碳纤维布加固施工的步骤.docx
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碳纤维布加固施工的步骤
碳纤维布加固施工的步骤：
1、剔除构件需加固部位的装饰层，并清理干净；
2、涂刷底胶；
3、用胶泥将加固构件表面的孔洞修补平整；
4、涂刷面胶；
5、粘贴碳纤维布；
6、涂刷面胶，如需粘贴多层碳布重复4-6步骤；
7、表面装修或防火处理。
碳纤维布加固修复混凝土结构技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，起到结构补强和抗震加固的作用。
广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固，以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。
碳纤维布加固梁试验报告：
受上海同砼碳纤维布有限公司的委托，对用其生产的“同砼”牌碳纤维布加固的四根钢筋混凝土梁，进行静载试验，试验梁的加固工作在试验室内进行，为了与实际加固施工现场加固操作相一致，操作人员上仰操作，加固操作程序为：
打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。
四根试验梁（L-1,L-2a,L-2b,L-3）的截面特性见表1，试验梁浇筑日期：
99年10月21－22日，水泥：
砂：
石子＝26：
48：
97；贴碳纤维布日期：
99年11月16日；静载破坏试验日期：
99年11月18日－11月21日。
一、加荷装置示意
二、材料性能
混凝土、钢筋的材料性能见表1。
碳纤维布的规格：
0.1mm×45mm,极限抗拉强度：
3600Mpa。
三、试验结果
１、破坏特性：
三根（L－2a，L－2b,L－3）贴碳纤维布梁的破坏为：
碳纤维布的拉断；
一根（L－1）没有采用加固措施试验梁的破坏为：
受拉钢筋屈服破坏。
２、加固效果对比
计算结果见表1
四、结论
１、加固后的试验梁，皆由于碳纤维布的拉断而破坏，说明粘结性能良好，加固方法可靠，能
够满足结构设计要求。
２、加固后试验梁的截面破坏弯矩，比加固前试验梁的截面破坏计算弯矩提高42-61％，说明加固效果明显。
表1.试验梁截面特性及试验结果
试验梁编号
截面
b×h
（mm×mm）
立方体强度MPa
As（As’=0）
mm×mm
as
钢筋屈服强度
fy（Mpa）
钢筋极限强度
fy（Mpa）
梁截面极限弯矩
Mu（KN-m）
未加固截面计算极限弯矩
Mj（KN-m）
粘贴
层数
×
条数
加固后截面计算极限弯矩
Mj（KN-m）
截面极限强度
提高率%
破坏
特性
L-1
150×250
226
21
285
410
无
－
0
钢筋屈服
L-2a
150×250
226
21
285
410
单层×2
碳纤维
拉断
L-2b
150×250
226
21
285
410
单层×2
碳纤维
拉断
L-3
150×250
226
21
285
410
双层×2
碳纤维
拉断
碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究
一、试验研究目的和内容
国内有关科研单位和高等院校对碳纤维布加固钢筋混凝土梁和柱等构件进行试验研究，试验实证碳纤维布加固钢筋混凝土构件对防止斜裂缝开展、提高受剪承载力、改善构件延性具有良好的效果。
但对在现有荷载作用下钢筋混凝土短柱进行碳纤维布加固的抗震性能试验研究尚未见诸报道。
本课题针对现有荷载作用下钢筋混凝土短柱进行碳纤维布加固的抗震性能试验研究，为推广碳纤维加固修补技术在我国的应用和制定有关规程提供试验依据。
其具体研究内容如下：
1、研究碳纤维布加固钢筋混凝土短柱对其延性影响的变化规律。
2、研究在不同轴压比作用下碳纤维布加固钢筋混凝土短柱抗震性能的影响。
3、箍筋加密短柱与外包碳纤维布加固钢筋混凝土短柱相比，以研究碳纤维织物的包裹层数。
4、通过沿柱粘贴应变片，测定不同高度的碳纤维布的应变，根据非弹性应变的出现范围，确定塑性铰区出现的高度，以便提出柱的加固高度。
5、对比加载顺序不同对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱延性性能的影响。
6、通过测得荷载——位移曲线分析各种情况下构件延性的变化规律及其斜截面受剪承载力的提高状况。
二、试件设计
表1试件参数
试件
编号
纵筋
箍筋
加固量
碳纤维配
箍特征值
CFS
配箍
特征值
V
试验
轴压比
nt
轴力
（KN）
加载顺序
VH1
420
φ8@80
———
———
766
竖载—水平载（对比柱）
CVH1
420
φ8@80
整柱连续粘贴三层CFS
766
加固—竖载—水平载
CVH2
420
φ8@80
908
加固—竖载—水平载
CVH3
422
φ8@80
998
加固—竖载—水平载
SVH1
422
φ8@60
766
加密—竖载—水平载
VCH1
420
φ8@80
766
竖载—加固—水平载
图1、试件详图
三、加固方案
本次实验共设计了六个悬臂柱试件，除了VH1试件作为对比柱、不粘贴任何碳纤维以外，其它五个试件均在柱高全范围内粘贴三层碳纤维布，碳纤维布采用上海同砼碳纤维布有限公司的T700碳纤维单向碳纤维布。
采用封闭式连续粘贴，纤维方向与柱轴线方向垂直。
纤维布与混凝土之间、纤维布与纤维布之间都涂有环氧树脂胶，纤维布缠裹三层后搭接10mm，缠裹布过程如下图所示。
图2、纤维布
四、试验装置
图3、试验装置
五、试验结果
（a）试件VH1（b）试件VCH1
图4、破坏形态
图5、滞回曲线
表2主要试验结果
试件编号
加载方向
开裂荷载Pcr（KN）
屈服荷载及位移
最大荷载及位移
极限荷载及位移
延性率
y
破坏形态
PY（KN）
Y（mm）
Pmax（KN）
max（mm）
Pu（KN）
u（KN）
VH1
正
160
242
290
257
剪切粘结破坏
负
247
312
260
CVH1
正
无法观察
311
335
213
剪压破坏
负
325
3
389
----
----
CVH2
正
363
4
426
----
----
剪压破坏
负
346
408
280
CVH3
正
369
440
361
剪压破坏
负
384
463
----
----
SVH1
正
380
456
15
365
弯曲破坏
负
400
479
15
----
----
VCH1
正
309
332
241
剪切粘结破坏
负
320
354
----
----
六、结论
通过对6根碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究，得出以下结论：
（1）采用碳纤维加固钢筋混凝土短柱，可防止斜裂缝出现或限制斜裂缝开展，显著提高柱的受剪承载力。
（2）碳纤维布加固混凝土柱的破坏具有一定的突然性，但破坏前有声音预兆，使破坏具有可预测性。
（3）先包碳纤维再加轴力，碳纤维对柱的约束更为有效，对柱的抗剪强度的提高幅度较大。
（4）碳纤维加固钢筋混凝土短柱在反复荷载作用下的荷载—位移滞回曲线是稳定的，与普通混凝土柱相比，具有良好的耗能能力及更小的强度退化。
七、主要参考文献
[1]岳清瑞,陈小兵,牟宏远.碳纤维材料（CFRP）加固修补混凝土结构新技术.工业建筑.1998,s28（11）。
[2]叶列平等.碳纤维布加固混凝土柱的的斜截面受剪承载力计算.建筑结构学报.2000,21
（2）。
[3]蔡卫东.碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究.天津大学硕士学位论文.2001。
碳纤维布加固修补结构施工及验收规范
主编单位：
同济大学
总则
第1.0.1条碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的加固技术，主要用于混凝土结构的加固与修补工程。
为
确保该项技术应用的工程质量，提高施工管理水平，特制订本规范。
第条本规范适用于因设计或施工不当、材料质量不符合要求、使用功能改变、遭受灾害以及耐久性原
因而需对钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构进行加固修补的施工及验收。
第条加固修补所使用的碳纤维布和胶粘剂，应按设计要求选用，并应符合现行材料标准的规定。
对材
料质量发生怀疑时，应进行抽样检查，合格后方可使用。
第1.0.4条碳纤维布加固修补施工的环境温度，应按胶粘剂产品说明要求。
第条碳纤维布加固修补施工安全技术、劳动保护、防火、防毒等的要求，应按国家现行的有关规范执
行。
其材料堆放应注意安全防火。
胶粘剂的配置
第2.0.1条将原材料按不同配合比称量准确，分别配置底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。
先将稀释剂加入聚
合物主料内搅拌均匀，再将填料加入继续搅拌至均匀，最后加入固化剂，充分搅拌后即可使用。
第条配置胶料时应注意以下事项：
底涂胶料每次配置量以1－2公斤为宜；整平胶料每次配置量以
－1公斤为宜；粘结胶料每次配置量以1－2公斤为宜。
第条所有胶料要求于1小时内施工完毕。
施工要求
第一节施工操作顺序
基底处理
１、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，
对较大面积的劣质层，在剔除后应用
聚合物水泥砂浆进行修复。
２、裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。
３、用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打
磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R310mm）。
４、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
涂底胶
１、按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格
控制使用时间。
２、用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等
胶固化后（固化时间视现场气温定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），再进行下一道工序。
用整平胶料找平
1、混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补
，尽量减少高差。
2、转角的处理，应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于10mm。
3、整平胶料须固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），方可再进行
下一道工序。
粘贴碳纤维布
１、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在3m以内。
２、配置、搅拌粘贴胶料，然后用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。
３、用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使碳纤
维布充分浸润胶料。
多层粘贴应重复以上步骤，待纤维表面指触感干燥为宜，方可进行下一层碳纤维布
的粘贴。
４、在最外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。
第二节施工构造要求
第3.2.1条基层混凝土强度不低于C15。
第条碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm。
第3.2.3条碳纤维布的端部在必要时应采取相应的附加措施，如采取钢板固定等。
第条粘贴碳纤维布应尽量避开障碍物，如遇无法清除的障碍物而需截断时，在截断部位要予以适当处
理，具体措施应视不同情况而定。
第四章施工安全措施
第4.0.1条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。
第条碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射。
第条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。
第条配置及使用胶的场所必须保持良好的通风。
第五章施工温度要求
施工现场的气温是影响施工的一个重要因素，根据工艺要求，现场气温应大于等于5℃，如果气温低于5℃，应使用适于低温的特殊胶种或采取其它加温处理措施，如气温长时间低于5℃，应暂停施工。
第六章工程验收
第6.0.1条工程验收时必须有碳纤维及其配套胶料厂家所提供的材料检验证明。
第条每一道工序结束后均应按工艺要求进行检验，作好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返
工。
第6.0.3条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，以回声来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实现象，应采取针管注胶的方法进
行补救。
若粘结面积小于90％，则判定为粘结无效，需重新施工。
第条对于碳纤维布粘贴面积在1000m2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。
碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议
同济大学土木工程学院
屈文俊张誉
上海同砼碳纤维布有限公司
曹玉明张鹏飞
摘要：
碳纤维加固混凝土梁的计算理论和施工操作规范，是碳纤维加固混凝土梁走向规范化和科学化的基础
。
本文依据三根粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯试验，建议了碳纤维加固混凝土梁的抗弯强度计算方法
，依实际施工经验，提出了碳纤维布加固混凝土梁的施工规程建议。
关键词：
碳纤维布加固梁，抗弯强度，施工规程
前言：
混凝土结构工程新千年所面临的主要问题之一是：
既有混凝土结构的加固和修复。
粘贴碳纤维布加固技术，是近十年在日本首先应用和发展的，已有一千多个工程实例。
该方法的主要优点表现在：
1、性能稳定，一般无腐蚀问题。
2、重量轻，不增加结构静载。
3、强度高。
4、容易手工操作，不需专门机械设备。
5、施工无灰尘和噪声污染，并可不间断生产运营。
目前，在我国已有不少单位在研究碳纤维粘贴布的计算方法，已有不少工程实例。
同济大学在接收生产任务的同时，针对性地做了一系列试验，如环向粘贴碳纤维布间接提高柱的抗压承载能力试验，加固混凝土梁的抗弯试验和抗剪试验，为工程应用起到指导作用。
本文的主要目的是探讨粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯计算方法以及总结粘贴碳纤维布的施工操作方法。
试验研究：
在同济大学建工系结构试验室进行了三根梁的试验，其中二根梁贴碳纤维布加固，为对比试验，一根梁没有粘贴碳纤维布。
三根试验梁（L-1，L-2a，L-2b）的截面特性见表1，试验梁浇筑日期：
99年10月21-22日，水泥：
砂：
石子=26：
48：
97；贴碳纤维布日期：
99年11月16日；
碳纤维布为上海同砼碳纤维布有限公司生产的“同砼”牌无纺单向碳纤维布，试验梁的加固工作在试验室内进行，为了与实际加固施工现场操作相一致，操作人员上仰操作，加固操作程序为：
打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。
静载试验日期：
99年11月18-11月21日
（一）、加荷装置示意
（二）、材料性能
混凝土、钢筋的材料性能见表1。
碳纤维布的规格：
×45mm,极限抗拉强度：
3600Mpa,弹性模量
235Gpa。
（三）、试验结果
１、破坏特性：
二根（L-2a，L-2b）贴碳纤维布梁的破坏为：
受拉钢筋首先屈服，而后加固梁表现出较大的塑性，最后碳纤维布拉断；一根（L-1）没有采用加固措施试验梁的破坏为：
受拉钢筋屈服破坏。
２、加固效果对比
计算结果见表1。
３、P-δ曲线
图2.荷载-跨中挠度曲线
表1.试验梁截面特性及试验结果
试验梁编号
截面b×h（mm×mm）
立方体强度MPa
As（As’=0）mm×mm
as
钢筋屈服强度fy（Mpa）
钢筋极限强度fy（Mpa）
梁截面极限弯矩Mu（KN-m）
未加固截面计算极限弯矩Mj1（KN-m）
粘贴层数×条数
加固后截面计算极限弯矩Mj2（KN-m）
截面极限强度提高率%
Mu/Mj2
破坏特性
L-1
150×250
226
21
285
410
无
－
0
钢筋屈服
L-2a
150×250
226
21
285
410
单层
碳纤维拉断
L-2b
150×250
226
21
285
410
单层
碳纤维拉断
（四）结论
１、加固后的试验梁，皆由于碳纤维布的拉断而破坏，说明粘结性能良好，加固方法可靠，能够满足结构设
计要求。
２、加固后试验梁的截面破坏弯矩，比加固前试验梁的截面破坏计算弯矩提高%，说明加固效果明
显。
３、碳纤维的弹性模量与钢筋相近，但由于其强度高，充分发挥碳纤维的强度需要较大的应变。
１、碳纤维布加固梁抗弯强度计算
依据加固试验梁的破坏特性，在极限状态下，受拉钢筋屈服，破坏由碳纤维拉断诱发，参照现行混凝土
结构设计规范抗弯设计计算的基本原理，假定:
１、混凝土梁受弯后，变形规律符合平截面；
２、钢筋为理想弹塑性材料;
３、混凝土的应力-应变关系采用《混凝土结构设计规范》所建议的关系式；在极限状态下，受压区混凝土
应力等效为矩形应力块，应力强度为混凝土的弯曲抗压强度;
４、忽略混凝土的抗拉强度;
５、在极限状态下，碳纤维的应力达抗拉设计强度。
在极限状态下,加固梁的截面应力图由图3所示。
图3.极限状态下截面应力图
图中，Mu—截面极限弯矩;As,As’—受拉受压钢筋面积，fY,fY’—钢筋抗拉、抗压设计强度：
ACF—碳纤维截面面积；fCF—碳纤维的抗拉设计强度，建议取极限抗拉强度的倍。
图3所示截面的平衡方程为：
ΣFx=0
Asfy+AcFfcf-A’sf’y-bxfcm=0
（1）
ΣMAS（F）=0
M=bxfcm（ho-x/2）+A’sf’y（ho-a’s）+AcFfcFas
（2）
将试验梁材料的实际强度代入
（1）和
（2），可计算出梁的极限破坏弯矩，见表1。
实际梁截面破坏弯矩Mu与加固后截面计算极限弯矩比值的平均数为，说明计算方法可靠。
四、碳纤维布加固修补结构施工及验收建议
总则
第1.0.1条碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的加固技术，主要用于混凝土结构的加固与修补工程。
为
确保该项技术应用的工程质量，提高施工管理水平，特制订本规范。
第条本规范适用于因设计或施工不当、材料质量不符合要求、使用功能改变、遭受灾害以及耐久性原
因而需对钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构进行加固修补的施工及验收。
第1.0.3条加固修补所使用的碳纤维布和胶粘剂，应按设计要求选用，并应符合现行材料标准的规定。
对材
料质量发生怀疑时，应进行抽样检查，合格后方可使用。
第条碳纤维布加固修补施工的环境温度，应按胶粘剂产品说明要求。
第条碳纤维布加固修补施工安全技术、劳动保护、防火、防毒等的要求，应按国家现行的有关规范执
行。
其材料堆放应注意安全防火。
胶粘剂的配置
第2.0.1条将原材料按不同配合比称量准确，分别配置底涂胶料、整平胶料及粘结胶料。
先将稀释剂加入聚合物主料内搅拌均匀，再将填料加入继续搅拌至均匀，最后加入固化剂，充分搅拌后即可使用。
第条配置胶料时应注意以下事项：
底涂胶料每次配置量以1－2公斤为宜；整平胶料每次配置量以－1公斤为宜；粘结胶料每次配置量以1－2公斤为宜。
第条所有胶料要求于1小时内施工完毕。
施工要求
第一节施工操作顺序
基底处理
1、混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除，对较大面积的劣
质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。
2、裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。
3、用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R320mm）。
4、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
涂底胶
1、按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。
2、用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），再进行下一道工序。
用整平胶料找平
1、混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用整平胶料填补，尽量减少高差。
2、转角的处理，应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于10mm。
3、整平胶料须固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），方可再进行下一道工序。
粘贴碳纤维布
1、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在3m以内。
2、配置、搅拌粘贴胶料，然后用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。
3、用特制光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使碳纤维布充分浸润胶料。
多层粘贴应重复以上步骤，待纤维表面指触感干燥为宜，方可进行下一层碳纤维布的粘贴。
4、在最外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。
第二节施工构造要求
第3.2.1条基层混凝土强度不低于C15。
第条碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm。
第条碳纤维布的端部在必要时应采取相应的附加措施，如采取钢板固定等。
第条粘贴碳纤维布应尽量避开障碍物，如遇无法清除的障碍物而需截断时，在截断部位要予以适当处理，具体措施应视不同情况而定。
施工安全措施
第4.0.1条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。
第条碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射。
第条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。
第条配置及使用胶的场所必须保持良好的通风。
施工温度要求
施工现场的气温是影响施工的一个重要因素，根据工艺要求，现场气温应350C，如果气温低于50C，应使用适于低温的特殊胶种或采取其它加温处理措施，如气温长时间低于50C，应暂停施工。
工程验收
第6.0.1条工程验收时必须有碳纤维及其配套胶料厂家所提供的材料检验证明。
第条每一道工序结束后均应按工艺要求进行检验，作好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。
第条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，以回声来判
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