纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述
FRP加固钢筋混凝土梁力学性能研究
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纤维增强复合材料FRP桥梁结构加固改造可修改全文
量产化工艺
稳定化理论
高性能技术
熔融
浸润
不同矿区
800℃纤维不粘结
•
腐蚀后纤维无坑蚀
不同颗粒度
高强度
3000-3500MPa（稳定生产）
>4024 MPa （实验室*）
•
耐高温：>800℃
•
高耐碱：强度保留率>80%
* Wu and Chen, Fibers and Polymers, 2017, 18(9), 1796–1803
维护管理预算超支量巨
大
兆
元
2037年出现赤字！
新建费用
灾后修复费用
更新费用
维护管理费用
额定费用中维护管理/更新的超出
，需要有效的解决方案，
即缩小庞大的维护成本
年份
美国: 美国的积压桥梁修复需求为1230亿美元！
美国有614,387座桥梁，几乎40%超过50年或更旧
截止2016年9.1%存在结构缺陷
0-10 years
自由端滑移
需要
界面退化后
位移
日本阪神地震重建损伤修复调查
在1995年的阪神大地震中，阪神高速公路遭受到近场强震，导致神户线严重破坏
钢筋混凝土桥墩损伤程度
AS= 倒塌
A= 非常严重
B= 严重
C= 轻微
D= 无
震后重建修复调查过程中，检查了桥墩的倾斜程度（残余变形）
1. 残余变形大在严重损伤的桥墩中普遍存在，不少结构无法修复或很难修复,
以普通型2500MPa
原丝制备为例
纤维离散 树脂离散 纤维弯曲
树脂浸渍度
理论FRP强度1500 MPa
纤维增强复合材料(FRP)在结构加固中的应用
防烈 度 提高 而 使原 有按 低 烈度 设 防 的建 筑 又不 能
满 足 相应 抗震 要 求 的情 况 。建 筑 物 的使用 寿 命 一
般 不 能保 证 ５ ０年 ． 数 建筑 物在 ２ — ０年 左 右就 多 ０３ 必 须进 行 大修或 维修 加 固。此 外 ． 由于 结构用 途改 变 、 载增 加 、 荷 自然 灾 害 的作 用 、 计 存 在 失 误 或 设 标 准 较 低 、 工 质 量 差 、 境 侵 蚀 及 维护 不 善 、 施 环 材
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｔ ｒ ｌ， ｉ ｉ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｏ ｉ ｍａ ｉ ｓ ｃｖ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒ ， ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ａ ｎ ｓ ｎ
引言
随着 经 济高 速发 展 和 技术 飞 速进 步 ．世 界 各 国对 土木 工程 的要求 越 来越 高 ． 有 些条 件 下 ． 在 传 统 建 筑材料 很难 满足 这种 发展要 求 。例 如 ． 长期 以
维普资讯
２０ ０ ７年 １ 月 ２
三
明
学
院
学
报
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０７ Ｖｏ ．４ ＮＯ． １ ２ ４
第２ ４卷
第 ４期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬＯＦ Ｓ ＡＮＭＩ ＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲ Ｉ Ｙ ＳＴ
纤维增强复合材料(FRP) 在工程结构加固中的应用
纤维增强复合材料（FRP）在工程结构加固中的应用肖萍（福建信息职业技术学院福州，350019）摘要：介绍FRP这种新型高性能复合材料的种类、性能特点及对钢筋混凝土构件的加固方式，并介绍了FRP复合材料在土木工程不同领域的应用发展，展望了FRP复合材料在今后土木工程领域的广阔发展前景。
关键词：FRP 复合材料；材料性能；钢筋混凝土构；修复加固随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展，在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer 简称FRP）以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。
1 FRP复合材料的种类FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合，经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。
目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维（CGRP）、玻璃纤维（GFRP）、及芳纶纤维（AFRP），这些材料性能如表1所示，其材料形式主要有片材（纤维布和板）、棒材（筋材和索材）及型材（格栅型、工字型、蜂窝型等）。
1.1 在FRP片材中，纤维布是目前应用最为广泛的形式，它由连续的长纤维编织而成，通常是单向纤维布，使用前布浸润树脂，在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整，加上它本身没有刚度，运输方便，较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固，柱与节点的抗震加固。
但由于FRP布的厚度较薄，需多层粘贴才能满足要求，所以施工工艺较繁杂，操作较为困难。
而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压，所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。
1.2 在FRP棒材中，FRP筋是采用单向成型工艺，将单向长纤维与树脂混合为棒材；而FRP索是将连续的长纤维单向编织，再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。
碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程
碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程一、引言在建筑结构中，混凝土是常用的材料之一，但随着时间的推移和外界环境的影响，部分混凝土结构可能会出现裂缝、变形甚至损坏的情况。
为了延长结构的寿命并增强其承载能力，碳纤维增强复合材料加固技术逐渐应用于混凝土结构的修复与加固中。
本文将深入探讨碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程及其应用。
二、技术规程概述碳纤维增强复合材料加固混凝土结构是一种先进的结构改造技术，其基本原理是通过将碳纤维加固带粘贴于混凝土结构表面，形成与结构相互作用的复合体系，从而提高结构的抗弯、抗剪、抗震和抗冲击性能。
在进行加固设计时，需要根据结构的受力情况、裂缝分布及其他相关因素综合考虑。
下面将详细阐述碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。
三、评估与筛选在开始进行碳纤维增强复合材料加固前，首先需要进行结构评估与筛选工作。
通过对结构原始设计图纸、实测数据以及现场勘察等工作的综合分析，确定结构的受力情况、裂缝分布和加固需求。
同时，还需要确定碳纤维增强复合材料的种类、级别以及施工方式等。
四、材料准备选择合适的碳纤维增强复合材料是加固工程的关键。
根据结构的受力情况和需要加固的部位，确定合适的碳纤维增强复合材料类型，如碳纤维布、碳纤维板等。
同时，需要针对具体工程情况，选择相应的胶黏剂和填料，以确保加固材料与混凝土结构之间的良好粘结性能。
五、表面处理在进行碳纤维增强复合材料粘贴之前，需要对混凝土结构表面进行必要的处理。
这包括清洁、修复裂缝、打磨表面等操作，以确保碳纤维增强复合材料与混凝土结构之间的粘结强度。
六、材料施工碳纤维增强复合材料的施工过程包括胶黏剂或树脂的涂刷、碳纤维材料的粘贴和压实等步骤。
胶黏剂或树脂的涂刷需要均匀、一致地涂布在碳纤维材料的表面，并尽可能避免气泡和空隙的产生。
在粘贴碳纤维材料时，需要确保其紧密贴合于结构表面，并进行适当的压实，以提高粘结强度。
FPR复合材料
FPR复合材料加固混凝土结构新技术研究发展（一）、FRP复合材料的基本特性随着增强纤维材料的发展，碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维已经成为当前结构工程中加固补强的重要材料。
一些典型的FRP（片材）复合材料的基本力学性能见下表。
FRP复合材料的性能各异，在拉伸强度及拉伸模量方面，玻璃纤维和芳纶纤维一般比碳纤维低1/3左右；在断裂延伸率方面，芳纶纤维一般是碳纤维的2倍左右，玻璃纤维一般比碳纤维高70%左右；在韧性、抗冲击性能方面，芳纶纤维和玻璃纤维要比碳纤维好得多；在抗碱腐蚀方面，芳纶纤维和玻璃纤维则不如碳纤维好。
关于其它方面的性能差异，这里不再赘述。
（二）、FRP复合材料在结构加固工程中应用领域2.1民用建筑、桥梁及工业厂房FRP复合材料因其优异的力学性能，在民用建筑及工业厂房的加固中应用很多，主要有：①梁加固。
加固的作用包括抗弯和抗剪。
在进行抗弯加固时，FRP复合材料的纤维方向与梁的轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，已提高梁的承载能力。
据有关试验得出，只要该梁不是超筋梁，贴一层AK-60可以提高承载力30%左右，贴两层可以提高40%左右；在进行抗剪加固时，FRP复合材料的纤维方向与梁的轴向垂直；②板加固。
一般对于板的加固净空要求比较高，而且加固后不影响其外观，所以用厚度很薄且柔软的FRP复合材料进行加固是一种理想的选择；③柱加固。
芳纶纤维布、玻璃纤维布是比较理想的柱加固材料。
因为它们的弹模小，相对于碳纤维（弹模235Gpa），其延性较好；并且，在进行棱角打磨时一般只需要10mm 左右，一般不需打磨，而碳纤维则需要30mm左右，若采用芳纶纤维就可以节约很多工时。
2.2地铁、隧道因地铁和隧道是一种在地下工作的结构，所以它的受力与地面结构是不一样的。
在洞顶和洞侧，它都有土压力的作用，而且也有净空的要求，所以进行裂缝修补时，传统的加固方法不可行，而用芳纶纤维布（不导电）进行加固维修就可以满足它的各方面要求，因为在地铁或隧道的拱顶或侧壁的裂缝一般是多向且不规则的，这就要求修复材料必须具有良好的抗剪性能，而且还是一种不导电的材料，所以芳纶布在隧道地铁工程中是一种最佳的选择。
混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究
混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究一、前言混凝土结构作为建筑、道路、桥梁等基础设施建设中的重要组成部分，其应用范围非常广泛。
然而，混凝土结构在使用过程中，由于其自身的缺陷和外部因素的影响，经常出现裂缝、断裂等问题，导致结构的安全性和可靠性受到影响。
因此，如何提高混凝土结构的抗拉强度和韧性成为一个亟待解决的问题。
纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）作为一种新兴的增强材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐久性好、施工方便等优点，被广泛应用于混凝土结构中，以提高其抗拉强度和韧性。
本文将从纤维增强复合材料的特点、应用技术、施工工艺等方面入手，对混凝土结构中纤维增强复合材料的应用进行研究和探讨。
二、纤维增强复合材料的特点1.轻质高强纤维增强复合材料具有重量轻、强度高的特点。
以碳纤维为例，其比强度和比刚度分别是钢的两倍和五倍，而密度只有钢的四分之一。
这种轻质高强的特性使得纤维增强复合材料在混凝土结构中得到广泛应用。
2.耐腐蚀纤维增强复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
由于其主要成分是无机材料，不会受到腐蚀的影响，因此可以在恶劣的环境中长期使用，保持良好的性能。
3.施工方便纤维增强复合材料的施工相对于传统的钢筋加固施工更为便捷。
其可以在现场进行现浇混凝土施工，无需像钢筋加固一样需要先进行预埋件的加工和安装，从而节省了时间和成本。
三、纤维增强复合材料在混凝土结构中的应用技术1.拉力加固拉力加固是指将纤维增强复合材料贴在混凝土结构的表面，增加混凝土结构的抗拉强度和韧性的一种方法。
在拉力加固的过程中，首先需要对混凝土结构进行表面处理，以便于纤维增强复合材料的粘结和连接。
接着，将预先制作好的纤维增强复合材料片贴在混凝土结构的表面，通过纤维增强复合材料的强度和韧性，提高混凝土结构的抗拉强度和韧性。
2.压力加固压力加固是指将纤维增强复合材料裹在钢筋或混凝土柱的表面，增加混凝土结构的承载能力和抗压强度的一种方法。
纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究共3篇
纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究共3篇纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究1传统的混凝土结构在使用过程中会出现裂缝、变形等问题，降低了结构的承载能力和使用寿命。
为了加强和修复这些受损的混凝土结构，通常采用纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）加固技术。
纤维增强复合材料是一种由纤维与基体材料复合而成的材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点，在工程结构的加固中得到了广泛的应用。
FRP加固技术将FRP片、FRP筋等材料加在混凝土结构受力位置，使得受损的混凝土结构得到了加固和修复，提高了结构的抗震性能和使用寿命。
然而，在进行FRP加固时，需要考虑的问题很多，如FRP加固材料的选择、加固方式的选择、加固数量、加固长度、加固局部施加程度等问题。
因此，在进行FRP加固之前，需要进行充分的基础试验和计算分析，为实际施工提供科学依据。
FRP加固混凝土结构的基本力学性能可以通过多种试验进行研究，如拉伸试验、弯曲试验、剪切试验、压缩试验等。
拉伸试验是最基本的一种试验方法，能够测定FRP加固材料的抗拉强度、弹性模量、玻璃化温度、断裂伸长率等基本性能。
弯曲试验能够模拟混凝土结构在受外力作用下的变形情况，测定FRP加固后结构的抗弯承载力、变形性能等。
剪切试验主要用于测定FRP加固结构在受剪切作用下的抗剪强度、剪切模量等性能。
压缩试验用于研究FRP加固结构在受压作用下的抗压试验、变形性能等。
通过这些试验，可以评估FRP加固材料的力学性能，为混凝土结构的加固提供科学的依据。
FRP加固混凝土结构的长期受力性能也是需要研究的重要问题。
长期受力下，FRP加固结构的性能有可能发生变化，如水解、脱粘等问题，影响加固效果。
因此，在进行FRP加固混凝土结构时，需要进行长期的试验研究，以确定FRP加固的可靠性和耐久性。
长期受力下的FRP加固混凝土结构的性能研究可以采取多种试验方法。
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纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土结构技术综述
作者：许晓琳
来源：《科学与财富》2016年第19期
摘要：纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土结构技术是对混凝土结构进行加固的一种重要技术。
本文分析了纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土结构技术的国内专利申请情况和技术演进路线，为该领域的研究提供参考。
关键词：纤维增强复合材料；FRP；混凝土；加固
引言
混凝土是一种用水泥、砂、石子和水按一定比例混合制成的建筑材料，其中，砂、石子通常被称为骨料。
混凝土的强度取决于水泥、骨料和水的比例以及骨料的类型。
混凝土结构在土木工程中被广泛采用。
然而，混凝土是一种脆性材料，在服役过程中，由于长期暴露在侵蚀性环境下而产生钢筋的锈蚀、混凝土的劣化等现象，使混凝土结构性能降低，需要对其进行加固。
对混凝土结构进行加固的传统方法主要有增大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、粘钢加固法、裂缝修补法、喷射混凝土加固法等。
20世纪末兴起了一种新的加固技术——纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土结构技术，与传统的混凝土结构加固方法相比，FRP加固技术具有以下优点：高强、轻质、耐腐蚀、可设计性强、施工方便，被广泛应用于梁、柱、桥面板、路面、楼板、墙、拱、烟囱及隧道等混凝土结构的加固中。
一、技术定义
1、基本概念
纤维增强复合材料（FRP，Fiber Reinforced Plastic/Polymer）是一种以树脂为基体材料，以纤维为增强材料，并掺加辅助剂，经过一定工艺复合形成的材料。
纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土结构技术是将纤维增强复合材料固定在混凝土结构表面，形成复合材料体，通过纤维增强复合材料与混凝土结构的协同作用，达到对原结构补强加固和改善结构受力性能的目的。
2、FRP常用类型
常用的 FRP 材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料等。
3、FRP产品的主要形式
FRP产品的主要形式有片材（板材和布材）、型材（矩形、工字形、蜂窝型、格栅型、层压型）、筋材（圆筋、方筋、变形筋、预应力张拉用的绞线和筋束）等。
4、技术分支
纤维增强复合材料加固混凝土结构技术的技术分支主要有：纤维增强混凝土构件的结构、纤维增强复合材料及其制备方法、纤维增强混凝土加固工艺或加固装置、加固效果测试装置或方法。
二、国内专利申请情况
1、国内年申请量统计
图1显示了国内自1994年至2013年纤维增强复合材料加固混凝土结构技术的专利申请量的年度状况。
可见，1994年出现了第一件相关申请，此时国内相关技术刚刚起步，申请量极少；自2000年开始申请量逐渐有所增加，发展较为平稳；2009年之后发展较为迅速，申请量有了明显的增加；2013-2014年申请量的增加极为明显。
可以看出，国内相关申请起步较晚，申请量总体趋势是逐渐增加的，现在正处于迅猛发展后趋于稳定的阶段。
2、国内主要申请人分析
图2显示了纤维增强复合材料加固混凝土结构技术的申请人类型分布情况。
从图2中可以看出，高校及研究所申请人占了半数以上，公司申请人次之，个人申请人最少。
高校及研究所申请人最多，很大一部分原因在于高校及研究所较为注重高端技术研究和开发，并通常站在技术的前沿，对于专利申请也较为熟知和热衷。
而相关技术领域内的公司也往往致力于技术研发，专利申请的积极性也不断提高。
三、国内FRP加固混凝土结构技术演进
四川省建筑科学研究院1994年提出了一种预应力张拉纤维增强筋的复合锚固装置
（CN2227159Y），由一带灌浆孔的套筒通过螺纹将一环状定位板和一空心螺杆内外联系在一起形成一个可分段注入不同胶凝材料的复合锚固系统，可对预应力张拉纤维增强筋进行便捷、可靠的锚固。
日本SHO-BOND建设株式会社1999年提出了一种补强加固混凝土建筑物的方法
（CN1231371A），用于补强加固桥梁、房屋、隧道、堤坝等钢筋混凝土建筑物，其中包括粘
合法碳纤维布补强加固混凝土建筑物的方法。
该方法中，用于碳纤维布粘贴混凝土表面的粘合胶为环氧树脂类胶。
补强加固后的建筑物改善了原结构的应力分布，降低了每部分的应力强度，从而提高了建筑物的负荷能力，延长了安全使用的寿命，可以避免建筑物重建所带来的巨大投资压力。
东南大学2003年提出了一种用于土木工程加固混凝土结构的片材（CN1456769A），该材料以树脂充当连续相，纤维单向排布在树脂中间，二者结合为一体，加工方法为预先对纤维施加预应力，使纤维充分发挥其增强作用，然后采用模压成型的方法将树脂溶入到纤维之间，形成连续纤维增强热塑性树脂基复合材料片材。
同济大学2005年提出了一种纤维增强复合材料与基体粘结性能新型试验装置
（CN2840010Y），用于对纤维增强复合材料与基体的粘结性能进行试验、测试，这种装置可以实现自然对中加载。
昆明理工大学和云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院于2009年提出了一种碳纤维复合材料封装的光纤Bragg光栅应变传感器（CN201497490U），该传感器利用碳纤维复合材料对光纤Bragg光栅进行封装保护。
在外加应力的作用下，碳纤维复合材料发生形变，从而带动粘贴于碳纤维复合材料上的光纤Bragg光栅产生与应变相关的Bragg波长移位，光纤Bragg光栅与信号处理装置光连接，将碳纤维复合材料所受应变转换为对光纤Bragg光栅峰值波长的调制。
采用该传感器，在使用碳纤维增强复合材料对结构体进行加固的同时，能够通过预先埋入CFRP的光纤Bragg光栅对其进行长期监测，构成了一种集加固与监测于一体的智能检测结构，适用于混凝土结构加固和金属外壳保护及变形监测。
四、展望
目前，国内关于纤维增强复合材料加固混凝土结构技术的研究多集中在纤维增强混凝土加固装置和加固工艺上，随着该技术的应用愈加广泛，对与之相对应的加固效果测试装置和方法的研究也将更加深入，专利申请量无疑也将随之增加。
尤其是能够即时反馈被加固混凝土结构应力应变状态的智能检测结构和方法的研究和开发必将广泛开展，相关申请也将随之增多，需要随时关注最新的研究动态。
参考文献
[1] 王振华.纤维增强复合材料（ FRP）加固混凝土柱的研究综述[J].南京工程学院学报（自然科学版），2012，10（2）： 19-23.
[2] 段世昌等. FRP与混凝土组合结构研究综述[J].水力发电学报，2005，24（5）： 55-58.。