《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146:2003.pdf
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1、C E C S1 4 6,2 0 0 3中国工程建设标准化协会标准碳纤维片材加固混凝土结构技 术规 程(2 0 0 ,年版)T echnlcal,pectflcat五ou加r ,trengtheu!ngcouc愧te,tructureow! the蕊rbon犷 经 berr 且n加rcedpolymerlamina加中国计划出版杜中国工程建设标准化协会标准碳纤维片材加 固混凝土结构技 术 规 程T echnicalspecificationforstrengtheningconcretestructureswithcarbonfiberreinforcedpolymerlaminateC E
2、C S14 6:2 0 0 3(2 0 0 7年版)主编 单 位:国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心副主编单位:四川省建筑科学研究院批 准单 位:中国工程建设标准化协会施行日期:200 3年5月1日中国 计 划 出 版 社2 0 0 7北京中国工程建设标准化协会标准碳纤维片材加固混凝土结构技术规程C E C S1 4 6:2 0 0 3(2 0 0 7年版)国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心四川省建筑科学研究院中国计划 出版社出版主编(地址:北京市西城区木挥地北里 甲n号国宏大厦C座4层 )(邮政编码:1 0 0 0 3 8电话:6 3 9 0 6 4 3 36 3 9 0 6 3 8
3、1)新华书店北京发行所发行廊坊市海涛印刷有限公 司 印刷85 0 xll6 8毫米1/3 2 2印张4 8千字2 0 0 7年7月第2版2 0 1 1年7月第5次印刷印数1 4 1 9 1一1 5 2 2 0册统一书号:1 5 80 0 5 8.89 7定价:1 3,0 0元关于碳纤维片材加固混凝土结构技术规程C E C S 1 4 6,2 0 0 3局部修订的公告现批 准发布协会标准碳纤维 片材加固混凝土结构技术规程C E C S14 6:2 0 0 3局部修订 的条文,自2 0 0 7年8月1日起 施行。经此次修改 的原条文同时废止。中国工程建设标准化协会2 0 0 7年5月2 5日二 J
4、 曰J 卜目 U青根据中国工程建设标准化协会( 9 8 )建标协字第1 3号文关于下达1 9 9 8年第二批推荐性标准编制计划的 函的要求,制定本规程。本规程包括总则、术语 和符号、材料、加固设计方法 和构造要求、施工、检验及验收等内容。本规程是在 总结近年来国内各高校和科研单位的研究成果 以及各设计、施工单位采用碳纤 维 片材进行结构加固的实践经验,参考国外大量相关资料,并进行了大量试算和调研 的基础上制定的。根据国家计委计标1 9 861 6 4 9号 文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试 点工作的通知的要求,现批准发布协会标准碳纤维片材加固混凝土结构技术规程,编号
5、为C E C S 1 4 6,2 0 0 3,推荐给工程建设设计、施工和使用单位采用。本规程 由中国工程建设标准化协会建筑物鉴定与加固专业委员会归口管理,由国家工业建筑诊断与改 造工程技术研究中心(北京市海淀区西 土城路3 3号中冶集团建筑研究总院内,邮编1 0 0 0 88)负责解 释。在使用 中如发现需要修改和补充之处,请将意见和资料径寄解 释单位。主 编 单 位:国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心副主编单位:四川省建筑科学研究院参编 单 位:清华大学中国电子工程设计院中国建筑科学研究院同济大学武汉钢铁(集团)公司西安建筑科技大学武汉大学东南大学江苏省建筑科学研究院上海加 固建筑材料有
6、 限公 司主要起草人:岳清瑞叶列平罗菩隆陈小兵李荣娄宇胡孔 国陈瑜颜子涵陈义军张誉张小冬马永欣高作平张继文张柯毛 星 明沈棍顾瑞南杨勇新涂庆胜中国工程建设标准化协会2 0 0 3年3月3 1日目次1总则 , ( 1 )2术语、符号 (2)2.1术语 , , , (2)2.2符号 , (2)3材料 ,(5)3.1一般要求 ” , (5)3.2碳纤维片材 (5)3.3配套胶粘剂 , (6)3.4表面防护材料 , (8)4设计规定 , (9)4.1一般规定 , , , (9)4.2构造要求 ” ” (1 0)4.3受弯加 固 , (1 1)4.4受剪加 固 , , , ,(1 7)4.5柱 的抗震加
7、 固 , (2 0)5施工规定 , ,( 2 1 )5.1一般规定 ,(2 1)5.2施工准备 , (2 2)5.3表面处理 气(2 2)5.4涂刷底胶 (2 2)5.5找平处理 (2 2)5.6粘贴碳纤维片材 ( 2 3)5.7表面防护 , , ( 2 4 )5.8施工安全和注意事项 (2 4)16检验及验收附录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附录B碳纤维 片材加固混凝凝 土结构施工质量现场检验方法及评定标准本规程用词说明附:条文说 明(2 5)(2 6)(3 1 )(3 5)(3 7)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
8、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6 0。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
9、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carbonfiberreinforcedpolymerlaminate碳纤维布和碳纤维板的总称。2.1.2碳纤维布。arbonfiberS heet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carbonfiberplate连续碳纤维单向或多向排列,并经胶粘剂浸渍固化 的板 状制口口口。2.1.2.14底胶paimer用 于基材处理 的胶粘剂。5修补胶repairadhesive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
10、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2.2符号2.2.1作用效应及抗力M一弯矩设计值;从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。柱 的剪力设计值;氏f碳纤 维 片材的拉应力;。cf碳纤维片材 的拉应变;2。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;匀v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;fcfk碳纤维片材 的抗拉强度标准值;fc: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;rc
11、f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;bcf受拉面上粘贴 的碳纤维片材的宽度;h。f-U形箍粘贴高度;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;W cf环形箍或U形箍 的宽度。2.2.4计算系数及其他km碳纤维 片材厚度折减系数;ncf碳纤维 片材 的粘贴层数;,沪碳纤维 片材受剪加固形式系数;。碳纤维片材 的有效约束系数;长fb碳纤维片材 达 到其允许拉应变与混凝土
12、压 坏 同时发生 时的界 限相对受压区高度;久b梁受剪截 面 的剪跨比;。柱 的剪跨比;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G B5 0 0 1 0。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,应使用聚丙烯睛基( P A N基)1Z k或1Z k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
13、。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气露一进犯单向织物(布)条形板高强度 工级高强度 互级高强度 工级高
14、强度 n级抗拉强度标准值 fcfk(M P a )3 4 0 0)3 0 0 0妻2 4 0 0)2 0 0 0续表3.2.2飞爵攫飞单向织物(布)条形板高强度 工级高强度 n级高强度 工级高强度 n级受拉弹性模量 E cf(M P a )2.4 X 1 0 52.1 X 10 51.6X 1 0 5妻1.4 X1 0 5伸长率( % )妻1.7)1.5夯1.71.5弯曲强度 ffb(M P a )7 0 0)6 0 0层 间剪切强度(M P a)4 5妻3 5妻5 0)4 0仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度(M P a)2.5,且为混凝土 内聚破坏纤维体积含量(%)6 55 5单位面
15、积质量(g/m)成3 0 0蕊3 0 0注:L形板 的安全性及适配性检验合格指标按高强度n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 G B/T3 3 5 4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1 5 0g/mZ,且不应高于 3 0 0 9/mZ。3.2.5碳 纤 维 板 的 厚度不 宜大于2.O mm,宽 度 不 宜大于2 0 omm,纤 维体积含量,对I级板,不 应 小 于6 5%;对 fl级板,不宜小于6 0%,且不应小于5 5。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
16、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3.3.2一1一表3.3.2一3的要求。表3.3.2一1底胶的安全性指标性能项 目钢一钢拉伸抗剪强度标准值(M P a)与混凝土的正拉粘结强度( M P a)不挥发物含量 ( 固体含量)(%)混合后初戮度( 2 3 oC时) (M P as)J性能要求当与A级胶区配:)1 4当与B级胶区配:)1 0妻2.5,且为混凝土 内聚破坏妻9 9(6 0 0 0试验方法标准G B/T7 1 2 4本规程附录AG B/T2 7 9 3G B/T1 2 0 0
17、7、4注:表 中的性能指标,除标有强度标准值外,均为平均值表3.3.2一2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(M P a)3 0G B/T2 5 6 8胶体抗弯强度(M P a)4 0,且不得呈脆性(碎裂状)破坏G B/T2 5 7 0与混凝土的正拉粘结强度(M P a)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。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( M P a )4 0)3 0G B/T2 5 6 8受拉弹性模量( M P a)2 5 0 01 5 0 0伸长率( %)1.5抗弯强度( M P a )5 0)4 0G
18、 B/T2 5 7 0且不得呈脆性(碎裂状)破损抗压强度( M P a )7 0G B/T2 5 6 9粘结能力钢一钢拉伸抗剪强度标准值( M P a)1 4)1 0G B/T7 1 2 4钢一钢不均匀扯离强度(kN/m)2 0妻1 5G JB9 4与混凝土的正拉粘结强度(M P a) )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)(%)9 9G B/T2 7 9 3表3.3.2一3碳纤维复合材浸渍 粘结用胶粘剂安全性能指标注:I 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
19、应大于3 mm;4,尸当按现行国家标 准胶粘剂拉伸 剪切强 度测定方 法(金 属对金 属) G B/T7 1 2 4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 G B50 3 6 7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:74.4.4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 G B50 0 1 0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
20、合现行国家标准混凝土结构设计规范 G B5001 0对 柱端箍筋加密区体积配箍率的要求:夕v一尸s,+vZ n。f。ftcf(b十h)f。f(S of。cf)bh几v(4.5.1)式中b、h柱 的截面宽度、高度;P v总折算体积配箍率;P 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0.4 5:轴压 比大于0.5且加固未卸载时取0召6;fcf 碳 纤维 片材的抗拉强度设计值,取 fc澎1.1;九v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1 5 0 mm,
21、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
22、.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。15。2。2应认真阅读设计施工图。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
23、、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2 0 mm。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。15。4。2应按胶粘剂生产厂家提供的工艺条件配制底胶。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,立即进人下一工序的施工。5.5找 平 处理5。5.1
24、5。5。2应按产品生产 厂家提供的工艺条件 配制修补胶。应 对 混凝土表 面 凹陷部位用修补胶填补平 整,不 应有棱5。32 2转角处应采用修补胶修成光滑 的圆弧,其曲率半径不应小角.5于Z O mmO5.5.4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
25、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Z mm;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
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