【摘要】CFRP布材的生产工艺相当成熟，广泛用于混凝土结构的加固。利用CFRP布施加预应力可更加充分发挥其高强耐腐蚀性能。本文对CFRP布材施加预应力的可行性进行了分析和说明，并通过了具体试验介绍了进行的CFRP布材预应力平板的试验情况。并对有待深入研究的内容作了归纳。 
关键词 CFRP布 锚具 预应力平板 预应力张拉 

1、 概述 
工程实践表明，CFRP复合材料能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、高强和轻质发展以及承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求，正被越来越广泛的应用于桥梁、各类民用建筑、海洋和近海、地下工程等结构中。应用的方式有两种：一是直接应用于新建结构中，二是用于旧有结构的维修加固，以取得良好的经济效益[1]～[3]。 
我国于1996-1997年正式对CFRP用于土木建筑结构进行研究，并在1998所开始了实际的工程应用，至今国内已有近十个科研院所、十余所高等院校，对其技术性能进行了研究，取得了大量的科研成果。但国内的研究成果和对象基本上以结构加固和修复为主。与国外已开展采用CFRP代替钢筋和预应力筋或索的使用相比已明显落后，有必要开展相关的应用研究[2][4]。 
虽然抗拉强度高和弹性模量低使得CFRP筋束非常适合于施加预应力，但它还有高度的非均质性和脆性的缺点，这非均质性使其极易在预应力锚固时发生破坏，而其脆性则在施加预应力时比钢材更加危险。迄今为止还没有一种锚固系统能保证所有的CFRP力筋达到最佳预应力传递，这也是在对CFRP预应力锚固体系研究内容之一。 
目前对CFRP作为预应力材料的研究主要集中在开发相关预应力锚具的同时，进行高性能CFRP材料的研制与开发。而作为较先应用于结构工程的CFRP片材，其应用和开发已十分成熟，而且应用相当普遍。高性能混凝土的应用，尤其是自流平混凝土的应用，借助已成熟的布材CFRP和预应力技术的结合，将会给CFRP材料和预应力技术提供新的应用方式和思路。本文主要介绍作者正在研制的CFRP材料，进行平板结构性能的研究和施工工艺的研究。采用CFRP布作为预应力材料的研究目前尚未见相关报道[5]～[8]。 

2、 CFRP布材预应力的优点及意义 
碳纤维增强塑料（CFRP）由于其高强度和优良的抗腐蚀和耐久性等优点，国内外都在开展其替代钢材的应用研究，但多局限于将CFRP作为体外加固材料使。随着近年来CFRP材料开发技术的成熟，其价格的迅速下落给CFRP在结构上的应用提供了很好的机遇。CFRP作为预应力筋的想法也由来又久，但是由于CFRP表现出来的脆性使得对其锚固相当困难[4][7]。为此，作者在避开需要预应力锚具的CFRP筋材，改用技术成熟的CFRP布材进行施加预应力的研究。 
如果采用布状CFRP形式施加预应力，具有如下优点： 
（1） 不需要锚具，或开发出相关的垂直加压设备代替筋材所需要的锚具，从而节省锚具费用； 
（2） 利用片状材料自身施加预应力，能避免采用常规锚具时的断裂现象； 
（3） 布状CFRP由于具有较大的表面积，可提供与混凝土间的足够接触面积，因此可以很好地保证CFRP与混凝土完全充分的粘结； 
（4） 通过织物布状交错张拉可方便实现纵向和横向施加预应力； 
（5） 布状CFRP灵活的布置和相对少的空间占用，可避免因过多钢筋所导致的施工不便。 
国内外对CFRP布材作为预应力材料使用的研究目前尚未见到报道。本文公将混凝土平板作为研究对象，对采用布材施加预应力时平板受力和截面性能作一介绍，为CFRP布材作为预应力的更大范围推广使用提供理论依据。在结构工程和桥梁工程中的平板结构中，包括预制和现浇法，采用先张法对CFRP布材预应力技术可起到更加理想的效果。这一方法对采用CFRP布进行预应力张拉的结构加固也具有借鉴意义。 

3、 CFRP布材施加预应力效果 
试验采用上海怡昌碳纤维材料有限公司生产的同固牌的CFRP布，型号为CFC2-2。材料参数如下： 
产品厚度 碳纤维种类 抗拉强度 抗拉弹性模量 断裂延伸率 单位面积重量 布宽度 
0.17mm T-700-12K ≥3500MPa 220GPa 1.8% 200g/m2 100mm 
与CFRP筋材不同，由于CFRP布薄而宽，对CFRP布施加预应力必须克服其张拉不均匀性。试验张拉采用作者设计的装置进行，并由柳州欧维姆机械股份有限责任公司加工。图1中的照片1和2分别显示了不均匀张力所导致的CFRP布部分纤维发生破坏时的情况。图2中的照片显示了克服不均匀张拉的效果。图3中的照片显示是3条CFRP张拉后埋置于混凝土平板中进行加载前的情景。