四川建筑科学研宄碳纤维布加固技术应用与发展中的几个问题罗苓隆（四川省建筑科学研宄院，四川成都术，广泛开展试验研宄及应用工作。本文作者综述了这门技术在国内外土木工程中的应用与发展，并为这门技术在我国的健康应用与发展提出了几个观点。

　　种高强轻质的高性能材料。

　　表1日本常用CFRP性能指标本构关系研究、建筑物鉴定与加固理论研究及工程应用实践、混凝土加固规范编制以及钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计工作。

　　1前言建筑物鉴定维修和加固改造，是伴随人类有建造历史以来便有的古老传统专业但就其内涵而言，它才刚刚形成一门新兴学科。近几十年来，这门新兴学科伴随着建筑业和现代科学技术的迅猛发展而发展。在我国，由于工程建设主管部门和广大科技工作者的高度重视，更由于实际市场经济的需求，全国建筑物鉴定、维修及加固改造工作取得了大量成绩，这些成绩在本领域的科研学术水平、规范标准编制与管理以及实际工程应用的各个层次上均有体现。

　　纵观国内己编制完成或正在编制的建筑物鉴定与加固标准规范，己达到20多本，基本覆盖了结构工程领域的各个方面。其中，正在编制的《碳素纤维布加固钢筋混凝土结构规范》己经完成初稿，近期即将送审。相信本规程的出台，会对这门技术的应用及发展起到极大的促进作用。

　　2材料碳纤维布加固钢筋混凝土技术所涉及的材料主要有两种：一是碳纤维布；二是粘贴树脂。这门技术就是将碳纤维布粘贴在钢筋混凝土构件受拉区表面，从而达到封闭裂缝或提高构件承载力的目的。

　　2.1碳纤居增强材料（CFRP）CFRP乃英文CarbonFibreReinforcementPolymer的首字母缩写，意为碳纤维增强材料。碳纤维丝的生产，是通过氧化有机聚合物纤维（通常是聚丙烯硝胺纤维或乳化沥青），只留下碳素材料，其碳原子沿原有纤维长度排列整齐而形成碳素纤维每根碳纤维丝由3000~12000个碳原子丝以绞线或麻绳的方式排列而成，其粗细仅相当于人的1根头发丝。

　　碳纤维材料是一种高性能材料，可以制成各种形状，应用于新建结构及结构加固工程中。而结构加固工程中应用*多的则是碳纤维布。表1列出了几种日本常用碳纤维布的性能指标由表1可以看出，碳纤维布的抗拉强度可达3500MPa以上，为普通建筑用钢板材强度的十几倍，而比重为180kg/ m3，仅为钢材（比重的趑入简单一句话概括通谱趣是一2. 2粘贴树脂结构加固修复用粘贴树脂通常选用环氧基类，该类树脂力学性能指标一般可满足结构加固所要求的强度、耐久性及施工简易的要求一般要求树脂技术性能指标应达表2的要求表2粘贴树脂技术性能指标要求抗拉强度抗剪强度粘贴强度适用温度可使用时间3国内外研究及应用历史60年代飞机制造及航天工业首先将碳纤维增强材料用于商业用途，随后运动器材制造商也开始成功地运用这门高科技技术，用碳纤维来制造赛车车身、自行车车身、网球拍及鱼杆等等。所有这些运用，都是将碳纤维与聚合树脂形成一种聚合物。

　　碳纤维在土木工程中的运用，*先是将其制成棒材或型材，作为钢筋和型钢的方式进行运用。也有将碳纤维丝剪成短截，与混凝土一起搅拌制成碳纤维混凝土，以提高混凝土的抗拉强度。四川省建筑科学研宄院曾经进行过此项研究碳纤维技术在加固技术中的运用，主要是由日本人在80年代发动起来的。主要起因是，80年代初，日本政府强制要求提升路桥运载能力，组织专家组调查发现，大量的桥梁需要加固。日本人意识到对新技术的需求，就由制造商、工程公司和政府机构形成合作，专门研宄发展修复加固新技术把碳纤维布象贴钢板一样贴到混凝土上，这门技术就作为了**政府机构组织协调，制造商们研制材料，工程公司进行运用研宄，迅速地将这门技术运用到工程实际中。

　　90年代初，日本人己成功地将这门技术用于上千个工程项目中1995年，神户大地震后，日本的碳纤维布用量己达到数百万平方米1997年，我国才开始对碳纤维增强塑料加固修复土木建筑结构进行研宄，1998年，开始了实际工程应用。到目前，己有近10个科研院所（以国家工业建筑诊断与改造工程技术研宄中心、中国建筑科学研宄院、四川省建筑科学研宄院为代表），10余所高校（以清华大学、东南大学、同济大学为代表）对其技术性能进行了约20项研宄，取得了大量的科研成果，工程运用己有近100项。

　　4影响本技术应用与发展的问题如上节所述，碳纤维布加固技术在我国起步晚，但起点高，发展迅猛。2000年6月于北京召开的中国首届纤维增强塑料（FRP）混凝土结构学术交流会上，碳纤维布加固技术的研宄与应用成了大会交流的热点。本次大会亦同时成立了纤维增强塑料及工程应用专业委员会，下属于中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土分会，委员会汇聚有高等院校、科研院所、设计单位及生产厂家各方面的人员以及外国专家。

　　笔者相信，本委员会的成立，能对碳纤维加固技术在我国健康地发展起到良好的引导作用。本技术虽然是从国外引进的成熟技术，其成熟性体现在国外工程中的大量应用以及所制定的相关标准和规范，但是，我们必须根据我国的国情以及我们的具体需求，对这门技术进行进一步的深入研宄，只有这样，才能使这门技术在我国得到健康的发展。关于碳纤维布在我国的应用与发展，笔者有如下几点想法：4.1促进材料国产化技术成熟与工程造价是影响一门技术应用的关键。由于碳纤维布加固技术在国内的研宄应用时间不长，还没有相应的设计规范和施工规程，以及由于主要材料一一碳纤维布依赖进口，造成成本偏高。我们在推广这门技术的过程中就碰到这样的问题，业主们不满意在相同的加固效果下，碳纤维布加固比普通粘钢加固造价要高，而设计人员又担心这门技术不是十分成熟，这些都给推广带来了一定难度。因此，材料的国产化以降低造价就是件十分紧迫的事情。造价一旦能够降下来，更有利于本技术在工程实际中的应用推广，同时，也应用和发展4.2尽快制定相关标准和规程标准化工作有利于促进一门新技术、新材料的健康快速发展。碳纤维布加固技术在国内己有了2年多的研宄应用历史，但迄今为止，我们还没有制定出相应的标准和规程在应用这门技术时，我们借用的是国外的标准和规程。如果我们没有国内的标准和规程，这门技术的发展将会受到极大地限制为了适应碳纤维布加固技术应用发展的需要，中国工程标准化协会于1999年初下达了编制《碳纤维布加固钢筋混凝土结构技术规程》的任务，主编单位为北京中国冶金建筑研宄院，副主编单位为四川省建筑科学研宄院编制组还吸收了其他科研院所、高校及设计单位的人员参加。经过编制组成员的努力，《规程》己形成初稿，2000年年底送审。

　　关于碳纤维布这种材料的检验标准，国内目前尚处于空白笔者所在研宄小组，目前正在进行这方面的研究我们的研宄思路如下：确定需要检验的数据碳纤维布的极限抗拉强度、极限变形及弹性模量是必须要通过材料检验加以确认的，在加固设计计算中将会应用到所有这些数据确定标准试件尺寸及规定如何准备试件混凝土标准试块有尺寸及标准养护的规定，钢筋试件亦有相应的长度规定，对于碳纤维布这种更加特殊的材料，对其标准试件尺寸及试件准备作出规定则更加必要。笔者所在研宄小组准备进行大量的试验及统计分析工作，以确认这些规定如何制订*为合理，目的是使我们的检验数据离散性*小，更能够代表实际材料特征指标v研制标准夹具的目的，是要能够直接利用现在普遍使用的万能拉伸机进行碳纤维布材料的强度及变形性能指标试验4.3深化加固机理研究加固机理所涉及的方面很多，笔者在这里只强调两点，并且相信，此两点对于我们今后进行加固机理研宄及设计计算理论研宄，具有启发作用。

　　（1）充分认识加固工程二次受力的特性结构加固往往是在非卸荷状态下进行，于是，在加固前，原构件截面就会在所承受的截面内力下处于某个初始应力应变状态。加固后，在没有新的荷载增量作用时，被加固截面内力不会发生，因而，截面应力应变亦不会发生变化，新增加部分（碳纤维布）会处于零应力应变状态只有当有了荷载增量作用时，新增加部分才会发生变形，参予作用。我们举一个典型的受弯截面加固的例子来说明这个问题表3列出了受弯截面加固前后内力及应变分布图。

　　加固前，截面弯矩M0，混凝土压区边缘应变为So，拉区钢筋应变为Sso；加固后，截面弯矩增量Mn，压区混凝土边缘、拉区钢筋以及新贴碳纤维布应变增量分别为及有利费术4进行更深入M宄C，进一步促进这门技术的阪hShgll后蓬驾面内力S各材料的总应变分别为：混凝土：S；+S，n钢筋：SS+又，表3构件加团前后炻内力及皮变分布加前加固后（增截面内力截面应变分布根据平截面假定和变形协调原理，Sf与I有如下相关关系：（2）正确应用极限强度理论进行加固设计在加固设计时，我们仍然可以采用极限强度理论进行设计计算，以配合现有的各种设计规范规程但我们所选取的极限状态一定要是合理而正确的极限状态，换句话说，在加固设计时，各种材料的强度设计指标要合理正确。

　　仍举如上受弯截面加固为例=在截面承载力极限状态时，一般情况下，混凝土和钢筋可以达到其极限状态：设计时，混凝土和钢筋都可以采用其设计强度来进行计算而此时，新贴碳纤维布的应力水平是：e=SrEf，或许远远小于其极限强度，我们只能根据e，并考虑安全度的要求，合理确定碳纤维布的设计强度指标。

　　所以，我们在进行加固设计时，必须首先根据结构实际的受力状态和阶段，进行截面的内力分析和应力应变分析后，确定合理正确的材料强度设计指标，方可进行加固设计或验算罗苓隆。加大截面加固钢筋混凝土构件的正截面强度计算方法。四川建筑科学研宄，1989，（4）。

　　岳清瑞。我国碳纤维强塑料（CFRP）加固修复土木建筑结构技术研宄应用现状与展望。中国首届纤维强塑料（FRP）混凝土结构学术交流会。2000.致读者当新世纪的钟声还回响在耳畔，我们已迎来新千年**个春天，《四川建筑科学研究》也迎来它总第101期杂志的出版。值此喜庆之际，请新老读者接受本刊编辑部全体同仁的深深祝福本刊创办于“科学的春天”还未来临之时。历经1/4个世纪的风风雨雨，它早已发展成为国内外公开发行的一综合性建筑科技期刊，并以省级期刊的身份跻身于我国重要的建筑科技期刊之列。所取得的一切成绩，都离不开读者对本刊始终如-的关注和支株作为我国首批评定的“中文建筑科学类核心期刊”国家科技部评定的“中国科技论文统计源期刊”，《四川建筑科学研究》在2000年里又荣获3项证书，即已成为中国科学院评定的“中国科技引文数据库来源期刊”，成为“中国学术期刊综合评价数据库来源期刊”和“《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录期刊”2000年里，本刊还增大了版面，增加了页码。所付出的刀努力，都是为了更好地回报读者、回报社会。

　　一年之计在于春为切实提高科技对建筑业的贡献率，让我们共勉共进，办好我们共同的《四川建筑科学研究》