碳纤维加固讲解

2023年5月1日发(作者：最简单包工包料个人装修协议)．前言

由于受施工质量及各种自然环境、人为因素的综合影响，已建成的
混凝土表面裂缝等问题，影响结构的正常使
carbon fiber reinfo
polymer简称CFRP）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等
结构碳纤维加固方法是利用树脂类粘结材料将碳纤维片材（碳纤维布和碳
粘结于混凝土表面，以达到结构及构件加固补强的目的，是近年
1999年承担湖北省建设厅“碳纤维用于
”课题后，通过若干年工程的检验，对该项施工工艺运



．工法特点

．1补强材料薄、重量轻，强度高：碳纤维片材基本不增加原结构尺寸及
HRB335钢的7～10 倍，且具有优异的补强效


．2 抗腐蚀：能有效地防护构件的混凝土和钢筋免受酸、碱、盐、水等介


．3 耐久性能好，耐磨损、抗老化：碳纤维片与环氧树脂胶结材料本身及
碳纤维复合材料的疲劳强度约
70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。

．4 保持结构原状，外形美观：碳纤维片材便于随构件原形裁剪、贴附。
且表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材


．5 施工简便，快捷：传统加固补强施工工艺如粘钢、外包混凝土方法必
钢筋绑扎、焊接、浇筑混凝土以及大型机械设备吊装等
而碳纤维片加固补强施工对施工空间要求很低，便于在狭小空间作业，施


．适用范围



C15，且长期使用的环境温度不高于60℃的钢



．工艺原理

“拉拔”

将纤维片材沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损结构
胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，使增强贴片与原
增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度，延
控制裂缝和挠度的继续发展，从而起到加固补强的作用。必要时也




．施工工艺流程及操作要点

．1 工艺流程



．2 操作要点

．2．1 施工准备

．应认真阅读设计施工图。在进行混凝土表面处理和粘贴碳纤维片材前，


．应根据施工现场实际情况和加固构件混凝土的补强荷载要求，制定相应


．应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的物质准备工


．进场后的碳纤维片材、配套树脂应抽样送检，合格后方可施工。

．施工宜在环境温度为5℃以上的条件下进行，并应符合配套树脂要求的
5℃时，应采用适用于低温环境的配套树脂


．2．2 卸荷

加固前，应根据设计要求对加固构件进行卸载。

．2．3 构件表面处理

．将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净并达到结构密实部位。

．检查外露钢筋是否锈蚀，如有锈蚀，需进行必要处理。

．对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，用高于原构件混凝土强度的


．应按设计要求对裂缝进行灌浆或封闭处理：

缝宽小于0.20mm 的裂缝，
0.20mm 的裂缝用环氧树脂灌


．对贴片范围的定位、划墨线、按修复、补强设计要求进行。

．被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完

所示。圆化半径对于梁不应小于20mm；对于柱不应小于25mm。







—构件截面外表面；2—碳纤维材料； r—棱角圆化半径

5.2.3-1 构件截面棱角的圆化打磨

7．清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。

．2．4 涂底胶

．把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌



．在底层涂料中严禁添加溶剂。含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不


．用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土表面，指触干燥后才能进行下


．底层涂料指触干燥或固化后，表面上的凸起部分（一般类似结露的露珠


．宜在底层树脂表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。

．2．5 找平

．应对混凝土表面凹陷部位用环氧腻子填补平整，不应有棱角。

．内角（段差、起拱）等）要用环氧腻子填补，使之平顺。腻子涂刮后，


．宜在找平材料表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。

．2．6 涂底胶

找平后，再涂一层底胶，然后进入下一道工序。

．2．7 粘贴碳纤维片材

．应按下列步骤和要求粘贴碳纤维布：

）应按设计要求的尺寸剪裁碳纤维布。

）应按产品生产提供的工艺规定配制浸渍树脂，并均匀涂抹于粘贴部位。

）将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向



）多层粘贴时应重复上述步骤，并宜在纤维表面的浸渍树脂指触干燥后


）应在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。

．应按下列步骤和要求粘贴碳纤维板：

）应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板，并按产品生产厂提供的工艺规定


）应将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。当需粘贴两层时，底层碳纤维


）擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂，树脂层应呈突起状，平均
2mm。

）应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

5mm。

）需粘贴两层碳纤维板时，应连续粘贴。当不能立即粘贴时，再开始粘


．加固时，碳纤维片材延伸至支座边缘应满足粘贴延伸长度的要求（《混
GB50367-2006）。

．碳纤维片材的纤维方向宜与构件轴向垂直。

．碳纤维片材的截断位置对板不小于1/4跨度，对梁不小于1/3跨度。

．2．8 表面防护

．加固后的碳纤维表面应进行抹灰保护。在碳纤维表面的树脂固化之前，


．当设计有耐火极限的要求时，按选用的防火涂料进行施工，并保证防


．3 施工注意事项

．3．1 采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构

时，应由专业施工队伍进行施工。

．3．2 施工过程中应避免碳纤维片材弯折。

．4 劳动力组织

每班组约10～12 人，其中管理人员4
人（工长、技术、质量、安全各1 人），专业工人6～8 人,每天粘贴7～10



．材料与设备

．1 材料

．1．1 碳纤维片材

．碳纤维片的抗拉强度、弹性模量以及延性等性能指标须符合设计要求和


．碳纤维布的抗拉强度应按纤维的净截面面积计算，净截面面积取碳纤维
碳纤维布的计算厚度取碳纤维布的单位面积质量除
单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于150g/㎡，且
450g/㎡。在施工质量有可靠保证时，单层碳纤维布的单位面积碳
600g/㎡。

．碳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）
2.0mm，宽度不宜大
200mm，纤维体积含量不宜小于60％。

．碳纤维片材的组其力学性能指标应满足表7.1-1的要求。测定方法参照
GB/T3354测定。

．1．2 配套树脂类粘结材料

．粘结剂要有足够的粘结性能，工艺过程中各部位所使用的环氧树脂胶结




．采用碳纤维片材对混凝土结构加固时，应采用与碳纤维片材配套的底层


．配套树脂类粘结材料的主要性能应满足表7.1-2、表7.1-3、表7.1-4


．1．3 表面防护材料

．对已加固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


．选用的防火材料及其处理方法，应使加固后的建筑物达到要求的防火等


．当被加固的结构处于特殊环境时，应根据具体情况选用有效的防护材料。

．1．4 其他材料

在受弯加固和受剪加固时，被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝
C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MP
。采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时，混凝土强度等级不应低于C1
。

．2 主要机具：角向磨光机、砂纸、剪刀、凿子、榔头、台秤、卷尺、水平仪、




．质量控制

．1 材料的质量应符合下列指标：

7.1-1 碳纤维片材的主要力学性能指标


碳纤维布 碳纤维板

≥
≥

≥
≥

≥
≥
7.1-2 底层树脂的性能指标


性能指标 试验方法


≥2.5MPa，且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值 参见现行标准《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS1


7.1-3 找平材料的性能指标


性能指标 试验方法


≥2.5MPa，且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值 参见现行标准《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS1


7.1-4 浸渍树脂和粘结树脂的性能指标


性能指标 试验方法

≥10MPa
GB7124-1986

≥30MPa
GB/T2568-1995

≥70MPa
GB/T2569-1995

≥40MPa
GB/T2570-1995

≥2.5MPa，且不小于被加固混凝

CECS146:2003

≥1500MPa
GB/T2568-1995

≥1.5%
GB/T2568-1995
．2 碳纤维应贴于梁的受

拉区的下缘，如需要贴于梁侧面时，仅限于1/4梁高


．3 碳纤维粘贴层数不宜层数过多；对多层碳纤维应考虑共同工作系数的折减，


．4 碳纤维布互相衔接(接长)的部位采取重叠结构，重叠部分长度为不小于1
。对于柱的抗震加固时，搭接长度不应小于150mm，各条带搭接位置


．5气温在5℃以下、相对湿度RH＞85 %、混凝土表面含水率在8%以上、


．6 施工过程中应避免碳纤维片材弯折。

．7 碳纤维片材的实际粘贴面积不应少于设计面积，位置偏差不应大于10m
。

．8 碳纤维片材与混凝土之间的粘贴质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片
95％。当碳纤维的空鼓面积不大
10000时，可采用针管注胶的方法进行修补；当空鼓面积大于10000，宜将
重新搭接贴上等量的碳纤维片材，搭接长度不应小
100mm。

．9 碳纤维片材加固混凝土结构施工质量的现场检验应在已完成碳纤维片材粘
按实际粘贴碳纤维片材的加固结构表面面积计，500
500至1000 工程取两组试样，1000 以上工程每100
取两组试样。试样应由检验人员随机抽取，试样间距不得小于500mm。

．10 应对碳纤维片材配套底树脂类粘结材料单层或复合涂层与混凝土之间的
C
。



．安全措施

因此在整个加固


．1工长要每天进行班前安全教育和随时安全检查，充分确认材料的使用方法、


．2安排整理好通道、施工架等现场作业条件，施工人员必备的口罩、护目镜、


．3使用有机溶剂并在密闭的场所施工，应有通风换气措施，并严禁吸烟，避


．4底漆、环氧树脂、涂料等若沾到皮肤，应以肥皂水洗净，如碰到眼睛，应


．5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和电源，或采


．6树脂的配置和使用场所应保持通风良好。


．环保措施

．1 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。

．2 废弃的碳纤维片材及其配套的粘贴材料，不可随意丢弃，应遵循相关的规



．效益与施工效率分析

．1 技术经济效益

强度高，随形性好，能适应各种复杂结构外形的修复

虽然碳纤维本身的价格高于其他材料，但施工总费用较其他材料有优

支撑、灌注混凝土、养护、拆模等繁杂的工序和辅助设施，而且占用空间小，
也只需设置简易工作平台即可。因此，用碳纤维片修复补强混
经济效益视具体工程情况而定，越
另外，碳纤维片补强有非常良好的抗腐蚀性能和耐



．2 社会效益

施工周期短、占用空间小，使施工对

必要时在一定条件下还可在交通设施正常运营、工厂正常
因此有一定的社会效益。对受意外灾害，特别是地震灾
桥梁等混凝土结构物的震损，用碳纤维片材

快速修复，使城镇人



．应用实例

．1 民意广场三号楼工程（1998年），框架剪力墙结构，地下两层，地上
11000。其中地下两层柱至地上四层柱，以及梁柱接头
500。

．2 华工科技楼工程（2000年），框架剪力墙结构，地下一层，地上十三
9000 。剪力墙、框架梁、板采用粘贴碳纤维补强加固，碳纤
1000。

．3 宜昌滨江国际花园商住楼工程（2005年），框架剪力墙结构，地上十
33796.8 。由于业主改变使用功能，地下二层至地上五层剪力
600。

．4 湖北省妇女儿童发展中心综合楼工程（2005年），框架剪力墙结构，
27840 。由于业主改变使用功能，七～十七
800。

．5 湖北省棉花检验中心实验室改扩建工程（2007年），框架结构，地上
5000 。原有结构一～八层柱、梁采用粘贴碳纤维进行补强


上述工程加固均通过专项验收，使用至今仍效果良好。