《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》

混凝土 2005-10-14

    根据中国工程建设标准化协会（98）建标协字第13号文的要求，由国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心（冶金工业部建筑研究总院）和四川省建筑科学研究院会同有关单位共同编制了本规程。

    本规程包括总则、术语及符号、材料、加固设计计算方法和构造要求、施工、检验与验收以及附录等内容.在本规程编制过程中，编制组总结了近年来国内务高校和科研单位的研究成果及各设计和施工单位采用碳纤维片材加固修复混凝土结构的实践经验，并参考了国外有关设计指南以及相关研究资料和文献，进行了大量的试算和调研，于2000年11月完成了本规程的征求意见稿。

    经广泛征求意见，收到有关专家的书面意见和建议22份及大量的口头意见和建议.规程编制组经过反复讨论、研究，根据专家的意见进行了必要的补充和修改，于2001年 3月形成了送审稿。

    2001年4月7日在北京通过了由全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会组织的专家审查.根据审查委员会提出的审查意见（见附件），规程编制组对送审稿进行了进一步的完善和补充，现提交上级主管部门批准。

                                       《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》编制组     2001年4月

    主编单位：国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心（冶金工业部建筑研究总院）

    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限公司

    主要起草人：岳清瑞    叶列平    罗苓隆     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  轲    毛星明     沈  琨    顾瑞南    杨勇新    涂庆胜


    1 总则

    1.0.1  为使采用碳纤维片材加固修复混凝土结构技术做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量，特制定本规程。

    1.0.2  本规程适用于房屋和一般构筑物的混凝土结构加固修复设计、施工和验收；铁路工程、公路工程、港口工程和水利水电等工程混凝土结构的加固修复及砌体结构、木结构加固修复中的共性技术问题，可参照本规程的有关规定执行。

    1.0.3  采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构的设计、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和规范的规定。

    1.0.4  采用粘贴碳纤维片材加固修复的混凝土结构，长期使用环境温度不应高于60℃.对处于特殊环境（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，并应采取相应的防护措施。

    1.0.5  采用碳纤维片材加固修复混凝土结构前，应按照国家现行有关标准和规范对原有结构进行检测鉴定或评估。

    1.0.6  采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，应由对该加固修复方法有经验的设计人员进行设计，并应由专业施工队伍进行施工。

    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）碳纤维布为连续碳纤维单向或多向排列、未经树脂浸渍的布状碳纤维制品。

    2.1.3 碳纤维板  （Carbon Fiber Plate）碳纤维板为连续碳纤维单向或多向排列、并经树脂浸溃固化的板状碳纤维制品。

    2.1.4  底层树脂  （Primer）用于基底处理的树脂。

    2.1.5 找平材料  （Putty Fillers）用于对加固构件表面进行找干处理的材料。

    2.1.6 漫溃树脂（ Saturating Resin）用于粘贴井浸透碳纤维布的树脂。

    2.1.7 粘结树脂  （Adhesives）用于粘贴碳纤维板的树脂。

    3  材  料

    3.1  材料种类及一般要求

    3.1.1  采用粘贴碳纤维片材对混凝土结构进行加固修复时，应使用碳纤维片材、配套树脂类粘结材料及表面防护材料．

    3.1.2  加固修复用材料应具有产品合格证和质检部门的产品性能检测报告：碳纤维片材及配套树脂类粘结材料应具有符合本规程第3.3节规定的物理力学性能指标：配套树脂类粘结材料还应提供耐久性能指标及施工和使用环境要求。

    3.1.3  混凝上、钢筋及其它材料的有关设计指标应按国家现行有关标准和规范采用。

    3.1.4  本规程所列碳纤维片材的性能指标是对单向碳纤维片材的要求，双向或多向碳纤维片材的指标要求可以参照执行。

    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积计算，净截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为碳纤维布的单位面积质量除以碳纤维密度；坦纤维板的性能指标应按板的截面（含树脂）面积计算，截面（含树脂）面积取实测厚度乘以宽度。

    3.2.2 碳纤维片材的主要力学性能指标要求

性能	碳纤维布	碳纤维板
抗拉强度标准值f_cfk	≥3000MPa	≥2000MPa
弹性模量E_cf	≥2.1×10⁵MPa	≥1.4×10⁵MPa
伸长率	≥1.4％	≥1.4％

    3.2.3 碳纤维片材的主要力学性能只要参照GB/T 3354-1999《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》测定。

    3.2.4 单层纤维布单位面积碳纤维质量不宜低于150g/m²；不宜高于450g/m²，在施工质量有可靠保证时，单层碳纤维布单位面积碳纤维质量可提高到600g/m²。

    3.2.5 碳纤维板的厚度不宜大于2.0mm，宽度不宜大于200mm，纤维体积不宜小于60%。

    3.3 配套树脂类粘结材料

    3.3.1 采用探险为片材对混凝土结构进行加固修复时，应采用配套底层树脂、找平材料、浸渍树脂和粘结树脂。

    3.2.2 配套树脂类粘结材料的主要性能指标应满足下列表中的要求：

    表3.3.2-1 底层树脂性能指标

性能	性能指标要求	试验方法
正拉粘结强度	≥2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉强度的标准值f_tk	附录A

表3.3.2-2 找平材料性能指标

性能	性能指标要求	试验方法
正拉粘结强度	≥2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉强度的标准值f_tk	附录A

表3.3.2-3 浸渍树脂和粘结树脂性能指标

性能	性能指标要求	试验方法
拉伸剪切强度	≥10MPa	GB 7124-86
拉伸强度	≥30MPa
压缩强度	≥70MPa	GB/T 2569-1995
弯曲强度	≥40MPa	GB/T 2570-1995
正拉粘结强度	≥2.5MPa且不小于被加固混凝土抗拉强度的标准值f_tk	附录A
弹性模量	≥1500MPa	GB/T 2568-1995
伸长率	≥1.5％	GB/T 2568-1995

    3.3.3 配套树脂类粘结材料应按附录A进行粘结性能实验，要求正拉粘结强度不小于2.5MPa，且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值ftk。配套树脂类粘结材料应参照GB/T14522-93《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速实验方法》规定的环境条件进行耐久性检验，经2000小时的加速老化后，按附录A进行正拉粘结强度试验，要求粘结强度不明显降低。

    3.4 表面防护材料

    3.4.1 对已加固修复完的结构表面应进行防护处理，表面防护材料应与浸渍树脂或粘结树脂可靠粘结。

    3.4.2 选用的防火材料及其处理方法应使加固后建筑物达到要求的防火等级。

    3.4.3 当被加固结构处于其它特殊环境时，应根据具体情况选择有效的防护材料。

    4.1.1  粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构应由热悉该技术施工工艺的专业施]完成，井应有加固修复方案和施工技术措施。

    4.1.2  施工必须遵循下列工序进行：

    （1）  施工准备；
    （2）  混凝土表面处理；
    （3）  配制并涂刷底层树脂；
    （4）  配制找平材料并对不平整处修复处；
    （5）  配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂；
    （6）  粘贴碳纤维片材；
    （7）  表面防护。

    4.1.3  施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度环境温度低于5℃时，应使用适用于低温环境的配套树脂或采用升温处理措施。

    4.1.4  施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。

    4.1.5  在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。

    4.1.6  树脂配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容20中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污及杂质.应根据现场实际环境温度决定树脂的每次拌合量，并按使用要求严格控制使用时间。

    4.2  施工准备

    4.2.1  应认真阅读设计施工图。

    4.2.2  应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际状况，拟定施工方案和施工计划。

    4.2.3  应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。

    4.3  表面处理

    4.3.1  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，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。

    4.3.2  应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。

    4.3.3  被粘贴混凝土表面应打窘平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面.转角粘贴处要进行导角处理井打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。

    4.3.4  混凝土表面应清理干净并保持干燥。

    4.4  涂刷底层树脂

    4.4.1  应按产品供应商提供的工艺规定配制底层树脂。

    4.4.2  应用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。应在树脂表面指触于燥后立即进行下一步工序施工。

    4.5  找平处理

    4.5.1  应技产品供应商提供的工艺规定配制找平材料。

    4.5 2  应对混凝土表面凹陷部位用找干材料填补平整，且不应有楞角。

    4.5.3  转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径应不小于20mm。

    4.5.4  应在找平材料表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。

    4.6  粘贴碳纤维片材

    4.6.1  粘贴碳纤维布应符合下列要求：

    （1）  按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；
    （2）  应按产品供应商提供的工艺规定配制漫渍树脂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，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布.滚压时不得损伤碳纤维布；
    （4）  多层粘贴重复上述步骤，应在纤维表面浸渍树脂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树脂。

    4.6.2  应按下列步骤粘贴碳纤维板：

    （1）  应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板，按产品供应商提供的工艺规定配制粘结树脂；
    （2）  将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层碳纤维板两面均应擦拭干净；
    （3）  擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈突起状，平均厚度不小于2mm；
    （4）  将涂有粘结树脂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，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞.当平行粘贴多条碳纤维板时，两板之间空隙应不小于5mm；
    （5）  需粘贴两层碳纤维板时，应连续粘贴。如不能立即粘贴，再开始粘贴前应对底层碳纤维板重新做好清洁工作。

    4.7  表面防护

    4.7.1  当需要做表面防护时，应按有关规范的规定处理，并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。

    4.8  施工安全及注意事项

    4.8.1  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及电源，或采取可靠的防护措施。

    4.8.2  施工过程中应避免碳纤维片材的弯折。

    4.8.3  碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。

    4.8.4  树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。

    4.8.5  现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。

    5  检验与验收

    5.0.1  在开始施工之前，应确认碳纤维片材及配套树脂类粘结材料的产品合格证，产品质量出厂检验报告，各项性能指标应符合本规程第3.1节、第3.2节、第3.3节规定的要求。

    5.0.2  采用碳纤维片材及配套树脂类粘结材料对混凝土结构进行加固修复时，应严格按本规程第5章有关条款进行各工序隐蔽工程检验与验收。如施工质量不能满足本规程第5章有关条款要求时，应立即采取补救措施或返工。

    5.0.3  碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量，位置偏差应不大于l0mm。

    5.0.4  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来检查，总有效粘结面积不应低于95%.当碳纤维布的空鼓面积小于10，000mm²时，可采用针管注胶的方式进行补救.空鼓面积大于10，000mm²时，宜将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等量的碳纤维片材，搭接长度应不小于l00m。

    5.0.5  必要时应按附录月方法对施工质量进行现场检验。

    5.0.6  必要时可对碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场取样检验。

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