计，也应由熟悉该技术的专业施工队伍进行施工，以保证该技术的有效实施。如果由不了解碳纤维复合材料性质及其设计、施工特殊性的人员进行设计、施工，容易造成加固修复设计和施工的失误，导致该项技术发展过程中出现倒退，影响该项新技术的健康发展。
3 材料
3.1 材料种类及一般要求
3.1.1 本条指出粘贴碳纤维片材加固方法所采用的材料种类，特别指出粘结材料应是与碳纤维片材相配套的产品，原则上应有试验资料证明粘结材料与配套碳纤维片材的粘结效果，这是为了避免因粘结材料与碳纤维片材不配套而造成加固效果降低或加固失效。
本条为加固修复用材料的一般要求，碳纤维片材和配套粘结材料各自产品的性能必须符
合本条的规定才能作为混凝土结构加固修复用材料。使用不符合本条规定的产品进行结构加固修复会导致加固失效甚至造成严重事故。
由于目前在加固工程中大量使用的是单向碳纤维片材，故本规程列出了对单向碳纤维片
材的性能指标要求，因为对各种加固修复用碳纤维片材的基本性能要求是一致的，对于双向或多向碳纤维片材的性能指标要求并未列出，可以参照单向碳纤维片材的指标执行，本规程中不再一一列举。
碳纤维片材
本规程仅针对碳纤维布和碳纤维板两种制品形式，统称为碳纤维片材。
碳纤维布的计算厚度为理论计算值，而不是碳纤维布的实测厚度，因为碳纤维布质地柔软，实测厚度离散性很大；碳纤维板的截面积指含树脂板材的实测截面面积。碳纤维板产品应该说明纤维的体积含量。常用碳纤维布的单位面积碳纤维质量、截面面积及计算厚度见表C3.2.1。
表C3.2.1 常用碳纤维布的单位面积质量、截面积及计算厚度 纤维单位面积质量 (g/m2) 200 300 450 600
3.2.1
密度(g/m3) 单位宽度的截面积(mm2/m) 111 167 250 333 计算厚度(mm) 0.111 0.167 0.250 0.333 1.8x10-3 3.2.2 碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点。目前在混凝土结构加固中，一般情况下使用高强度型碳纤维片材，其抗拉强度是普通钢筋的10倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。另外，碳纤维没有类似钢筋的屈服点，在达到极限抗拉强度之前应力应变关系为线弹性，其应力应变关系见图C3.2.2。本规程的规定均以高强度型碳纤维片材为对象，当使用其它类型的碳纤维片材时，应有可靠依据。
3.2.4 试验研究和工程应验证明，单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量越大，施工时浸渍
树脂越不容易完全浸透，施工质量越难以保证。本规程所说碳纤维质量是指碳纤维的净质量，不包括固定碳纤维所用的纬线和预浸所用的树脂质量在内。
3.2.5 碳纤维板过厚或过宽，施工质量均难以保证，所以在设计和施工时，都应尽量使用宽度较小的碳纤维板。材料研究表明碳纤维板中碳纤维体积含量在60％～70％时性能最好，故本规程建议碳纤维板中纤维体积含量不宜低于60％。
3.3 配套树脂类粘结材料
3.3.1 底层树脂的作用是增强混凝土表层，提高混凝土与找平材料或粘结树脂界面粘结强度。找平材料的作用是填充混凝土表面的空洞、裂隙等，使加固表面平整度符合规定要求，并与底层树脂及浸渍树脂具有可靠的粘结强度，形成粘结体系，当混凝土表面平整度满足要求时，可以尽量减少找平材料的用量。浸渍树脂是粘结碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。粘结树脂为粘贴碳纤维板的主要粘结材料。本条仍然强调必须使用与碳纤维片材相配套的粘结材料。
3.3.2 粘结材料的性质必须满足本规程的有关要求，因为粘结材料的性质与粘结质量和加固效果效果密切相关。粘结材料的性能达不到要求，会导致加固的效果降低，甚至加固失效。 3.3.3 粘结材料与混凝土的粘结强度是两者之间粘结性能的基本反映，可以用正拉粘结强度来表达，研究结果表明以正拉粘结强度为检测标准是因为正拉粘结强度与其它受力状态下的粘结强度具有很好的相关关系，实测数据离散性小，且测试方便。按规定的环境条件进行老化试验2000小时后的正拉粘结强度降低不超过10％时，认为降低不明显。 3.4 表明防护材料
3.4.1 表面防护的作用是保护加固修复结构的碳纤维片材及树脂免受外界不利环境的侵害，入紫外线照射、火灾等。表面防护材料的选择可以按国家现行标准和规范的规定执行。需要指出的是碳纤维片材不能当作防护材料使用，当被加固混凝土结构本身有防护要求时，采用
碳纤维片材加固修复后也应采取相应的防护措施，同时必须保证防护材料与浸渍树脂或粘结树脂粘结可靠，变形协调。
3.4.2 本条专门强调对于有防火要求的建筑物，必须按照要求选择防火材料并进行防护处理，保证加固后建筑物能够达到有关防火规范规定的防火等级。
3.4.3 当被加固结构本身需要按使用环境条件采取规定的防护措施时，加固后同样应按照相应的国家标准和规范的规定执行。 4
设计与构造
4.1设计基本原则与一般规定
1碳纤维片材不能设计未趁手压应力，单在反复荷载下碳纤维片材在经受一定的压应力
作用后，仍可趁手拉应力作用。
碳纤维片材应采用配套树脂类粘结材料粘贴于构件表面，在构件受力过程中应与构件保持变形协调，应采取措施保证布法甚粘贴面的过早剥离而导致加固效果显著降低。本规程中的设计计算方法均是基于这一前提建立的。
4.1.2到目前为止，碳纤维片材在混凝土结构受弯构件的受弯加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和应用最多，相应计算理论也较为成熟，故本规程暂列出这三种加固方法的有关设计计算方法和构造规定。受弯加固是指未提高受弯构件正截面承载力而进行的加固，受剪加固是指为提高受弯构件斜截面承载力而进行的加固；抗争加固是指为提高构件的抗争性能而进行的加固。 在受弯加固是，应使碳纤维片材的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致；在受剪加固使，应使碳纤维片材的纤维方向与混凝土中主拉应力方向一致，但为了施工方便，建议采用纤维方向与构件纵轴垂直的方法进行加固；抗震加固时，应时碳纤维布封闭缠绕在柱上，可以较好地提高抗震性能。除此以外，碳纤维片材也可沿构件轴向粘贴用于受拉构件的加固，沿环向粘贴用于轴心受压构件的加固。在受弯加固时，也可采用对碳纤维片材施加预应力的方法以提高加固效果。碳纤维片材也可用于剪力墙，以及壳体、简仓、烟囱等特种结构的加固，这些加固方法虽有眼角表明是有效的，但相应计算理论和方法的研究尚不充分，应用也较少，故目前暂未列入本规程。实际应用中，当有可靠依据是，可采用这种加固方法。 4.1.3本规程以房屋建筑和一般构筑物的钢筋混凝土的加固为主，主要按《建筑结构设计统一标准》以概率理论为基础的极限状态设计法确定有关加固计算方法，使其与结构设计规范协调。
试验研究表明，碳纤维片材加固混凝土结构构件，有多种破坏形态，除了与普通混凝土构件相同的以外，，后又一些特殊的破坏形态，如碳纤维片材的剥离破坏等。构件达到破坏极限
状态时，碳纤维片材的极限抗拉强度往往不能得到完全发挥，此时应以达到破坏极限状态时的碳纤维片材所达到的应变值来确定其贡献。同时，由于碳纤维片材在最终拉断时表现为显著的脆性，因此即使对在构件破坏时碳纤维片材可达到其极限抗拉强度的情况，也应选择小于其极限拉应变作为设计极限状态的标准，以保证有足够的可靠度。
4.1.5一般情况下，对结构（构件）的加固是局部的。加固后结构体系可能有所改变，因此加固设计中应进行验算，保证布发生脆性的破坏，例如在受弯加固后避免剪切破坏先于受弯破坏发生等。
4.1.6研究证明，当加固前构件计算所受的初始弯矩小于其受弯承载力的20％时，初始弯矩的作用不大，既可以忽略二次受力的影响。
4.1.7考虑到实际工程中某些结构的混凝土强度可能低于现行国家规范的最低强度等级要求，但如果结构混凝土强度过低，与碳纤维片材的粘结强度较低，易产生脆性显著的剥离破坏，碳纤维片材也不能充分发挥作用，因此被加固结构的混凝土强度不宜过低。而对于封闭粘贴碳纤维片材约束混凝土，当封闭碳纤维片材搭接构造满足本规程的规定时，封闭粘贴碳纤维片材约束混凝土的抗压强度可以得到提高，故被加固结构的混凝土强度等级易放宽至C10。
4.2一般构造要求
1碳纤维片材沿其纤维方向弯折时会导致应力集中和纤维丝折断，影响其强度发挥。根
据设宴研究结果，当转角处的曲率半径不小于20mm时，可减缓应力集中，碳纤维片材强度基本不受影响。对于弹性模量较高的碳纤维片材，要求碳纤维片材强度不受影响时，转角处的曲率半径应更大，但其曲率半径的大小与碳纤维片材的弹性模量高低有关，因缺少试验资料，本规程不作明确规定，待有试验资料以后加以修订补充。
4.2.2试验研究表明，当碳纤维布的纤维单位质量不超过450g/m，碳纤维布沿受力方向
2
的搭接长度不小于100mm时，破坏不会发生在搭接位置，当碳纤维布的单位面积碳纤维质量超过450g/m时，尚应通过试验研究确定其搭接长度。碳纤维布的搭接位置相互错开是为了施工方便，有资料表明，在施工质量有保证时，碳纤维布的断裂或破坏一般不会发生在搭接处。
4.2.3附加锚固措施可采用钢板或角钢等粘贴在碳纤维片材外，再用锚拴锚固于混凝土
2
中，锚拴的数量及布置方式应根据锚固区受力大小确定。一般钢板压条不宜小于3mm，锚拴规格不宜小于M6，但设计时应考虑因采取附加锚固措施而造成的碳纤维片材损伤对加固效果的影响。
4.3受弯加固
4.3.1国内外的试验研究表明，在受弯构件受拉面粘贴碳纤维片材进行受弯加固时，截面因变分布仍符合平截面假定。为防止碳纤维片材最终产生脆性拉断破坏，采用允许拉应变[?cf]，一般取其设计极限拉应变?cfu的2/3，同时根据《混凝土结构设计规范》对构件塑性变形的控制条件，[?cf]也不应大于0.01。 碳纤维片材从受载直至拉断，表现为线弹性行为。
4.3.2粘贴碳纤维片材进行受弯加固时构件的破坏形态主要有一下几种：
（1） 受拉钢筋先达到屈服，然后受压区混凝土压坏，此时碳纤维片材未达到其允许拉应
变[?cf]；
（2） 受拉钢筋先达到屈服，然后碳纤维片材超过其允许拉应变[?cf]，并达到极限拉应变
而拉断，而此时受压区混凝土尚未压坏；
（3） 加固量过大，在受拉钢筋达到屈服前受压区混凝土压坏； （4） 在达到正截面极限承载力前，碳纤维片材于混凝土产生剥离破坏。
受弯加固按前两种破坏形态进行设计计算。对于第3种破坏形态可通过控制加固量上限来避免。本规程第4.3.5条第1款规定的受压区高度x不宜大于0.8?bh0，即可控制不产生第3种破坏形态。第4种破坏形态属于脆性破坏，且碳纤维片材中的应力很小，必须避免，一般通过构造或锚固措施予以保证，本规程第4.3.1条第4款即为本条计算公式的前提条件，构造本规程第4.3.8条和第4.3.9条的规定执行。
本条第1款为第1种破坏形态的受弯承载力计算公式。公式（4.3.2-1）是对受钢筋面积形心取力矩平衡方程得到的，公式（4.3.2-2）为力平衡公式，公式（4.3.2-3）时按平截面假定得到的。
本条第2款、第3款为第2种破坏形态的受弯承载力近似计算公式，此时受压区高度很小，第2款中偏于安全地对受压区边缘混凝土达到极限亚应变和碳纤维片材达到允许拉应变的界限状态时的受压区合力作用点取矩，并取碳纤维片材的应变为允许拉应变，即得公式（4.3.2-4），第3款中对受压钢筋合理作用点取矩，并认为受压钢筋合力作用点与受压区混凝土合力作用点重合，即得公式（4.3.2-5）
由于被加固混凝土结构的强度等级一般较低，故本规程中受弯承载力计算的有关公式中的等效矩形应力图形系数未考虑高强混凝土的影响。