（G03-2建筑结构规范）CECS146-2003（2007版）碳纤维片材加固混凝土结构技术规程.pdf

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，制订本规程。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。1第 1 页 共 45 页 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 primer 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 2.2.2 作用效应及抗力 M 弯矩设计值；Mi加固前受弯构件计算截面上实际作用的初始弯矩；Vb梁的剪力设计值；Vc柱的剪力设计值；cf 碳纤维片材的拉应力；cf碳纤维片材的拉应变；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；2 第 2 页 共 45 页 cfv达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变。2.2.1 材料性能 Ecf碳纤维片材的弹性模量；fcfk碳纤维片材的抗拉强度标准值；fcf 碳纤维片材的抗拉强度设计值；cfu碳纤维片材的极限拉应变；cf 碳纤维片材的允许拉应变；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 Acf 受拉面上粘贴的碳纤维片材的截面面积；bcf 受拉面上粘贴的碳纤维片材的宽度；hcf U形箍粘贴的高度；hcfo 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；ld 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；scf 环形箍或U形箍的净间距；tcf 单层碳纤维片材的厚度；wcf 环形箍或U形箍的宽度。2.2.4 计算系数及其它 km 碳纤维片材厚度折减系数；ncf 碳纤维片材的粘贴层数；碳纤维片材受剪加固形式系数；碳纤维片材的有效约束系数；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；b 梁受剪截面的剪跨比；c 柱的剪跨比；v总折算体积配箍率。其它符号参见现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010。3第 3 页 共 45 页 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12k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、钢筋和其它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 单向织物（布）条形板 类 别 项 目 高强度级高强度级高强度级 高强度级抗拉强度标准值ff,k（MPa）3400 3000 2400 2000 受拉弹性模量Ef（MPa）2.41052.11051.61051.4105伸长率（%）1.7 1.5 1.7 1.5 弯曲强度ffb（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/m2）300 300 4 第 4 页 共 45 页 注：L 形板的安全性及适配性检验合格指标按高强度级条形预成型板（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/m2，且不应高于300g/m2。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 3.3.21、表 3.3.22和 3.3.23 的要求。表 3.3.21 底胶的安全性能指标 性 能 项 目 性 能 要 求 试验方法标准钢-钢拉伸抗剪强度标准值（MPa）当与 A 级胶匹配：14当与 B 级胶匹配：10GB/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范附录 A不挥发物含量（固体含量）（%）99 GB/T 2793 混和后初黏度（23时）（mPas）6000 GB/T 12007.4 注：本表中的性能指标，除标有强度标准值外，均为平均值。表 3.3.22 修补胶的安全性能指标 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 本规范附录 A 注：本表中的性能指标均为平均值。5第 5 页 共 45 页 表 3.3.23 碳纤维复合材浸渍/粘结用胶粘剂安全性能指标 性 能 要 求 性 能 项 目 A 级胶 B 级胶 试验方法标准抗拉强度（MPa）40 30 受拉弹性模量（MPa）2500 1500 伸长率（%）1.5 GB/T 2568 50 40 抗弯强度（MPa）且不得呈脆性(碎裂状)破坏GB/T 2570 胶 体 性 能 抗压强度（MPa）70 GB/T 2569 钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa)14 10 GB/T 7124 钢-钢不均匀扯离强度（kN/m）20 15 GJB 94 粘 结 能 力 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范附录 A不挥发物含量（固体含量）（%）99 GB/T 2793 注：1 B 级胶不用于粘贴板材；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（40时）不应大于 3mm；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/T 7124 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。6 第 6 页 共 45 页 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 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时，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fcfk。碳纤维片材的极限拉应变cfu应取其抗拉强度标准值fcfk除以弹性模量Ecf。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它构件或构件的其它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。7第 7 页 共 45 页 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）。12r20mm 图 4.2.1 构件角处粘贴示意 1构件外表面；2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i；3 碳纤维片材的拉应力cf应取碳纤维片材弹性模量Ecf与其拉应变cf的乘积Ecf 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：8 第 8 页 共 45 页 1 当混凝土受压区高度x大于cfbh，且小于bh0时（图 4.3.2a）Mfcbx（h02x）+syAf（h0a）+Ecf cfAcf（hh0）（4.3.21）混凝土受压区高度x和受拉面上碳纤维片材的拉应变cf应按下列公式确定：fcbxfy As+EsyAfcfcf Acf （4.3.22）xicfcucu+8.0h （4.3.23）2 当混凝土受压区高度x不大于cfbh时（图 4.3.2b）Mfy As（h00.5cfbh）+Ecf cf Acf h（10.5cfb）（4.3.24）3 当混凝土受压区高度 x 小于 2a时，Mfy As（h0a）+Ecf cf Acf（ha）（4.3.25）式中，M包含初始弯矩的总弯矩设计值；As、受拉钢筋、受压钢筋的截面面积；sA Acf 受拉面上粘贴的碳纤维片材的截面面积；fy、受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值；yf fc混凝土轴心抗压强度设计值；Ecf 碳纤维片材的弹性模量；x等效矩形应力图形的混凝土受压区高度；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cfbicfcucu+8.0；cu混凝土极限压应变，取cu0.0033；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i0；cf碳纤维片材的允许拉应变，取cfkmcfu，且该取值不应大于碳纤维片材极限拉应变cfu的 2/3 和 0.01 两者中的较小值；cf碳纤维片材的拉应变；km 碳纤维片材厚度折减系数，取km（1.16308000cfcfcftEn）0.90，其 9第 9 页 共 45 页 中tcf的单位为mm，Ecf的单位为MPa；ncf 碳纤维片材的层数；tcf 单层碳纤维片材的厚度；b、h 截面宽度、高度；h0 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 （a）xcfbh时 （b）xcfbh时 图 4.3.2 矩形截面正截面受弯承载力计算 注：图中xn为实际混凝土受压区高度 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。10 第 10 页 共 45 页 4.3.4 考虑二次受力影响时，加固前在初始弯矩Mi作用下，截面受拉边缘混凝土的初始应变i应按下列公式计算：i0hh（ci+si）ci （4.3.41）ci20bhEMci （4.3.42）si0hAEMssi （4.3.43）EEff6)5.31(2.0)5.33(+（4.3.44）1.10.65tesitkf （4.3.45）si0 hAMsi （4.3.46）式中，Mi加固前受弯构件计算截面上实际作用的初始弯矩；ci加固前初始弯矩Mi作用下受压边缘的混凝土压应变；si、si加固前初始弯矩Mi作用下受拉钢筋的拉应变、拉应力；受压边缘混凝土压应变综合系数；受拉钢筋拉应变不均匀系数；内力臂系数，取 0.87；Ec、Es混凝土、钢筋的弹性模量；E钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；受拉钢筋配筋率，As/bh0；ftk混凝土抗拉强度标准值；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tesAA；Ate有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件取 0.5bh+（bfb）hf。式中：bf、hf分别为受拉翼缘的宽度、高度；f受压翼缘加强系数，取0)(bhhbbff，fb、fh分别为受压翼缘的宽 11第 11 页 共 45 页 度、高度。当初始弯矩Mi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x不宜大于 0.8bh0，其中界限相对受压区高度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（4.3.21）（4.3.24）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hcf0代替，且宜将侧面碳纤维片材的截面面积乘以折减系数（10.5cfh/h），其中为侧面碳纤维片材的粘贴高度。cfh4.3.7 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ld，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）。ldcfcfcfcfcfbAE （4.3.8）式中，ld 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；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；cf碳纤维片材与混凝土间的粘结强度设计值，取 0.5MPa；bcf 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。12 第 12 页 共 45 页 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4.3.9a）。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 4.3.9b）。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。图 4.3.9 受弯固时碳纤维片材端部附加锚固措施 13第 13 页 共 45 页 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，且对板不小于 1/4 跨度，对梁不小于 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 4fh范围内粘贴（图 4.3.10）。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。图 4.3.10 负弯矩区加固时梁侧有效粘贴范围平面图 1柱；2梁；3板顶面碳纤维片材；fh板厚 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：VbVbrc+Vbcf （4.4.11）VbcfcfcfcfvcfcfcfcfcfhEwstwn)(2+（4.4.12）cfv32（0.2+0.12b）cfu （4.4.13）式中，Vb梁的剪力设计值；Vbrc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；14 第 14 页 共 45 页 Vbcf 碳纤维片材承担的剪力；cfv达到受剪承载能力极限状态时碳纤维片材的应变；cfu碳纤维片材的极限拉应变；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；b梁受剪计算截面的剪跨比，对集中荷载作用情况取a/h0，当b大于3.0 时，取b3.0，当b小于 1.5 时，取b1.5；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b3.0；ncf 碳纤维片材的粘贴层数；hcf U形箍粘贴的高度；scf 环形箍或U形箍的净间距；tcf 单层碳纤维片材的厚度；wcf 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：VcVcrc+Vccf （4.4.21）VccfcfcfcfvcfcfcfcfcfhEwstwn)(2+（4.4.22）cfv32（0.20.3n+0.12b）cfu （4.4.23）式中，Vc柱的剪力设计值；Vcrc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；Vccf 碳纤维片材承担的剪力；n柱的轴压比，取N/fc A，N为柱轴向压力设计值，A为柱截面面积；c柱的剪跨比，对于框架柱取Hn/2h0，当c大于 3.0 时，取c3.0，当c小于 1.0 时，取c1.0，Hn为框架柱净高度，h0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 15第 15 页 共 45 页 定：1 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 4.4.3a）。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scf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hcf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 4.4.3b）。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：16 第 16 页 共 45 页 vsv+yvcfcfcfcfcfcfffbhshbtnv)()(2+（4.5.1）式中，b、h柱的截面宽度、高度；v总折算体积配箍率；sv按箍筋范围内核心截面计算的体积配箍率；v 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；fcf 碳纤维片材的抗拉强度设计值，取fcfk/1.1；fyv 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。17第 17 页 共 45 页 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 配制修补胶并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。18 第 18 页 共 45 页 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注或封闭处理。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。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；19第 19 页 共 45 页 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。20 第 20 页 共 45 页 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 1000mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补。当空鼓面积大于 1000mm2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。21第 21 页 共 45 页 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树脂类粘结材料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 70mm70mm40m。预切缝深度取 23mm。宽度 12mm（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 40mm40mm 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。22 第 22 页 共 45 页 图 A.2.2 试验机具尺寸示意 图 A.2.3 混凝土试块尺寸 1预切缝 图 A.2.4 试样组成示意 1配套胶粘剂及碳纤维片材；2钢标准块；3预切缝；4混凝土试块；5钢夹具 23第 23 页 共 45 页 A.3 试验条件 A.3.1 试验环境应保持在：温度 232，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 15002000N/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：fAP （A.5.1）式中，f 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，mm2。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 24 第 24 页 共 45 页 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 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，允许以加倍试件重做一组试验。若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）若批内的每一组均为试验合格组，则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）若批内有一组或一组以上为不合格组，则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）若由不少于 20 组试件组成一个批，且仅有一组被评为试验不合格组，则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。25第 25 页 共 45 页 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 100m2（不足 100m2，按 100m2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。若因故需推迟布点日期，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。26 第 26 页 共 45 页 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1015mm，宽度约 2mm。预切缝形状为直径 50mm 的圆形或边长 40mm40mm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示意 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 15002000N/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：fAP （B.4.1）式中，f 正拉粘结强度，MPa；27第 27 页 共 45 页 P试样破坏时的荷载值，N；A钢标准块的粘结面面积，mm2。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