1 §15 建筑结构加固新技术、新工艺简介 15.1 碳纤维（CFRP）复合材料加固砼结构技术及施工要点 1 纤维（FRP）加固方法的优点 （1）比强度高（强度与表观密度之比）。即材料的抗拉强度很高，且自重小。碳纤维（CFRP）一般可达到普通钢材抗拉强度的10倍以上。 （2）比刚度高（弹性模量与密度之比）。高弹模碳纤维弹性模量可达钢材的2-3倍。玻璃纤维（GFRP）弹性模量相对较低，一般是钢材的1/5左右。 （3）抗腐蚀性能和耐久性好。特别是芳纶纤维（AFRP）——常用于防弹衣、防火衣、钢盔等，以及光纤补强、轮胎和橡胶补强等，当砼用芳纶片材包裹后，它可提供永久的防护，并作为碳化的屏障，特别适用于不能经常检查的地方。 2 （4）抗疲劳能力强。如CFRP在纤维方向受拉伸荷载的蠕变性能优于“低松弛”钢。 （5）较高的电阻和较低的磁感应。芳纶（KF）是电绝缘体，可用于接近高压线或电信设施的地方，碳纤维（CFRP）有导电性。 （6）结构外观和尺寸不会出现明显变化。 （7）施工过程简便。 （8）维修费用低，不易被腐蚀。 3 4 5 2 碳纤维（CFRP）加固方法的应用 （1）在被加固构件的受拉区域，外贴碳纤维布的加固方法 （2）预张拉碳纤维片材后再粘贴于砼表面的加固方法 （3）对钢结构进行防腐蚀、防老化的维护加固 （4）对隧道、涵洞等曲线截面的加固 （5）对砌体进行抗弯加固和裂缝修补 3 碳纤维（CFRP）加固设计计算 （1）受弯构件正截面抗弯承载力计算 1）界限破坏 2）砼压碎破坏 3）纤维材料拉断破坏 （2）受弯构件斜截面抗剪承载力计算 （3）柱抗剪承载力计算 （4）柱的外贴纤维法抗震加固 6 4 纤维加固的构造要求 （1）控制外贴纤维加固构件承载力提高的幅度不大于40%； （2）加固后在荷载短期效应组合下钢筋的拉应力不宜超过纲纪抗拉强度设计值； （3）一般适用于温度不超过60度，砼强度等级不低于C15，承受静力作用的一般受弯构件； （4）纤维材料及配套粘结剂符合有关标准的规定。FP-NS——底涂材料；FE-Z，PE-B——整平材料；FR-E3P——粘贴材料。 （5）对受弯构件受弯进行加固时，纤维材料宜伸入受压区锚固，在端部锚固区和集中荷载作用的两侧设置U型箍或横向压条等附加锚固措施。 （6）对受弯构件受剪进行加固时，宜在纤维板上端或上下端粘贴纵向纤维板压条。 7 5 外贴碳纤维布加固的施工工艺 基面处理——基面清洗——涂刷底胶——粘贴面修补——粘贴CFRP——养护——外表防护处理。 8 9 （1）基面处理： 1）用砂轮清除和打磨粘贴面劣化层； 2）转角部位做倒角处理，凸出部位要磨平； 3）凿掉劣质的砼，用环氧砂浆修补； 4）裂缝注入环氧树脂修补。 10 （2）基面清洗： 1）用钢丝刷刷去表面的松散浮浆； 2）用压缩空气除去表面粉尘； 3）用丙酮或无水酒精擦拭表面，若用清水冲洗，必须待其充分干燥后方可进行下一道工序。 （3）涂刷底胶： 1）按产品说明调制； 2）用滚筒或刷子均匀涂抹； 3）底胶硬化后，若表面有凸起的部位，用磨光机或砂纸打磨平整； 4）指触干燥后，方可进行下道工序。 11 （4）粘贴面修补： 凹入部位，用环氧腻子（FE-Z或FE-B）修补，指触干燥后，进入下一道工序； （5）粘贴CFRP 1）下料长度根据施工经验和作业空间确定。若需接长，接头长度不得低于15cm； 2）下料数量以当天的用量为准； 3）粘贴应密实； 4）为保证树脂的充分渗浸，CFRP粘贴后，应至少放置30min以上，此期间若发生浮起、错位等现象，需进行处理； 5）再在CFRP的外表涂刷一层FR-E3P树脂； 6）粘贴2层以上CFRP时，重复以上工序。 12 （6）养护 用聚乙烯板等养护24h以上。平均气温10℃时养护2周左右，20℃时养护1周左右。 （7）表面防护处理 表面涂抹砂浆或采取其他措施。 13 FRP加固砌体抗剪试验 14 15 16 17 GFRP加固带壁柱砖墙抗剪试验 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 15.2 植筋技术在砼结构加固改造中的运用研究 1 植筋类型 （1）使用水泥和微膨胀剂等组成的粘结剂进行固定的一般植筋； （2）使用聚氨酯、甲基丙稀酸酯或改性环氧树脂等与水泥或石英砂等组成的粘结剂进行固定的高性能植筋。（本文涉及的结构胶都属于环氧树脂类结构胶；如JGN建筑结构胶，剪切强度应达到15MPa）。 47 2 植筋锚固体的破坏形式 （1）植筋本身钢材被拉断、剪坏或拉剪组合受力破坏。原因：锚固深度过深，砼强度过高或植筋钢材强度过低； （2）基材砼破坏。原因：砼强度偏低，植筋埋深浅或植筋周边砼过薄； （3）拔出破坏。原因：植筋胶强度过低或失效，埋置深度不够，施工时钻孔过大，清孔不干净，安装方法不当等。 3 经验的钻孔直径 d<12mm时，D=d+4mm ； 12mm20mm时，D=d+8mm。 48 4 经验的植筋锚固长度 一般取10d-20d（d为植筋直径）。植筋直径大时，锚固长度取大值；反之取小值。 5 钻孔植筋工艺 钻孔——孔洞处理（清孔、使孔干燥及孔壁除尘）——钢筋表面处理（除锈、除油及清洁）——配胶（40-60min内使用完毕）——灌胶（一次完成并以溢出为最佳状态；种植水平钢筋时，最后可用堵孔胶封堵孔口；结构胶：水泥=2：1）——插筋——钢筋固定养护。