/3 净跨跨长范围内粘贴 U 型箍 ( 净距 200mm 、带宽 200mm ) 的附加锚固。详见图 3 ． 6 ． 3 。
(2) 当梁受弯加固并同时需要受剪加固时，受剪加固的 U 型箍可兼作受拉碳纤维布的锚固措施。

(a) 碳纤维布加固梁时附加 U 型箍

(b) 碳纤维布加固板时附加压条

图 3 ． 6 ． 3 受弯加固时碳纤维布端部附加锚固措施

3 ． 6 ． 4 对梁板的负弯矩区粘贴加固时，碳纤维布的布置长度对于板不小于 1/4 板跨，对于梁不小于 1/3 跨长。
当碳纤维布在梁的负弯矩区加固时，应与支座柱有可靠连接，如碳纤维布绕过柱时，宜在梁的两侧 4 倍受压翼缘高度范围内布置见图 3 ． 6 ． 4 。

图 3 ． 6 ． 4 负弯矩区加固时梁侧有效粘贴范围平面图

3 ． 6 ． 5 采用碳纤维布对混凝土梁进行受剪加固时，碳纤维布与构件轴向垂直布置，采用 U 型粘贴形式时，宜在粘贴上端附加纵向压条；采用侧面粘贴形式时，宜在上、下端部附加纵向压条。见图 3 ． 6 ． 5 。

图 3 ． 6 ． 5 碳纤维布的受剪加固附加压条形式

3 ． 6 ． 6 采用碳纤维布对混凝土柱进行受剪加固时，碳纤维布应与构件轴向垂直布置，应采用封闭式粘贴形式。碳纤维布两端搭接长度不应小于 150mm 。

四、施工

4 ． 1 一般规定
4 ． 1 ． 1 碳纤维布粘贴施工时应遵循下列程序

图 4 ． 1 碳纤维布加固示意图

4 ． 1 ． 2 碳纤维布粘贴施工时的环境温度控制 5 ℃ 以上，环境相对温度小于 80% 。

4 ． 2 混凝土表面处理
混凝土表面的处理是决定工程质量的关键，确保混凝土表面坚硬平滑才能充分发挥碳纤维布的共同受力。
(1) 被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构坚硬新面。应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，并且用修复材料将表面修复平整。转角粘贴处要进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径应不小于 20mm 。
(2) 必要时应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。
(3) 混凝土表面的灰尘应使用空压机、吸尘器等清理干净并用丙酮擦净，保持干燥。

4 ． 3 涂打底胶
(1) 在涂打底胶之前，应仔细检查混凝土表面是否经过上一道工序处理。
(2) 用滚筒、毛刷等工具将打底胶均匀涂于混凝土表面，待表面指触干燥后，立即进行下一道工序。

4 ． 4 找平处理
(1) 应对混凝上表面凹陷部位用找平胶填补平整，且不应有棱角。
(2) 转角处应用找平胶修复成光滑圆弧，半径不应小于 20mm 。应在找平胶表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。

4 ． 5 碳纤维布的粘贴
(1) 按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；
(2) 应按产品说明书要求配制浸渍胶并均匀涂抹于所要粘贴的部位；
(3) 用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍胶充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布；
(4) 多层粘贴重复上述步骤，应在纤维表面浸润胶指触干燥后立即进行下一层的粘贴；
(5) 在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍胶。

五、检验与验收

5 ． 1 在开始施工之前，应确认碳纤维布及配套胶的产品合格证、性能检测报告，各项性能指标应符合第 2 章有关规定。
5 ． 2 采用碳纤维布及配套胶对混凝土结构进行加固修复时，应严格按手册第 4 章有关条款进行各工序隐蔽工程检验与验收。
5 ． 3 碳纤维布实际粘贴面积应不小于设计量，位置偏差应不大于 10mm 。
5 ． 4 碳纤维布与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维布表面的方法来检查，总有效粘结面积不低于 95 ％，当碳纤维布的空鼓面积小于 1000mm 2 时，可采用针管注胶的方式进行补救。空鼓面积大于 1000mm 2 时，宜将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭接贴上碳纤维布，搭接长度应不小于 150mm 。
5 ． 5 必要时可按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》附录 B 提供的方法对施工质量进行现场取样检验。

碳纤维片材加固混凝土结构
技术规程
CECS 146:2003
Technical specification for strengthening concrete
Structures with carbon fiber reinforced polymer laminate

1 总则
1 ． 0 ． 1 为使碳纤维片材加固混凝土结构的工程，做到技术可靠、安全适用、经济合理、确保质量，制定本规程。
1 ． 0 ． 2 本规程适用于房屋建筑和一般构筑物混凝土结构加固的设计、施工及验收。
1 ． 0 ． 3 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构的设计、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的规定。
1 ． 0 ． 4 采用粘贴碳纤维片材加固的混凝土结构，长期使用的环境温度不应高于 60 ℃ 。处于特殊环境 ( 腐蚀、放射、高温等 ) 中的混凝土结构采用碳纤维片材加固时，尚应遵守国家现行有关标准的规定，并采取相应的防护措施。
1 ． 0 ． 5 采用碳纤维片材加固混凝土结构前，应按国家现行有关标准对原结构进行检测鉴定。
1 ． 0 ． 6 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时，应由对该加固方法熟悉的设计人员进行设计，并由专业施工队伍进行施工。

2 术语、符号
2 ． 1 术语

2 ． 1 ． 1 碳纤维片材 carbon fiber reinforced polymer laminate
碳纤维布和碳纤维板的总称。

2 ． 1 ． 2 碳纤维布 carbon fiber sheet
连续碳纤维单向或多向排列，未经胶粘剂浸渍的布状制品。

2 ． 1 ． 3 碳纤维板 carbon fiber plate
连续碳纤维单向或多向排列，并经胶粘剂浸渍固化的板状制品。

2 ． 1 ． 4 底胶 paimer
用于基材处理的胶粘剂。

2 ． 1 ． 5 修补胶 repair adhesive
用于对混凝土基材表面缺陷进行修补和找平处理的胶粘剂。

2 ． 1 ． 6 结构胶粘剂 structural adhesive
用于浸渍、粘贴碳纤维布和板材等结构加固材料的专用胶粘剂。

2 ． 2 符号
2 ． 2 ． 1 作用效应及抗力

M ——弯矩设计值；
M i ——加固前受弯构件计算截面上实际作用的初始弯矩；
V b ——梁的剪力设计值；
V c ——柱的剪力设计值；
σ cf ——碳纤维片材的拉应力；
ε cf ——碳纤维片材的拉应变；
ε i ——考虑二次受力影响时，加固前构件在初始弯矩作用下，截面受拉边缘混凝土的初始应变；
ε cfv ——达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变。

2 ． 2 ． 2 材料性能
E cf ——碳纤维片材的弹性模量；
? cfk ——碳纤维片材的抗拉强度标准值；
? cf ——碳纤维片材的抗拉强度设计值；
ε cfu ——碳纤维片材的极限拉应变； -
[ε cf ] ——碳纤维片材的允许拉应变；
τ cf ——碳纤维片材与混凝土间的粘结强度设计值。

2 ． 2 ． 3 几何参数
A cf ——受拉面上粘贴的碳纤维片材的截面面积；
b cf ——受拉面上粘贴的碳纤维片材的宽度；
h cf —— U 形箍粘贴高度；
h cfo ——侧面粘贴碳纤维片材的截面面积形心至受压区外边缘的距离；
l d ——碳纤维片材从强度充分利用截面向外延伸所需的粘结长度；
S cf ——环形箍或 U 形箍的净间距；
t cf ——单层碳纤维片材的厚度；
W cf ——环形箍或 U 形箍的宽度。

2 ． 2 ． 4 计算系数及其他
k m ——碳纤维片材厚度折减系数；
n cf ——碳纤维片材的粘贴层数；
φ ——碳纤维片材受剪加固形式系数；
υ ——碳纤维片材的有效约束系数；
ξ cfb ——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相对受压区高度；
λ b ——梁受剪截面的剪跨比；
λ c ——柱的剪跨比；
ρ v ——总折算体积配箍率。
其他符号参见现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB50010 。

3 材料
3 ． 1 一般要求
3 ． 1 ． 1 采用粘贴碳纤维片材对混凝土结构加固时，应使用聚丙烯腈基 (PAN 基 )12k 或 l2k 以下的小丝束碳纤维片材、配套的改性环氧树脂胶粘剂和表面防护材料。
3 ． 1 ． 2 加固用材料应具有质检部门的产品安全性能检测报告和产品合格证，碳纤维片材和配套胶粘剂应具有符合本规程第 3 ． 2 节和第 3 ． 3 节规定的安全性能；对配套胶粘剂还应提供耐湿热老化性能指标及施工和使用环境要求。
3 ． 1 ． 3 本规程所列碳纤维片材的安全性能指标是对单向碳纤维片材的要求。
3 ． 1 ． 4 混凝土、钢筋和其他材料的有关设计指标应按国家现行有关标准采用。

3 ． 2 碳纤维片材
3 ． 2 ． 1 碳纤维布的抗拉强度应按纤维的净截面面积计算。净截面面积取碳纤维布的计算厚度乘以宽度。碳纤维布的计算厚度应取碳纤维布的单位面积质量除以碳纤维密度。
碳纤维板的性能指标应按板的截面 ( 含胶 ) 面积计算，截面 ( 含胶 ) 面积取实测厚度乘以宽度。
3 ． 2 ． 2 碳纤维片材的安全性能指标应符合表 3 ． 2 ． 2 的要求。

表 3 ． 2 ． 2 碳纤维片材的安全性能指标

类别项目	单向织物（布）		条形板
类别项目	高强度 I 级	高强度 II 级	高强度 I 级	高强度 II 级
抗拉强度标准值 ? cfk （ MPa ）	≥ 3400	≥ 3000	≥ 2400	≥ 2000
受拉弹性模量 E cf (MPa)	≥ 2. 4 × 10 5	≥ 2. 1 × 10 5	≥ 1.6 × 10 5	≥ 1.4 × 10 5
伸长率（ % ）	≥ 1.7	≥ 1.5	≥ 1.7	≥ 1.5
弯曲强度 ? fb (MPa)	≥ 700	≥ 600	—	—
层间剪切强度 (MPa)	≥ 45	≥ 35	≥ 50	≥ 40
仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度 (MPa)	≥ 2.5 ，且为混凝土内聚破坏
纤维体积含量（ % ）	—	—	≥ 65	≥ 55
单位面积质量（ g / ㎡）	≤ 300	≤ 300	—	—

注： L 形板的安全性及适配性检验合格指标按高强度Ⅱ级条形预成型板（条形板）采用。

3 ． 2 ． 3 碳纤维片材的受拉性能应按现行国家标准《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》 GB/T 3354 测定。
3 ． 2 ． 4 单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于 150g /m 2 ，且不应高于 300g /m 2 。
3 ． 2 ． 5 碳纤维板的厚度不宜大于 2.0mm ，宽度不宜大于 200mm ，纤维体积含量，对 I 级板，不应小于 65 ％；对Ⅱ级板，不宜小于 60 ％，且不应小于 55 ％。

3 ． 3 配套胶粘剂
3 ． 3 ． 1 采用碳纤维片材对混凝土结构进行加固时，应采用与碳纤维片材配套的底胶、修补胶和具有良好浸渍、粘结能力的结构胶粘剂。
3 ． 3 ． 2 底胶、修补胶和结构胶粘剂的安全性能应分别符合表 3 ． 3 ． 2-1 ～表 3 ． 3 ． 2-3 的要求。

表 3 ． 3 ． 2-1 底胶的安全性指标

性能项目	性能标求		试验方法标准
钢 - 钢拉伸抗剪强度标准值（ MPa ）	当与 A 级胶区配：≥ 14	当与 B 级胶区配：≥ 10	GB/T 7124
与混凝土的正拉粘结强度（ MPa ）	≥ 2.5 ，且为混凝土内聚破坏		本规程附录 A
不挥发物含量（固体含量）（ % ）	≥ 99		GB/T 2793
混合后初黏度（ 2 3 ℃ 时）（MP a · s）	≤ 6000		GB/T 12007.4

表 3 ． 3 ． 2-2 修补胶的安全性指标

性能项目	性能要求	试验方法标准
胶体抗拉强度 (MPa)	≥ 30	GB/T 2568
胶体抗弯强度 (MPa)	≥ 40 ，且不得呈脆性 ( 碎裂状 ) 破坏	GB/T 2570
与混凝土的正拉粘结强度 (MPa)	≥ 2.5 ，且为混凝土内聚破坏	本规程附录 A

注：表中的性能指标均为平均值。

表 3 ． 3 ． 2-3 碳纤维复合格浸渍 / 粘结用胶粘剂安全性能指标

性能项目		性能要求		试验方法标准
		A 级胶	B 级胶
胶体性能	抗拉强度（ MPa ）	≥ 40	≥ 30	GB/T2568
	受拉弹性模量（ MPa ）	≥ 2500	≥ 1500
	伸长率（ % ）	≥ 1.5
	抗弯强度（ MPa ）	≥ 50	≥ 40	GB/T2570
		且不得呈脆性 ( 碎裂状 ) 破损
	抗压强度（ MPa ）	70		GB/T2569
粘结能力	钢 - 钢拉伸抗剪强度标准值（ MPa ）	≥ 14	≥ 10	GB/T7124
	钢 - 钢不均匀扯离强度（ Kn/m ）	≥ 20	≥ 15	GJB94
	与混凝土的正拉粘结强度（ MPa ）	≥ 2.5, 且为混凝土内聚破坏		本规程附录 A
不挥发物含量（固体含量）（ % ）		≥ 99		GB/T2793

注： 1 B 级胶不用粘贴板材；
2 表中的性能指标，除标有强度标准值外，均为平均值；
3 当板材为仰面或立面粘贴时，其所使用胶粘剂的下垂度（ 4 0 ℃ 时）不应大于 3 ㎜；
4 当按现行国家标准《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）》 GB/T7124 制备试件时，其加压养护应在侧立状态下进行。

3 ． 3 ． 3 配套的改性环氧树脂胶粘剂应按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》 GB 50367 规定的环境条件和试验方法进行耐湿热老化性能检验，其老化后的拉伸剪切强度降低百分率应符合下列要求：
1 对 A 级胶不得大于 10%
2 对 B 级胶不得大于 15%

3 ． 4 表面防护材料

3 ． 4 ． 1 对已加固完毕的结构表面应进行防护处理。防护材料的粘结性能应与碳纤维片材表面涂刷的胶粘剂相容，并能可靠粘结。
3 ． 4 ． 2 选用的防火材料及其处理方法，应使加固后的建筑物达到要求的防火等级。
3 ． 4 ． 3 当被加固的结构处于特殊环境时，应根据具体情况选用有效的防护材料。

4 设计规定
4 ． 1 一般规定
4 ． 1 ． 1 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时，应通过配套的改性环氧树脂胶粘剂将碳纤维片材粘贴于构件表面，使碳纤维片材承受拉力，并与混凝土变形协调，共同受力。
4 ． 1 ． 2 碳纤维片材可采用下列方式对混凝土结构构件进行加固：
1 在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固，纤维方向应与加固部位的受拉方向一致。
2 采用环形箍或 U 形箍对梁、柱构件进行受剪加固，纤维方向宜与构件轴向垂直。
3 采用环向围束粘贴对柱进行抗震加固，纤维方向应与柱轴向垂直。
4 ． 1 ． 3 采用粘贴碳纤维片拉加固混凝土结构时，应按本规程规定的极限状态设计法进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算。
钢筋和混凝土材料宜根据检测得到的实际强度，按国家现行有关标准确定其相应的材料强度设计指标。　　碳纤维片材应根据构件达到极限状态时的应变，按线弹性应力应变关系确定其相应的应力。
4 ． 1 ． 4 碳纤维片材应取置信水平为 0.99 、保证率为 95 ％的极限抗拉强度作为抗拉强度标准值 ? cfk 。
碳纤维片材的极限拉应变 ε cfu 应取其抗拉强度标准值 ? cfk 除以弹性模量正 E cf 。
4 ． 1 ． 5 当采用粘贴碳纤维片材对结构或构件进行加固时，应考虑加固后对结构中其他构件或构件的其他性能可能产生的影响。
4 ． 1 ． 6 采用粘贴碳纤维片材进行结构加固时，宜卸除作用在结构上的活荷载。如不能在完全卸载条件下进行加固，应考虑二次受力的影响。
4 ． 1 ． 7 在受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不应低于 C15 。
4 ． 1 ． 8 加固设计时，应采取措施使原结构、构件不致因碳纤维片材加固部位意外失效而导致坍塌。

4 ． 2 构造要求
4 ． 2 ． 1 当碳纤维布沿其纤维方向需绕过构件转角粘贴时，构件转角处外表面的曲率半径不应小于 20mm ( 图 4 ． 2 ． 1) 。

图 4 ． 2 ． 1 构件转角处粘贴示意

l 一构件外表面； 2 一碳纤维布

4 ． 2 ． 2 碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度不应小于 100mm 。当采用多条或多层碳纤维布加固时，各条或各层碳纤维布的搭接位置应相互错开。
4 ． 2 ． 3 为保证碳纤维片材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的承载力计算，除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 对受弯构件正截面承载力计算的基本假定外，尚应符合下列要求：
1 构件达到受弯承载能力极限状态时，碳纤维片材的拉应变 ε cf 按截面应变保持平面的假定确定，但不应超过碳纤维片材的允许拉应变 [ε cf ]
2 当考虑二次受力影响时，应根据加固的荷载状况，按截面应变保持平面的假定计算加固前受拉区边缘混凝土的初始应变 ε i 。
3 碳纤维片材的拉应力 σ cf 应取碳纤维片材弹性模量 E cf 与其拉应变 ε cf 的乘积 E cf ε cf ；
4 在达到受弯承载能力极限状态前，碳纤维片材与混凝土之间不发生粘结剥离破坏。

4 ． 3 ． 2 在矩形截面受弯构件的受拉面上粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，其正截面受弯承载力应按下列公式计算：
1 当混凝土受压区高度 χ 大于 h ，且小于 ξ b h o 时 [ 图 4 ． 3 ． 2(a)]
M ≤ ? C b χ(h 0 － χ/2 ) ＋ ? ′ yA ′ s(h 0 -a ′ ) ＋ E cf ε cf A cf (h-h 0 ) (4 ． 3 ． 2-1)

混凝土受压区高度工和受拉面上碳纤维片材的拉应变 ε cf 应按下列公式确定：
? c bχ= ? y A s － ? ′ yA ′ s ＋ E cf A cf (4 ． 3 ． 2-2)
χ=0.8 ε cu /( ε cu ＋ ε cf ＋ ε i ) × h (4 ． 3 ． 2-3)

2 当混凝土受压区高度 χ 不大于 ξ cfb h 时 [ 图 4 ． 3 ． 2(b)] ：
M ≤ ?yAs(h 0 -0.5 ξ cfb h ) ＋ E cf [ ε cf ]A cf h(1 － 0.5 ξ cfb ) (4 ． 3 ． 2 — 4)

3 当混凝土受压区高度工小于 2a ' 时：
M ≤ ?yAs(h 0 -a ′ ) ＋ E cf [ ε cf ]A cf h(h － a ′ ) (4 ． 3 ． 2 — 5)
式中 M ——包含初始弯矩的总弯矩设计值；
As 、 A ′ s ——受拉钢筋、受压钢筋的截面面积；
A cf ——受拉面上粘贴的碳纤维片材的截面面积；
? ′ y ? ′ y ——受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值；
? c ——混凝土轴心抗压强度设计值；
E cf ——碳纤维片材的弹性模量；
χ ——等效矩形应力图形的混凝土受压区高度；
ξ cfb ——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相对受压区高度，取 ξ cfb =0.8ε cu /(ε cu ＋ [ ε cf ] ＋ ε i )
ε cu ——混凝土极限压应变，取 ε cu =0.0033 ；
ε i ——考虑二次受力影响时，加固前构件在初始弯矩作用下，截面受拉边缘混凝土的初始应变，按本规程第 4 ． 3 ． 4 条计算；当可以不考虑二次受力时，取 ε i ＝ 0 ；
[ε cf ) ——碳纤维片材的允许拉应变，取 [ε cf ]=k m ε cfu ，且不应大于碳纤维片材极限拉应变 ε cfu 的 2/3 和 0 ． 01 两者中的较小值；
ε cf ——碳纤维片材的拉应变；
K m ——碳纤维片材厚度折减系数，取 K m ＝ (1.16 － n cf E cf t cf /308000) ≤ 0.90 ，其中 cf 的单位为 mm ， Ecl 的单位为 MPa ；
n cf ——碳纤维片材的层数；
t cf ——单层碳纤维片材的厚度；
b 、 h ——截面宽度、高度；
h 0 ——截面的有效高度；
a ′——受压钢筋截面重心至混凝土受压区边缘的距离。

图 4 ． 3 ． 2 矩形截面正截面受弯承载力计算
注：图中 χ n 为实际混凝土受压高度。

4 ． 3 ． 3 对翼缘位于受压区的 T 形截面受弯构件，当在其受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，应按本规程第 4 ． 3 ． 2 条的原则和现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 关于 T 形截面构件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，加固前在初始弯矩 M i 作用下，截面受拉边缘混凝土的初始应变 ε i 应按下列公式计算：

式中 M i 一—加固前受弯构件计算截面上实际作用的初始弯矩；
ε ci 一—加固前初始弯矩 Mi 作用下受压边缘的混凝土压应变；
ε si 、 σ si 一—加固前初始弯矩 Mi 作用下受拉钢筋的拉应变、拉应力；
ζ —一受压边缘混凝土压应变综合系数；
ψ —一受拉钢筋拉应变不均匀系数；
η —一内力臂系数，取 0.87 ；
Ec 、 Es 一—混凝土、钢筋的弹性模量；
a E ——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；
ρ —一受拉钢筋配筋率， ρ ＝ As/bh 0 ；
? tk —一混凝土抗拉强度标准值；
ρ te 一—按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 As/A te ；
A te ——有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件取 0.5bh+(b f － b)h f 。式中： b f 、 h f ，分别为受拉翼缘的宽度、高度；
γ' f —一受压翼缘加强系数，取 (b' f － b)h' f /bh 0 式中： b' f 、 h' f 分别为受压翼缘的宽度、高度。
当初始弯矩 M i 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 计算正截面受弯承载力时，尚应符合下列要求：
1 受压区高度 χ 不宜大于 0.8ξ b h 0 ，其中界限相对受压区高度 ξ b 应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 的规定计算；
2 加固后受弯承载力的提高幅度不应超过 40 ％；
3 加固后在荷载效应标准组合下受拉钢筋的拉应力不应超过钢筋抗拉强度标准值。

4 ． 3 ． 6 当碳纤维片材粘贴于梁侧面的受拉区进行受弯加固时，粘贴区域宜在距受拉区边缘 1/4 梁高范围内。在进行正截面受弯承载力计算时，应将公式 (4 ． 3 ． 2-1) ～ (4 ． 3 ． 2-4) 中的 h 改用碳纤维片材截面面积形心至梁受压区边缘的距离 h cfo 代替，且宜将侧面碳纤维片材的截面面积乘以折减系数 (1 － 0.5 h ′ cf /h) ，其中 h ′ cf 为侧面碳纤维片材的粘贴高度。

4 ． 3 ． 7 对受弯加固的构件尚应验算构件的受剪承载力，避免受剪破坏先于受弯破坏发生。

4 ． 3 ． 8 对梁、板正弯矩区进行受弯加固时，碳纤维片材宜延伸至支座边缘。在集中荷载作用点两侧应设置构造的碳纤维片材 U 形箍 ( 对梁 ) 或横向压条 ( 对板 ) 。
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按下式计算得出的粘结延伸长度，ｌ d 并应延伸至不需要碳纤维片材截面之外不小于 200mm ( 图 4 ． 3 ． 8) 。

式中ｌ d ——碳纤维片材从强度充分利用截面向外延伸所需的粘结长度；
ε cf ——充分利用截面处碳纤维片材的拉应变，按本规程第

4 ． 3 ． 2 条确定；
τ cf ——碳纤维片材与混凝土间的粘结强度设计值，取 0.5MPa ；
b cf ——受拉面上粘贴的碳纤维片材的宽度；对板取 1000mm 板宽范围内粘贴的碳纤维片材宽度。

图 4 ． 3 ． 8 碳纤维片材的粘结延伸长度

4 ． 3 ． 9 当碳纤维片材延伸至支座边缘仍不满足本规程第 4 ． 3 ． 8 条的规定时，应采取下列锚固措施：
1 对于梁，在碳纤维片材延伸长度范围内应设置碳纤维片材 U 形箍锚固 [ 图 4 ． 3 ． 9(a)] 。 U 形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道。 U 形箍的粘贴高度宜伸至板底面。每道 U 形箍的宽度不宜小于受弯加固碳纤维布宽度的 1/2 ， U 形箍的厚度不宜小于受弯加固碳纤维布厚度的 1/2 。
2 对于板，在碳纤维片材延伸长度范围内应通长设置垂直于受力碳纤维方向的压条 [ 图 4 ． 3 ． 9(b)] 。压条宜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。每道压条的宽度不宜小于受弯加固碳纤维布条带宽度的 1/2 ，压条的厚度不宜小于受弯加固碳纤维布厚度的 1/2 。
3 当碳纤维布延伸至支座边缘时，若延伸长度小于按公式 (4 ． 3 ． 8) 计算所得长度的 1/2 ，应采取可靠的附加机械锚固措施。
4 当采用碳纤维板时，应在其延伸长度端部采取可靠的机械锚固措施。

4 ． 3 ． 10 对梁、板负弯矩区进行受弯加固时，碳纤维片材的截断位置距支座边缘的延伸长度应根据负弯矩分布按本规程第 4 ． 3 ． 8 条的原则确定，且对板不应小于 1/4 跨度，对梁不应小于 1/3 跨度。当采用碳纤维片材对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 4 h ′ f 范围内粘贴 ( 图 4 ． 3 ． 10) 。

图 4 ． 3 ． 9 受弯加固时碳纤维片材端部附加锚固措施

图 4 ． 3 ． 10 负弯矩区加固时梁侧有效粘贴范围平面

L －柱； 2 －梁； 3 －板顶面碳纤维片材； 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。

4 ． 3 ． 12 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，碳纤维片材应有可靠的锚固措施。

4 ． 4 受剪加固

4 ． 4 ． 1 对钢筋混凝土梁进行受剪加固时，应按下列公式进行斜截面受剪承载力计算：

式中 V b ——梁的剪力设计值；

V brc ——未加固钢筋混凝土梁的受剪承载力，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 的规定计算；

V bcf ——碳纤维片材承担的剪力；

ε cfv ——达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变；

ε cfu ——碳纤维片材的极限拉应变；

φ ——碳纤维片材受剪加固形式系数，对封闭粘贴取 1.0 ，对 U 形粘贴取 0.85 ；

λ b ——梁受剪计算截面的剪跨比，对集中荷载作用情况取 a/h o ，当 λ b 大于 3.0 时，取 λ b ＝ 3.0 ，当 λ b 小于 1.5 时，取 λ b ＝ 1.5 ； a 为集中荷载作用点至支座边缘的距离。对均布荷载作用情况，取 λ b ＝ 3.0 ；

n cf ——碳纤维片材的粘贴层数；

h cf —— U 形箍粘贴的高度；

S cf ——环形箍或 U 形箍的净间距；

t cf - ——单层碳纤维片材的厚度；

ω cf ——环形箍或 U 形箍的宽度。

4 ． 4 ． 2 对钢筋混凝土柱进行受剪加固时，应按下列公式进行斜截面受剪承载力计算：

式中 V c ——柱的剪力设计值；

V crc ——未加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 的规定计算；

V ccf ——碳纤维片材承担的剪力；

n ——柱的轴压比，取 N/ ? c A ， N 为柱轴向压力设计值， A 为柱截面面积；

λ C ——柱的剪跨比，对于框架柱取 H n /2h 0 ，当 λ C 大于 3.0 时，取 λ C ＝ 3.0 ，当 λ C 小于 1.0 时，取 λ C ＝ 1 ． 0 ， H n 为框架柱净高度， h o 为框架柱的截面有效高度。

4 ． 4 ． 3 采用碳纤维片材对钢筋混凝土梁、柱构件进行受剪加固时，应符合下列规定：

l 碳纤维片材的纤维方向应与构件轴向垂直：

2 应优先采用环形箍，也可采用 U 形箍 [ 图 4 ． 4 ． 3(a)] 。对碳纤维板，可采用双 L 形板形成的 U 形箍；

3 当碳纤维片材采用环形箍或 U 形箍布置时，其净间距 S cf 不应大于现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 规定的最大箍筋间距的 0.7 倍；

4 U 形箍粘贴高度 h cf 宜取构件截面高度。在 U 形箍的上端，尚应粘贴纵向碳纤维片材压条 [ 图 4 ． 4 ． 3(b)] 。

图 4 ． 4 ． 3 碳纤维片材的抗剪加固构造方式

4 ． 4 ． 4 构件的受剪截面尺寸应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 的规定。

4 ． 5 柱的抗震加固

4 ． 5 ． 1 柱的抗震加固应采用环向围束式粘贴碳纤维片材的方法。柱端箍筋加密区的总折算体积配箍率应按下列公式计算，并应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010 对柱端箍筋加密区体积配箍率的要求：

式中 b 、 h ——柱的截面宽度、高度；

ρ v ——总折算体积配箍率；

ρs v ——按箍筋范围内核心截面计算的体积配箍率；

υ ——碳纤维片材的有效约束系数，取 0.45 ：轴压比大于 0.5 且加固未卸载时取 0.36 ；

? cf ——碳纤维片材的抗拉强度设计值，取 ? cfk /1.1 ；

? yv ——箍筋的抗拉强度设计值。

4 ． 5 ． 2 碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置。碳纤维片材两端应搭接成环向围束。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 施工规定

5 ． 1 一般规定

5 ． 1 ． 1 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构，应由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍承担，并应有加固施工技术方案和安全措施。

5 ． 1 ． 2 施工必须按照下列工序进行：

1 施工准备；

2 混凝土表面处理；

3 配制并涂刷底胶；

4 配制修补胶对混凝土表面不平整处进行填补和找平处理；

5 配制并涂刷结构胶粘剂；

6 粘贴碳纤维片材；

7 表面防护。

5 ． 1 ． 3 施工宜在环境温度为 5 ℃ 以上的条件下进行，并应符合配套胶粘剂要求的施工使用温度。当环境温度低于 5 ℃ 时，应采用低温固化型的配套胶粘剂或采取升温措施。

5 ． 1 ． 4 施工时应考虑环境湿度对胶粘剂固化的不利影响。

5 ． 1 ． 5 在进行混凝土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。

5 ． 1 ． 6 胶粘剂配制时，应按产品使用说明书中规定的配比称量并置于容器中，用搅拌器搅拌至色泽均匀。在搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污和杂质。应根据现场实际环境温度确定胶粘剂的每次拌和量，并按要求严格控制使用时间。

5 ． 2 施工准备

5 ． 2 ． 1 应认真阅读设计施工图。

5 ． 2 ． 2 应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际状况，拟订施工技术方案和施工计划。

5 ． 2 ． 3 应对所使用的碳纤维片材、配套胶粘剂、机具等做好施工前的准备工作。

5 ． 3 表面处理

5 ． 3 ． 1 应清除被加固构件表面的夹渣、疏松、蜂窝、麻面、起砂、腐蚀等混凝土缺陷，露出混凝土结构层，并修复平整。对较大的孔洞、凹陷、露筋等部位，在清理干净后，应采用粘结能力强的修复材料进行修补。

5 ． 3 ． 2 应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。

5 ． 3 ． 3 被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧曲率半径不应小于 20mm 。

5 ． 3 ． 4 混凝土表面应清理干净并保持干燥。

5 ． 4 涂刷底胶

5 ． 4 ． 1 应按胶粘剂生产厂家提供的工艺条件配制底胶。

5 ． 4 ． 2 应采用滚筒刷将底胶均匀涂抹于混凝土表面。应在底胶表面指触干燥时，立即进入下一工序的施工：

5 ． 5 找平处理

5 ． 5 ． 1 应按产品生产厂家提供的工艺条件配制修补胶。

5 ． 5 ． 2 应对混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整，不应有棱角。

5 ． 5 ． 3 转角处应采用修补胶修成光滑的圆弧，其曲率半径不应小于 20mm 。

5 ． 5 ． 4 宜在修补胶表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。

5 ． 6 粘贴碳纤维片材

5 ． 6 ． 1 应按下列步骤和要求粘贴碳纤维布：

1 应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；

2 应按生产厂家提供的工艺条件配制结构胶粘剂，并均匀涂抹于粘贴部位；

3 将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使胶液充分浸透碳纤维布；滚压时不得损伤碳纤维布；

4 多层粘贴时应重复上述步骤，并应在纤维表面的结构胶粘剂指触干燥时立即进行下一层粘贴；

5 应在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹结构胶粘剂。

5 ． 6 ． 2 应按下列步骤和要求粘贴碳纤维板：

1 应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板，并按生产厂家提供的工艺条件配制结构胶粘剂；

2 应将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。当需粘贴两层时，底层碳纤维板的两面均应擦拭干净；

3 擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷结构胶粘剂，胶层中央应呈拱起状，平均厚度不应小于 2mm ；

4 应将涂有胶液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，使胶液从两边挤出，保证密实无空洞。当平行粘贴多条碳纤维板时，两条板带之间的空隙不应小于 5mm ；

5 需粘贴两层碳纤维板时，应连续粘贴。当不能立即粘贴时，再开始粘贴前应对底层碳纤维板重新进行清理。

5 ． 7 表面防护

5 ． 7 ． 1 当需要做表面防护时，应按有关标准的规定处理，并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘贴。

5 ． 8 施工安全和注意事项

5 ． 8 ． 1 碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源，或采取可靠的防护措施。

5 ． 8 ． 2 施工过程中应避免碳纤维片材弯折。

5 ． 8 ． 3 碳纤维片材配套胶粘剂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。

5 ． 8 ． 4 胶粘剂的配制和使用场所应保持通风良好。

5 ． 8 ． 5 现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。

6 检验及验收

6 ． 0 ． 1 碳纤维片材和配套胶粘剂应按工程用量一次进场到位。进场时，应会同监理单位对产品合格证、产品质量出厂检验报告、中文标志和包装完整性进行检查。同时，应对产品的安全性能进行见证抽样复验。复验结果应符合本规范第 3 ． 1 、 3 ． 2 、 3 ． 3 节的要求。

注：见证抽检的项目可由设计和监理单位选定。

6 ． 0 ． 2 采用碳纤维片材和配套胶粘剂对混凝土结构进行加固时，应严格执行本规程第 5 章有关条款的规定，并按隐蔽工程的要求，对各工序进行检验及验收。如施工质量不符合本规程第 5 章有关条款的要求，应立即采取补救措施或返工。

6 ． 0 ． 3 碳纤维片材的实际粘贴面积不应少于设计面积，位置偏差不应大于 10mm 。 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压碳纤维片材表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于 95 ％。当碳纤维布的空鼓面积不大于 10000mm 2 时，可采用针管注胶的方法进行修补。当空鼓面积大于 10000mm 2 时，宜将空鼓部位的碳纤维片材切除，重新搭接并粘贴等量的碳纤维片材，搭接长度不应小于 100mm 。

6 ． 0 ． 5 验收时，应按附录 B 方法对施工质量进行现场抽样检验及评定。

附录 A 碳纤维片材配套胶粘剂与混凝土正拉

粘结强度试验室测定方法及评定标准

A ． 1 适用范围

A ． 1 ． 1 本方法适用于与碳纤维片材配套的结构胶粘剂单层或复合涂层与混凝土间的正拉粘结强度的测定。

A ． 2 试验设备和试样

A ． 2 ． 1 拉力试验机。

拉力试验机的量程选择应与试样的破坏荷载相适应。试验时所用的夹具应能使试样对中、固定，试验机应能使拉力平稳地增加。

A ． 2 ． 2 试验机具。

试验所用机具应采用钢材加工而成 ( 图 A ． 2 ． 2) 。

A ． 2 ． 3 混凝土试块。

试验所用混凝土试块的尺寸为 70m m × 70m m × 40mm 。预切缝深度取 2 ～ 3mm 。宽度 1 ～ 2mm ( 图 A ． 2 ． 3) 。

A ． 2 ． 4 试样制备。

试样为钢标准块与混凝土试块的组合件。在混凝土试块的中央位置按照正常的施工工序粘贴尺寸为 40m m × 40mm 的碳纤维片材，然后将钢标准块与混凝土试块粘结 ( 图 A ． 2 ． 4) 。

胶粘剂的制备和固化，应按相应的胶粘剂产品技术条件或胶粘剂施工工艺说明书中规定的条件进行。

A ． 2 ． 5 试样数量。

每组试样数量不应少于 5 个。试样的组数，按试验设计方案确定。

图 A ． 2 ． 2 试验机具尺寸

图 A ． 2 ． 3 混凝土试块尺寸 图 A ． 2 ． 4 试样组成示意

1 一配套胶粘剂及碳纤维片材； 2 一钢标准块； 3 一预切缝； 4 一混凝土试块； 5 一钢夹具

A ． 3 试验条件

A ． 3 ． 1 试验环境应保持在：温度 23 土 2 ℃ ，相对湿度 60 ％～ 70% 。

A ． 4 试验步骤

A ． 4 ． 1 将制备好的试样置入拉力试验机的夹具并对中。

A ． 4 ． 2 以 1500 ～ 2000N/min 的速度进行加载，直至破坏。记录试样破坏时的荷载值 P ，并观察破坏形式。

A ． 5 试验结果

A ． 5 ． 1 强度计算：

正拉粘结强度应按下式计算：

?= P/A (A ． 5 ． 1)

式中 ? ——正拉粘结强度 (MPa) ；

P ——试样破坏时的荷载值 (N) ；

A ——钢标准块的粘结面面积 (mm 2 ) 。

A ． 5 ． 2 试样破坏形式及其正常性判别：

1 试样破坏形式应按下列规定划分：

1) 内聚破坏：应分为基材混凝土内聚破坏和受检胶粘剂的内聚破坏；后者可见于使用低性能、低质量胶粘剂的工程。

2) 粘附破坏：应分为胶层与基材之间的粘附破坏及胶层与纤维复合材或钢标准块之间的粘附破坏。

3) 混合破坏：粘合面出现两种或两种以上的破坏形式。

2 破坏形式正常性判别，应符合下列规定：

1) 当破坏形式为基材混凝土内聚破坏，或虽出现两种或两种以上的破坏形式，但基材混凝土内聚破坏形式的破坏面积占粘合面面积 85 ％以上，均可判为正常破坏。

2) 当破坏形式为粘附破坏、胶层内聚破坏或基材混凝土内聚破坏面积少于 85 ％的混合破坏，均应判为不正常破坏。

注： 1 钢标准块与检验用高强、快固化胶粘剂 ( 取样胶粘剂 ) 之间的粘附破坏，属检验技术问题，应重新粘贴；不参与破坏形式正常性评定。

2 胶粘剂破坏形式的定义按现行国家标准《胶粘剂术语》 GB/T 2943 执行。

A ． 5 ． 3 试验结果表示：

试验结果用正拉粘结强度的试验结果和破坏形式共同表示。

A ． 5 ． 4 试验结果的合格评定：

1 组试验结果的合格评定，应符合下列规定：

1) 当一组内每一试件的破坏形式均属正常时，应舍去组内最大值和最小值，而以中间三个值的平均值作为该组试验结果的正拉粘结强度推定值；若该推定值不低于本规程第 3 章规定的相应指标，则可评该组试件正拉粘结强度检验结果合格；

2) 当一组内仅有一个试件的破坏形式不正常时，允许以加倍试件重做一组试验。如试验结果全数达到上述要求，则仍可评该组为试验合格组。

2 批试验结果的合格评定应符合下列要求：

1) 当批内的每一组均为试验合格组时，应评该批粘结材料的正拉粘结性能符合安全使用的要求；

2) 当批内有一组或一组以上为不合格组时，应评该批粘结材料的正拉粘结性能不符合安全使用要求；

3) 当由不少于 20 组试件组成一个批，且仅有一组被评为试验不合格组时，仍可评该批粘结材料的正拉粘接性能符合安全使用要求。

A ． 5 ． 5 试验报告应包括下列内容：

1 胶粘剂的品种、型号、批号和来源；

2 取样规则及数量；

3 制备试样的工艺条件；

4 试样的编号和数量；

5 试验时环境的温度、湿度；

6 拉力试验机的型号、量程及检定日期；

7 加荷方式及加荷速度；

8 试样的破坏荷载、破坏形式及正拉粘结强度测定值；

9 试验中出现的偏差和异常现象；

10 试验日期、试验人员及审核人员。

附录 B 碳纤维片材加固混凝土结构施工
质量现场检验方法及评定标准。

B ． 1 适用范围

B ． 1 ． 1 本方法适用于碳纤维片材加固混凝土结构施工质量的现场检验及合格评定。

B ． 2 试验设备和试样

B ． 2 ． 1 粘结强度检测仪。

对粘结强度检测仪的要求，应符合现行行业标准《数显式粘结强度检测仪》 JG 3056 的规定。粘结强度检测仪应每年检定一次。若发现异常，应随时维修，并重新检定。

B ． 2 ． 2 取样规则。

现场检验应在已完成碳纤维片材粘贴并固化 7d 的结构表面上进行。其取样应符合下列规定：

1 梁、柱类构件以同规格、同型号的构件为一检验批。每批构件随机抽取的受检构件应按该批构件总数的 10% 确定，但不得少于 3 根；以每根受检构件为一检验组；每组 3 个检验点。

2 板、墙类构件应以同种类、同规格的构件为一检验批，每批按实际粘贴的表面积（不论粘贴的层数）均匀划分为若干区，每区 10 0 ㎡（不中 100 ㎡，按 100 ㎡计），且每一楼层不得少于 1 区；以每区为一检验组，每组 3 个检验点。

3 现场检验的布点应在胶粘剂固化已达到可以进入下一工序之日进行。当因故需推迟布点日期时，不得超过 3d 。

4 布点时，应由独立检验单位的技术人员在每一检验点处粘贴钢标准块以构成检验用的试件。钢标准块的间距不应小于 500mm ，且有一块应粘贴在加固构件的端部。

B ． 2 ． 3 现场试样制备。

1 表面处理：被测部位的加固表面应清除污渍并保持干燥。

2 切割预切缝：从加固表面向混凝土基体内部切割预切缝，切入混凝土深度 10 ～ 15mm ，宽度约 2mm 。预切缝形状为直径 50mm 的圆形或边长 40m m × 40mm 的正方形。

3 粘贴钢标准块：采用高强、快固化的胶粘剂 ( 取样胶粘剂 ) 粘贴钢标准块 ( 图 B ． 2 ． 3) 。取样粘结剂的正拉粘结强度应大于粘贴碳纤维片材的结构胶粘剂正拉粘结强度。钢标准块粘贴后应立即固定。

图 B ． 2 ． 3 碳纤维片材粘结质量现场检验

B ． 3 试验步骤

B ． 3 ． 1 按照粘结强度检测仪生产厂提供的使用说明书，连接钢标准块。

B ． 3 ． 2 以 1500 ～ 2000N/min 匀速加载，记录破坏时的荷载值，并观察破坏形态。

B ． 4 试验结果

B ． 4 ． 1 强度计算。

正拉粘结强度应按下式计算：

?= P/ A （ B.4.1 ）

式中 ? ——正拉粘结强度 (MPa) ；

P ——试样破坏时的荷载值 (N) ；

A ——钢标准块的粘结面面积 (mm 2 ) 。

B ． 4 ． 2 试样破坏形式及其正常性判别：

1 试样破坏形式应按下列规定划分：

1) 内聚破坏：应分为基材混凝土内聚破坏和受检胶粘剂的内聚破坏；后者可见于使用低性能、低质量胶粘剂的工程。

2 ）粘附破坏：应分为胶层与基材之间的粘附破坏及胶层与纤维复合材或钢标准块之间的粘附破坏。

3 ）混合破坏：粘合面出现两种或两种以上的破坏形式。

2 破坏形式正常性判别，应符合下列规定：

1 ）当破坏形式为基材混凝土内聚破坏、或虽出现两种或两种以上的破坏形式，但基材混凝土内聚破坏形式的破坏面积占粘合面面积 85% 以上，均可判为正常破坏。

2 ）当破坏形式为粘附破坏、胶层内聚破坏或基材混凝土内聚破坏面积少于 85% 的混合破坏，均应判为不正常破坏。

注：同附录 A 第 A ． 5 ． 2 条的注。

B ． 4 ． 3 试验结果的表示：

每组取 3 个被测试样，以算术平均值作为该组正拉粘结强度的试验结果。

试验结果应包括破坏形式、 3 个试样的正拉粘结强度值和该组正拉粘结强度的试验平均值。

B ． 4 ． 4 碳纤维片材粘贴施工质量的合格评定：

1 组检验结果的合格评定，应符合下列规定：

1 ）当组内每一试样的正拉粘结强度均达到 max{1.5,? tk } 的要求，且其破坏形式正常时，应评定该组为检验合格组；

2) 当一组内仅一个试样达不到上述要求时，允许以加倍试样重新做一组检验，如检验结果全数达到要求，仍可评定、该组为检验合格组；

3) 在重做试验中，仍有一个试样达不到要求，则应评定该组为检验不合格组。

2 检验批的粘贴施工质量的合格评定，应符合下列规定：

1) 当批内各组均为检验合格组时，应评定该检验批碳纤维片材与基材混凝土粘贴的施工质量合格；

2) 当有一组或一组以上为检验不合格组时，应评定该检验批构件加固材料与基材混凝土的粘贴施工质量不合格；

3) 当检验批由不少于 20 组试样组成，且检验结果仅有一组因个别试样粘结强度低而被评为检验不合格组时，仍可评定该检验批构件的粘贴施工质量合格。

注： ? tk 为原构件混凝土实测的抗拉强度标准值。

B ． 4 ． 5 试验报告应包括下列内容：

1 建设单位、委托单位、施工单位和检验单位的名称；

2 制备试样的工艺条件；

3 工程名称、取样部位、试样的数量和编号；

4 试验时环境的温度、湿度；

5 粘结强度检测仪的型号、量程、加载速度；

6 试样的破坏荷载值、破坏形式、粘结强度及评定结果；

7 检验过程中出现的偏差和异常现象；

8 检验日期、试验人员及审核人员。

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