碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程 条文说明

1 总 则

1.0.1 本条指出制定本规程的目的和要求，井提出了碳纤维片材加固修复混凝土结构必须遵循的原则。

碳纤维片材加固修复混凝土结构技术是一项新型的应用外粘高性能复合材料加固结构的技术，目前国内对碳纤维片材加固修复混凝土结构新技术的理论和试验研究成果已比较多，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，是为了在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，获得更好的经济效益和社会效益，井使该新技术在混凝土结构加固领域中的应用规范化。

1.0.2 本规程适用的范围是碳纤维片材加固修复房屋和一般构筑物的混凝土结构的设计、施工和验收.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.对于铁路工程、公路工程、港口工程和水利水电工程的混凝土结构用碳纤维片材进行加固也是可行的；同时，国内外研究和工程经验表明，对砌体结构，水结构也可以采用碳纤维片材进行加固，但应结合结构具体情况参照本规程的规定执行。

1.0.3 在执行本规程的同时，尚应配合使用和遵守现行国家标准，规范.如《混凝土结构设计规范》等。

1.0.4 本规程规定的结构长期使用温度不高于60℃，是常温固化树脂类粘结材料的要求，同时也是因为一般混凝土结构使用温度是低于此温度的.当采用与碳纤维片材相配套的高温固化树脂类粘结材料，且有可靠依据时，可不受此规定限制.“特殊环境(腐蚀，放射、高温等)下的混凝土结构采用碳纤维片材进行加固修复时，还应遵守相应的国家现行有关标准和规范的规定，并采取必要的防护措施.”是指在碳纤维片材加固修复完成后，仍应按照国家现行有关(特殊环境的)标准和规范的相应规定进行防护处理。

1.0.5 碳纤维片材加固修复混凝土结构前，应进行结构检测鉴定或评估.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，等标准，通过枪测鉴定评定结构及其构件的可靠性程度，为碳纤维片材加固修复混凝土结构设计和施工提供基本依据.

1.0.6 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，应由对碳纤维复合材料性质及加固设计有经验的专业设计人员进行设计，也应由熟悉该技术的专业施工队伍进行施工，以保证该技术的有效实施。如果由不了解碳纤维复合材料性质及其设计、施工特殊性的人员进行设计、施工，容易造成加固修复设计和施工的失误，导致该技术发展过程中出现倒退，影响该项新技术的健康发展.

3 材料

3.1 材料种类及一船要求

3.1.1 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相配套的产品，原则上应有试验资料证明粘结材料与配套碳纤维片材的粘结效果，这是为了避免因粘结材料与碳纤维片材不配套而造成加固效果降低或加固失效。

3.1.2 本条为加固修复用材料的一般要求，碳纤维片材和配套粘结材料各自产品的性能必须符合本条的规定才能作为混凝土结构加固修复用材料。使用不符合本条规定的产品进行结构加固修复会导致加固失效甚至造成严重事故。

3.1.3 由于目前在加固工程中大量使用的是单向碳纤维片材，故本规程列出了对单向碳纤维片材的性能指标要求，因为对各种加固修复用碳纤维片材的基本性能要求是一致的，对于双

向或多向碳纤维片材的性能指标要求并末列出，可以参照单向碳纤维片材的指标执行，本规程中不再一一列举。

3.2碳纤维片材

3.2.1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。

碳纤维布的计算厚度为理论计算值，而不是碳纤维布的实测厚度，因为碳纤维布质地柔软，实测厚度离散性很大：碳纤维板的截面积指含树脂板材的实测截面面积.碳纤维板产品应该说明纤维的体积含量.常用碳纤维布的单位面积碳纤维质量、截面面积及计算厚度见表C3.2.1

C3.2.1 常用碳纤维布的单位面积质量，截面积及计算厚度

纤维单位面积质量w(g/ m2) 200 300 450 600 1.8×10-3 密度 (g／mm3) 单位宽度的截面积 (mm2／m) 111 167 250 333 厚度 tcf(mm) 0.111 0.167 0.250 0.333 3.2.2 碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点.目前在混凝土结构加固中，一般情况下使用高强度型碳纤维片材，其抗拉强度是普通钢筋的10倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。另外，碳纤维没有类似钢筋的屈服点，在达到极限抗拉强度之前应力应变关系为线弹性，其应力应变关系见图3.2.2.本规程的规定均以高强度型碳纤维片材为对象，当使用其它类型的碳纤维片材时，应有可靠依据。

3.2.4 试验研究和工程经验证明，单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量越大，施工时浸

图3.2.2 碳纤维片材应力一应变关系

渍树脂越不容易完全浸透，施工质量越难以保证.本规程所说碳纤维质量是指碳纤维的净质量，不包括固定碳纤维所用的纬线和预浸所用的树脂质量在内。

3.2.5 碳纤维板过厚或过宽，施工质量均较难以保证，所以在设计和施工时，都应尽量使

用宽度较小的碳纤维板.材料研究表明碳纤维板中碳纤维体积含量在60%~70％时性能最好，故本规程建议碳纤维板中纤维体积含量不宜低于60％。 3.3 配套树脂类粘结材料

3.3.1 底层树脂的作用是增强混凝土表层，提高混凝土与找干材料或粘结树脂界面粘结强度.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规定要求，并与底层树脂及浸渍树脂具有可靠的粘结强度，形成粘结体系，当混凝土表面干整度满足要求时，可以尽量减少找平材料的用量。漫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．本条仍然强调必须使用与碳纤维片材相配套的粘结材料。

3.3.2 粘结材料的性质必须满足本规程的有关要求，因为粘结材料的性质与粘结质量和加固效果密切相关，粘结材料的性质达不到要求，会导致加固的效果降低，甚至加固失效。 3.3.3 粘结材料与混凝土的粘结强度是两者之间粘结性能的基本反映，可以用正拉粘结强度来衰达，研究结果表明以正拉粘结强度为检测标准是因为正拉粘结强度与其它受力状态下的粘结强度具有很好的相关关系，实测数据离散性小，且测试方便．按规定的环境条件进行老化试验2,000小时后的正拉粘结强度降低不超过10％时，认为降低不明显。 3.4裹面防护材料

3.4.1 表面防护的作用是保护加固修复结构的碳纤维片材及树脂免受外界不利环境的侵害，如紫外线照射、火灾等。表面防护材料的选择可以按国家现行标准和规范的规定执行．需要指出的是碳纤维片材是作为加固修复材料使用的，不能当作防护材料使用，当被加固混凝土结构本身有防护要求时，采用碳纤维片材加固修复后也应采取相应的防护措施，同时必须保证防护材料与漫溃树脂或粘结树脂粘结可靠，变形协调。

3.4.2 本条专门强调对于有防火要求的建筑物，必须按照要求选择防火材料并进行防护处理，保证加固后建筑物能够达到有关防火规范规定的防火等级。

3.4.3 当被加固结构本身需要按使用环境条件采取规定的防护措施时，加固后同样应按照相应的国家标准和规范的规定执行。 4 设计与构造

4.1 设计基本原则与一般规定