【導(dǎo)讀】標(biāo)準(zhǔn)編制計劃的函》的要求，制訂本規(guī)程。本規(guī)程是在總結(jié)近年來國內(nèi)各高校和科研單位的研究成果以及各設(shè)計、施工單位采用碳纖。程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)試點工作的通知》要求，現(xiàn)批準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，本規(guī)程由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。京市海淀區(qū)西土城路33號中冶集團建筑研究總院內(nèi)，郵編：100088）負(fù)責(zé)解釋?，F(xiàn)需要修改或補充之外，請將意見和資料徑寄解釋單位。尚應(yīng)遵守國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。采用碳纖維片材加固的混凝土結(jié)構(gòu)，長期使用的環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。的規(guī)定，并采取相應(yīng)的防護措施。并由專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工。碳纖維布和碳纖維板的總稱。連續(xù)碳纖維單向或多向排列，未經(jīng)樹脂浸漬的布狀制品。用于對加固構(gòu)件表面進(jìn)行找平處理的材料。用于粘貼并浸透碳纖維布的樹脂。εcfv——達(dá)到受剪承載能力極限狀態(tài)時碳纖維片材的應(yīng)變。fcfk——碳纖維片材的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值；fcf——碳纖維片材的抗拉強度設(shè)計值；[εcf]——碳纖維片材的允許拉應(yīng)變；

　　

【正文】 用后，仍可承受拉力。 碳纖維片材應(yīng)采用配套樹脂類粘結(jié)材料粘貼于構(gòu)件表面，在構(gòu)件受力過程中應(yīng)與構(gòu)件保持變形協(xié)調(diào)。應(yīng)采取措施保證不發(fā)生因粘貼面過早剝離而導(dǎo)致加固效果顯著降低。本規(guī)程的設(shè)計計算方法均基于這一前提建立。 到目前為止 ，碳纖維片材對混凝土受彎構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固研究和應(yīng)用最多，相應(yīng)的計算理論也較成熟，故本規(guī)程列出了這三種加固方法的設(shè)計計算方法和構(gòu)造規(guī)定。受彎加固是指為提高受彎構(gòu)件正截面承載力而進(jìn)行的加固；受剪加固是指為提高受彎構(gòu)件斜截面承載力而進(jìn)行的加固；抗震加固是指為提高構(gòu)件的抗震性能而進(jìn)行的加固。在受彎加固時，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致；在受剪加固時，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與混凝土中主拉應(yīng)力方向一致，但為了施工方便，建議采用碳纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直；抗震加固時，應(yīng)使碳纖維布封 閉纏繞在柱上，以較好地提高抗震性能。除此以外，碳纖維片材也可沿構(gòu)件軸向粘貼對受拉構(gòu)件加固，或沿構(gòu)件環(huán)向粘貼對軸心受壓構(gòu)件加固。在受彎加固時，也可采用對碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力的方法提高加固效果。碳纖維片材也可用于剪力墻、殼體、筒倉、煙囪等特種結(jié)構(gòu)的加固。這些加固方法雖有研究表明是有效的，但相應(yīng)計算理論和方法的研究尚不充分，應(yīng)用也較少，故暫未列入本規(guī)程。實際應(yīng)用中，當(dāng)有可靠依據(jù)時，可采用這種加固方法。 本規(guī)程主要針對房屋建筑和一般構(gòu)筑物中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固，主要根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 GB50068 采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法確定有關(guān)的加固計算方法，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范相協(xié)調(diào)。為保證加固后結(jié)構(gòu)的可靠性，應(yīng)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在碳纖維片材加固失效的情況下不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)倒塌等嚴(yán)重破壞。 試驗研究表明，碳纖維片材加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件有多種破壞形態(tài)，除了與普通混凝土構(gòu)件相同的以外，還有一些特殊的破壞形態(tài)，如碳纖維片材的剝離破壞等。采用這種加固方法，構(gòu)件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時，碳纖維片材的抗拉強度往往不能完全發(fā)揮，此時應(yīng)以達(dá)到極限狀態(tài)時碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來確定其承載力。同時，由于碳纖維片材在最終拉 斷時表現(xiàn)出明顯的脆性，因此即使構(gòu)件破壞時碳纖維片材可以達(dá)到其極限抗拉強度，也應(yīng)選擇小于其極限拉應(yīng)變的允許拉應(yīng)變作為設(shè)計極限狀態(tài)的標(biāo)志，以保證足夠的可靠度。 本規(guī)程規(guī)定的產(chǎn)品性能是最低要求，具體的規(guī)定可參見有關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)廠提供的產(chǎn)品性能必須滿足本規(guī)程的規(guī)定，方可在工程中應(yīng)用。 一般情況下，對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固是局部的。加固后結(jié)構(gòu)體系可能有所改變，因此加固設(shè)計中應(yīng)進(jìn)行驗算，以保證不發(fā)生危險的脆性破壞。例如，在受彎加固后應(yīng)避免剪切破壞先于受彎破壞發(fā)生等。 研究表明，當(dāng)加固前 構(gòu)件計算所受的初始彎距小于其受彎承載力的 20%時，初始彎距的作用不大，可以忽略二次受力的影響。 在實際工程中，某些結(jié)構(gòu)的混凝土強度可能低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求的最低強度等級。如果結(jié)構(gòu)混凝土強度過低，則與碳纖維片材的粘結(jié)強度也較低，易發(fā)生脆性顯著的剝離破壞，碳纖維片材就不能充分發(fā)揮作用，因此本條規(guī)定了被加固結(jié)構(gòu)混凝土強度的最低等級。而對于封閉粘貼碳纖維片材的約束混凝土，當(dāng)封閉碳纖維片材的搭接構(gòu)造滿足本規(guī)程的規(guī)定時，約束混凝土的抗壓強度可以得到提高，故被加固結(jié)構(gòu)的混凝土最低強度等級可放寬至 C10。 一般構(gòu)造要求 碳纖維片材沿其纖維方向彎折時會導(dǎo)致應(yīng)力集中和纖維絲折斷，影響強度發(fā)揮。根據(jù)試驗研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于 20mm 時，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強度基本上不受影響。對于彈性模量較高的碳纖維片材，如要求碳纖維片材強度不受影響，則轉(zhuǎn)角處的曲率半徑應(yīng)該更大。曲率半徑的大小與碳纖維片材的彈性模量高低有關(guān)，因缺少試驗資料，本規(guī)程未作明確規(guī)定。 試驗研究表明，當(dāng)單位面積碳纖維質(zhì)量不超過 450g/㎡，碳纖維布沿受 力方向的搭接長度不小于 100mm 時，破壞不會發(fā)生在搭接位置。當(dāng)單位面積碳纖維質(zhì)量超過 450g/㎡時，尚應(yīng)通過試驗研究確定碳纖維布搭接長度。碳纖維布的搭接位置相互錯開是為了施工方便。有資料表明，在施工質(zhì)量有保證時，碳纖維布的斷裂或破壞一般不會發(fā)生在搭接處。 附加錨固措施是指，將鋼板或角鋼等先粘貼在碳纖維片材外表，再用錨栓錨固于混凝土中，錨栓的數(shù)量及布置方式應(yīng)根據(jù)錨固區(qū)受力大小確定。鋼板壓條厚度不宜小于 3mm，錨栓規(guī)格不宜小于 M6。設(shè)計時尚應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對加固效果的影 響。 受彎加固 國內(nèi)外的試驗研究表明，在受彎構(gòu)件的受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，截面應(yīng)變分布仍符合平截面假定。為防止碳纖維片材最終發(fā)生脆性拉斷破壞，所采用的允許拉應(yīng)變 [ε cf]一般為設(shè)計極限拉應(yīng)變ε cfu的 2/3；同時根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 GB50010 對構(gòu)件塑性變形的控制條件， [ε cf]且不應(yīng)大于 。 碳纖維片材從受載至拉斷，均表現(xiàn)為線彈性。 采用粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，構(gòu)件的破壞形態(tài)主要 有以下幾種： 1. 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓壞，此時碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變 [ε cf]； 2. 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過其允許拉應(yīng)變 [ε cf]并達(dá)到極限拉應(yīng)變而拉斷，此時受壓區(qū)混凝土尚未壓壞； 3. 因加固量過大，在受拉鋼筋達(dá)到屈服前受壓區(qū)混凝土先壓壞 4. 在達(dá)到正截面極限承載能力前，碳纖維片材與混凝土發(fā)生剝離破壞。 對受彎加固，按前兩種破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計計算。對第 3 種破壞形態(tài)，可通過控制加固量上限來避免發(fā)生。本規(guī)程第 條第 1 款規(guī)定的受壓區(qū)高度 x 不大于 bh0，即可控制不發(fā)生第 3 種破壞 形態(tài)。第 4 種破壞形態(tài)屬于脆性破壞，此時碳纖維片材中的應(yīng)力很小，必須避免，一般通過構(gòu)造或錨固措施予以保證。本規(guī)程第 條第 4 款為應(yīng)用本條計算公式的前提條件，其構(gòu)造應(yīng)符合本規(guī)程第 條和第 條的規(guī)定。 本條第 1 款為第 1 種破壞形態(tài)的受彎承載能力計算公式。公式（ ）從對受拉鋼筋截面形心取矩的力矩平衡方程得到，公式（ ）為力平衡方程，公式（ ）是按平截面假定得到。 本條第 2 款、第 3 款為第 2 種破壞形態(tài)的受彎承載力近似計算公式，此時受壓區(qū)高度很小。第 2 款中，偏于安全 地對受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變且碳纖維片材同時達(dá)到允許拉應(yīng)變的界限狀態(tài)時的受壓區(qū)合力作用點取矩，并取碳纖維片材的應(yīng)變?yōu)樵试S拉應(yīng)變，即得公式（ ）。第 3 款中，對受壓鋼筋合力作用點取矩，并認(rèn)為受壓鋼筋合力作用點與受壓區(qū)混凝土合力作用點重合，即得公式（ ）。 由于被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級一般較低，故本規(guī)程對受彎承載立計算公式中的等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)，未考慮高強混凝土的影響。 根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在正常使用階段受壓區(qū)邊緣混凝土和受拉鋼筋的應(yīng)變計算公式，按平截面假定可確定加 固前在初始彎矩作用下的混凝土拉應(yīng)變ε i。 根據(jù)計算分析和試驗結(jié)果，當(dāng)初始彎矩 Mi 小于未加固截面受彎承載力的 20%時，二次受力對受彎極限承載力的影響很小，可以不考慮。 限制受壓區(qū)高度 x 不大于 bh0，是為了避免因加固量過大而導(dǎo)致超筋性質(zhì)的脆性破壞。 因為沒有成熟的研究成果，本規(guī)程未給出加固后正常使用階段的裂縫和變形的驗算方法。為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，以及考慮到碳纖維片材的加固應(yīng)用經(jīng)驗尚有不足之處，本規(guī)程對加固后受彎承載力的提高程度作了限制，并對正常使用階段的鋼筋應(yīng)力作了 控制。 在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，仍可按照平截面假定來確定碳纖維片材的應(yīng)變分布，碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變越小，越不能充分發(fā)揮作用，因此限制了碳纖維片材在梁側(cè)面受拉區(qū)的粘貼高度，同時乘以折減系數(shù)來考慮應(yīng)變不均勻分布的影響，以簡化計算。 本條是考慮受彎加固可能引起構(gòu)件受力狀態(tài)改變從而發(fā)生破壞形態(tài)轉(zhuǎn)化，所以，進(jìn)行受彎加固時尚應(yīng)驗算構(gòu)件的受剪承載力。 碳纖維片材與混凝土之間粘結(jié)強度的取值，是根據(jù)國內(nèi)試驗研究結(jié)果和經(jīng)驗并參照國外有關(guān)設(shè)計指南給出的，其中已經(jīng) 考慮了施工現(xiàn)場與實驗室的施工質(zhì)量差別、粘結(jié)界面上拉應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用等因素的影響。由于試驗數(shù)據(jù)還不足，且碳纖維板與混凝土的粘結(jié)強度低于碳纖維布與混凝土的粘結(jié)強度，因此規(guī)程中給出的粘結(jié)強度值是偏于保守的，且暫時沒有考慮粘結(jié)強度與混凝土強度等級的關(guān)系，并建議設(shè)計中將碳纖維片材延伸至支座邊緣。 構(gòu)造規(guī)定系根據(jù)試驗研究結(jié)果和工程經(jīng)驗給出的。 在對負(fù)彎距區(qū)進(jìn)行加固時，由于靠近梁肋處粘貼的碳纖維片材可以較充分地發(fā)揮作用，而遠(yuǎn)離梁肋的碳纖維片材作用較小，故限制了碳纖維片材的粘貼范圍。 由于碳纖維片材在柱端錨固困難，故通常不采用碳纖維片材對柱端進(jìn)行正截面承載力加固。本條所述是指對柱中部正截面承載力的加固。當(dāng)被加固位置的碳纖維片材有可靠錨固時，加固后的承載力計算可按截面應(yīng)變符合平截面假定，參照本規(guī)程第 條的方法進(jìn)行。 受剪加固 、 碳纖維片材的受剪承載力是根據(jù)加固后構(gòu)件達(dá)到最大受剪承載力時碳纖維片材的應(yīng)變發(fā)揮程度確定的。公式（ ）和公式（ ）是根據(jù)國內(nèi)外的試驗結(jié) 果分析，并參照美國 ACI 的有關(guān)設(shè)計指南給出的。對于鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取封閉式粘貼，此時， φ取 1，如不能封閉粘貼，不宜采用碳纖維片材加固。 本章的受剪計算公式均是按碳纖維片材纖維方向與構(gòu)件軸向垂直的情況給出的。也可采用其它粘貼方向，但受剪計算公式應(yīng)作相應(yīng)改變。 U 形粘貼和側(cè)面站體餓易發(fā)生剝離破壞，影響碳纖維片材加固作用的發(fā)揮，故應(yīng)優(yōu)先采用封閉粘貼形式。當(dāng)采用 U 形粘貼和側(cè)面粘貼時，宜按本條第 4 款的要求設(shè)置水平壓條，以增加粘貼面積，提高抗剝離能力。試驗表明， U 形粘貼如采取了可靠的機械錨固措施， 與封閉粘貼具有同樣的效果。 柱的抗震加固 公式（ ）中的總折算體積配箍率，是根據(jù)我國試驗結(jié)果分析給出的。采用碳纖維片材纏繞加固混凝土柱可以約束混凝土的變形，從而提高混凝土的抗壓強度，降低軸壓比，但這方面的研究目前還不充分，當(dāng)有可靠依據(jù)時，方可考慮其作用。 柱的抗震加固必須采用封閉式粘貼并有可靠連接。此時，搭接長度比受彎加固、受剪加固的搭接長度應(yīng)大一些，以保證加固效果。 5 施工規(guī)定 一般規(guī)定 施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度必須符合粘結(jié)材料的使用溫度以保證粘貼質(zhì)量，如果不能滿足，必須采取措施使其滿足要求后再進(jìn)行粘貼。 當(dāng)環(huán)境濕度不超過 70%時，可以不考慮環(huán)境濕度對樹脂固化的不利影響。如采用適當(dāng)于潮濕環(huán)境的粘結(jié)材料，可不受此限制。 本條規(guī)定了配制底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂和粘結(jié)樹脂時均應(yīng)滿足的一般要求。施工時應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度和環(huán)境溫度控制每次的攪和量，以保證在粘結(jié)材料規(guī)定的使用時間內(nèi)有效地使用拌和好的粘結(jié)材料。 表面處理 對于較大的孔洞、凹陷等應(yīng)采用修復(fù)材料修復(fù)平整。修復(fù)材料一般采用聚合物砂漿，且與原混凝土粘結(jié)良好。 涂刷底層樹脂 研究結(jié)果表明，在底層樹脂表面指觸干燥到完全固化期間進(jìn)行下一工序施工，粘結(jié)效果最好；當(dāng)有試驗依據(jù)時，也可以在底層樹脂完全固化后進(jìn)行下一步工序。樹脂的指觸干 燥 是指樹脂剛達(dá)到凝膠的狀態(tài)，即在施工現(xiàn)場通過手指觸摸樹脂表面有凝膠的感覺，但不會粘附樹脂的狀態(tài)。 找平處理 研究結(jié)果表明，在找平材料表面指觸干燥到完全固化期間進(jìn)行下一工序施工，粘結(jié)效果最好；當(dāng)有試驗依據(jù)時，也可以在找平材料完全固化后進(jìn)行下一步工序。 粘貼碳纖維片材 試驗研究和工程經(jīng)驗表明，只有浸漬樹脂充分浸透在碳纖維布中才能保證其粘貼質(zhì)量，否則有很不利的影響。用專用滾筒滾壓碳纖維布時，可以向一個方向，也可以從中間向兩個方向滾動，但不允許來回滾動，以免損傷碳纖維，影響粘結(jié)質(zhì)量。研 究結(jié)果表明，從浸漬樹脂表面指觸干燥到完全固化期間進(jìn)行下一工序的施工，粘結(jié)效果最好。當(dāng)有試驗依據(jù)時，也可以在浸漬樹脂完全固化后進(jìn)行下一層碳纖維布的粘貼。 6 檢驗及驗收 施工前應(yīng)對材料性能進(jìn)行檢驗，以保證工程質(zhì)量。 本條中隱蔽工程指表面處理、涂刷底層樹脂和找平處理三道工序。前一工序檢查合格后方可進(jìn)行下一道工序的施工，以保證工程的質(zhì)量。 本條規(guī)定的檢查方法，是經(jīng)實踐檢驗過的有效、簡便的方法，適用于任何條件下碳纖 維片材與混凝土粘結(jié)質(zhì)量的檢查。 對于重要的或大型的加固工程，除了按本規(guī)程第 條的方法進(jìn)行常規(guī)檢查外，還應(yīng)按附錄 B 的規(guī)定采用碳纖維片材粘結(jié)強度專用檢測儀對施工質(zhì)量做進(jìn)一步檢驗，以確保工程質(zhì)量。 對于重要的或大型的加固工程，或使用材料品種、數(shù)量較多的工程，還應(yīng)對碳纖維片材和粘結(jié)材料進(jìn)行現(xiàn)場抽樣并送檢。一般對碳纖維片材需檢測其抗拉強度，對粘結(jié)材料需檢測其粘結(jié)強度。