王  騫

陜西建工集團(tuán)第五建筑工程有限公司

 

    碳纖維片材結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，使兩者共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的（抗彎、抗剪）承載能力，由此而達(dá)到對建筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。

 

    某住宅樓工程為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層、地上24層。施工至13層時，發(fā)現(xiàn)5、6、7層個別樓蓋梁強(qiáng)度不足,產(chǎn)生細(xì)微裂縫。為保證結(jié)構(gòu)安全，決定對強(qiáng)度不足的6道鋼筋砼樓蓋梁施行加固處理。

 

    經(jīng)多種結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固處理方案比較，設(shè)計單位提出采用粘貼碳纖維片材加固法對6道鋼筋砼樓蓋梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。

 

    2.1 對加固部位受力驗算

    1）梁底：鋼筋：f_yA_s＝300×1200＝36000N

                  碳布：A_s^布=f_yA_s/3000=36000/3000=120mm²

    300g碳布250mm寬面積A_s^布＝0.167（碳布厚度）×250＝42mm²

         N＝120/42＝3層

 

    2）梁頂：鋼筋：f_yA_s^/＝300×1400＝42000N

                  碳布：A_s^布＝f_yA_s/3000=36000/3000＝140mm²

            300g碳布300mm寬面積A_s^布＝0.167×300＝50.1 mm²

             N＝140/50.1＝3層

 

    2.2 加固做法

    設(shè)計碳纖維布寬度：梁底為250mm，梁頂為300mm，壓條寬度均為200mm。碳纖維布厚度均為0167mm(300g/m²)。加固做法見下圖示。

 

    施工工藝：在碳纖維加固施工前，應(yīng)盡可能地卸去部分荷載，使碳纖維粘貼施工時結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的荷載作用減小到最小程度。加固施工工序為：混凝土基底處理→涂底層涂料→用環(huán)氧膩子進(jìn)行殘缺修補(bǔ)→貼碳纖維片→養(yǎng)護(hù)→涂裝→完工驗收。

    3.1  混凝土基底處理

    （1）裂縫處理：寬度小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹封閉；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。

    （2）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面打磨后，用吹風(fēng)機(jī)將表面灰塵和雜物清理掉，然后用干凈濕布清理，并使表面充分干燥。

    （3）將構(gòu)件表面凸出部分打磨平整，修復(fù)后的段差要盡量平順；棱角的部位，用磨光機(jī)磨成圓角，圓角半徑須≥30mm。

 

    3.2涂底層涂料

    （1）把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放入容器內(nèi)，用攪拌器攪拌均勻；一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時間內(nèi)用完。

    （2）用滾筒刷均勻地將底層涂料涂刷于混凝土表面，指觸干燥后（一般養(yǎng)護(hù)3～24小時）才能進(jìn)行下一道工序的施工。

    （3） 底層涂料指觸干燥或固化后，表面上的凸起部分要用砂布或角磨機(jī)磨平。

 

    3．3 用環(huán)氧膩子進(jìn)行殘缺修補(bǔ)

    （1）構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩子填平，并修復(fù)至表面平整、順滑。

    （2）內(nèi)角（段差、起拱等）要用環(huán)氧膩子填補(bǔ)，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。

 

    3．4 粘貼碳纖維布

    （1）樹脂的主劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比列稱量準(zhǔn)確，裝入容器用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時間內(nèi)用完。

    （2）纖維順長方向片材的接頭必須搭接10cm以上。該部位應(yīng)多涂樹脂，脫泡、樹脂操作按正常進(jìn)行。在片材寬度方向不需要搭接。

    （3）貼片前用滾筒刷均勻地涂抹粘貼用環(huán)氧樹脂，稱為下涂。貼片時，在纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣。可用羅拉（專用工具）沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使樹脂滲浸進(jìn)纖維中。

    （4）纖維片施工30分鐘后，用滾筒刷均勻涂抹粘貼用環(huán)氧樹脂，稱為上涂。如需多層粘貼則重復(fù)3.2（1）～（3）步驟，并保證底層粘貼的碳纖維片上涂已指觸干燥，才能粘貼下一層。

    （5）最后一層碳纖維的上涂應(yīng)涂刷均勻、周邊整齊。

 

    3．5 養(yǎng)護(hù)

    （1） 碳纖維片施工后，應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證養(yǎng)護(hù)期間的溫度不低于環(huán)氧樹脂的允許使用溫度。

    （2）養(yǎng)護(hù)期一般在1～2周內(nèi)。

    （3）養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁周邊擾動和受潮。

 

    3.6 表面涂裝 ：對于粘貼后的碳纖維表面涂刷基于環(huán)氧基底的涂料或噴沙抹灰后涂刷常規(guī)涂料。

 

    施工班組以3人為宜，每人每工日完成工程量在10m²左右。準(zhǔn)備的主要機(jī)、工具為角磨機(jī)1臺，吹風(fēng)機(jī)1臺，臺稱1臺，滾筒刷2把，羅拉2把，灌膠工具一套。

 

    5.1 原材料必須有生產(chǎn)廠家的出廠檢驗合格證。

    5.2 用小錘輕擊檢查，無空鼓或只有少量小空鼓（長度<3cm）便視為合格。

    5.3 目視檢查，補(bǔ)強(qiáng)表面平整，無干紗、皺折、氣泡、凹陷等缺陷產(chǎn)生。

    5.3 質(zhì)量缺陷處理

    （1）缺膠、凹陷、間隙處加注樹脂；

    （2）皺折（纖維）處磨除加補(bǔ)貼片；

    （3）干紗處拆除，加補(bǔ)貼片；

    （4）空鼓、氣泡長度大于3cm，或長度小于3cm且密集式分部，磨除再貼覆補(bǔ)強(qiáng)片，否則加注樹脂。

 

    6.1進(jìn)入施工現(xiàn)場需戴安全帽，著工作服；配戴口罩、手套、防護(hù)眼鏡等防護(hù)用品

    6.2 高空作業(yè)前檢查架凳、架板是否穩(wěn)固；

    6.3 施工現(xiàn)場通風(fēng)狀況良好。施工現(xiàn)場及庫房禁止吸煙，施工用各種樹脂遠(yuǎn)離明火，并避免陽光直射。

    6.4 由于碳纖維片為電的良導(dǎo)體，應(yīng)使其遠(yuǎn)離電源。

 

    通過精心準(zhǔn)備和嚴(yán)格施工質(zhì)量過程控制，本工程的加固效果良好，工程交付后加固部位未出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，達(dá)到了安全使用的要求。

 

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367—2006；

[2]《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS146-2003。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)