碳纤维片材和锚固加固施工质量现场检测

1碳纤维拉拔仪原理

目前，碳纤维片材施工质量现场检测方法国内主要为中国工程建设标准化协会标准《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146：2003）附录B和《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367）附录E的拉拔法检测碳纤维施工质量。  
拉拔法所采用的仪器由两部分构成，一部分为手持水钻构成的切
割装臵，另一部分为液压拉拔装臵及压力传感器组成的拉拔仪，典型的拉拔检测仪构造如图2.8.1－1所示，典型的拉拔仪器见图2.8.1－2。

1．标准块；2．联接螺母；3．万向结；4．大活塞； 5．传感器；6．压簧；7．小活塞；8．蜗杆；9．丝杠；10．摇把；11．注油口；12．碳纤维片材。

  当顺时针摇动手柄时，与其同轴的蜗杆随之转动，并带动蜗轮旋转，由于蜗轮中心孔内有反扣螺纹，在其旋转的同时也就带动丝杠及小活塞向下移动，将泵体内液压油推向工作油缸内的大活塞，活塞上移又通过万向结带动联接螺母及标准块，对被检测的碳纤维片材施加正向拉力。液压油的工作压力可通过压力传感器测得，检测中随着手柄的转动，油压增高被验拉力数值不断增加，当标准块脱落时．检测仪表可自动记录下此时的拉力值。 
   手柄反摇时，油泵将油吸回小油缸内，为保证大活塞顺利回位专门设计了回位弹簧，活塞向上移动时弹簧压缩，回程时弹簧推动活塞起到复位作用。 
   检测前碳纤维片材粘结强度，需在混凝土表面加工出预切缝，深度应从加固表面切割至混凝土基体内部，切入混凝土深度为2～lOmm，缝宽2mm。为保证预切缝的顺利进行，应采用与检测仪器相配套的切缝机。按规范要求，标准块直径为40mm，材质为45号钢。
                                   

2 碳纤维片材施工质量现场拉拔检验

（1）检测仪器 
    对粘结强度检测仪的要求，可参照现行行业标准《数显式粘结强度检测仪》（JG 3056）的规定。粘结强度检测仪应每年检定一次，发现异常时应随时维修、检定。 

（2）检验时间和抽样规则 
现场检验应在已完成碳纤维片材粘贴并固化7d的结构表面上进行，现场检验的布点应在胶粘剂固化已达到可以进入下一工序之日进行。当因故需推迟布点日期时，不得超过3d。 
梁、柱类构件以同规格、同型号的构件为一检验批，每批构件随机抽取的受检构件应按该批构件总数的10％确定，但不得少于3根；以每根受检构件为一检验组；每组3个检验点。板、墙类构件应以同种类、同规格的构件为一检验批，每批按实际粘贴的表面积(不论粘贴的层数)均匀划分为若干区，每区100m2(不足100m2，按100m2计)，且每一楼层不得少于1区；以每区为一检验组，每组3个检验点。检验点的间距不应小于500mm，且有一块应粘贴在加固构件的端部。 

（3）现场检验程序 
    1）表面处理：被测部位的加固表面应清除污渍并保持干燥。     

    2）切割预切缝：从加固表面向混凝土基体内部切割预切缝，切入混凝土深度10～15mm，宽度约2mm。预切缝形状为直径50mm的圆形或边长40mm×40mm的正方形。 
    3）粘贴钢标准块：采用高强、快固化的胶粘剂(取样胶粘剂)粘贴钢标准块(图2．8．2)。取样粘结剂的正拉粘结强度应大于粘贴碳纤维片材的结构胶粘剂正拉粘结强度。钢标准块粘贴后应立即固定。 
    4）按照粘结强度检测仪生产厂提供的使用说明书，连接钢标准块。 

    5）以1500～2000N／min匀速加载，记录破坏时的荷载值，并观察破坏形态。
                     

（4）试验结果计算及破坏形式判断     现场检验正拉粘结强度应按下式计算：                                          

            

式中 f——正拉粘结强度(MPa)；     

      P——试样破坏时的荷载值(N)；      

      A——钢标准块的粘结面面积(mm2)。 
试样破坏形式及其正常性判别： 

1）试样破坏形式应按下列规定划分： 
      ① 内聚破坏：应分为基材混凝土内聚破坏和受检胶粘剂的内聚破坏；后者可见于使用低性能、低质量胶粘剂的工程。 
      ② 粘附破坏：应分为胶层与基材之间的粘附破坏及胶层与纤维复合材或钢标准块之间的粘附破坏。 
      ③ 混合破坏：粘合面出现两种或两种以上的破坏形式。

2）破坏形式正常性判别，应符合下列规定： 
      ① 当破坏形式为基材混凝土内聚破坏，或虽出现两种或两种以上的破坏形式，但基材混凝土聚破坏面积占粘合面积85%以上，均可判为正常破坏。 
      ② 当破坏形式为粘附破坏、胶层内聚破坏或基材混凝土内聚破坏面积少于85%的混合破坏，均应判为不正常破坏。 
3）试验结果的表示： 
    每组取3个被测试样，以算术平均值作为该组正拉粘结强度的试验结果.
  试验结果应包括破坏形式、3个试样的正拉粘结强度值和该组正拉粘结强度的试验平均值。

（5） 碳纤维片材粘贴施工质量的合格评定 
1） 组检验结果的合格评定，应符合下列规定： 
① 当组内每一试样的正拉粘结强度均达到max{1.5，tkf}的要求，且其破坏形式正常时，应评定该组为检验合格组： 
② 当一组内仅一个试样达不到上述要求时，允许以加倍试样重新做一组检验，如检验结果全数达到要求，仍可评定该组为检验合格组； 
③ 在重做试验中，仍有一个试样达不到要求，则应评定该组为检验不合格组。 
2）检验批的粘贴施工质量的合格评定，应符合下列规定： 
① 当批内各组均为检验合格组时，应评定该检验批碳纤维片材与基材混凝土粘贴的施工质量合格；
② 当有一组或一组以上为检验不合格组时，应评定该检验批构件加固材料与基材混凝土的粘贴施工质量不合格； 
③ 当检验批由不少于20组试样组成，且检验结果仅有一组因个别试样粘结强度低而被评为检验不合格组时，仍可评定该检验批构件的粘贴施工质量合格。 
注： tkf为原构件混凝土实测的抗拉强度标准值。