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摘要:碳纤维片材(Carbon Fiber Reinforced Polymer laminate简称CFRP)是一种新型加固补强材料,近年来在土木工程领域中的研究与应用得到了迅速发展。碳纤维加固技术是利用改性环氧树脂类胶结材料将碳纤维片材粘贴于混凝土表面,从而达到结构补强及改善受力性能的目的。较之传统的结构加固方法,碳纤维加固技术是一种新型高效的加固修复技术,它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。
关键词:碳纤维 加固 曾工:13585891736
一、工程概况
某商务中心工程进入装修阶段时,裙房楼面出现贯通的裂缝,主要原因是在商品混凝土生产中外加粉煤灰临时变更厂家,造成混凝土性能变异产生裂缝,为确保使用安全,需对结构进行了验算,原楼面结构为主次梁现浇板体系(混凝土强度等级C40,板受力筋为Ⅰ级钢筋,梁受力筋为Ⅱ级钢筋)。结构验算表明,楼板裂缝部位和主次梁正截面需进行加固。根据工程施工时间紧,外观尺寸不能改动等实际情况,经过方案论证和经济技术可行性比较,并征得业主的同意,决定对该区域的梁和相应的板裂缝进行外贴碳纤维布的方式加固,面积985M2。
碳纤维布加固混凝土技术,是一种新型混凝土结构加固修补技术,它利用浸渍树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面,共同工作,达到对混凝土结构构件加固补强,较传统的结构加固方法具有明显的高强、高效、施工便捷、适用面广、良好的耐久性等优越性。在美、日等发达国家已成熟应用。近年来,我国在该领域也开始了大量的研究工作与一定的实际工程应用。尤其是碳纤维加固的抗弯、抗扭设计,国内、外已经进行了较多试验与研究,对梁、板的加固也是这项技术应用的主要方面。碳纤维加固技术最明显的优点主要有以下几点:
1、高强高效,适用面广,质量易保证,对于目前普遍采用的碳纤维材料,其抗拉强度为3550Mpa ,比二级钢(310Mpa )高出十倍多;
2、施工便捷,工效高,没有湿作业,不需现场固定设施,施工占用地少;
3、碳纤维材料具有良好的抗腐性和耐久性,加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸,也无须对其进行维护,外装修不受影响。
二、加固用材料特性
本工程使用了进口的碳纤维布(ST200)
三、碳纤维粘贴加固施工方法及过程
碳纤维加固按构件的实际配筋及荷载情况进行计算,确定加固的部位和数量。碳纤维加固的具体方法为:在楼层的底面对梁和板粘贴碳纤维布,纤维方向为梁的纵横向和板的裂缝方向,以增强梁和板的受力性能。楼板底面的加固面积:长3940 × 宽0.25 = 985m2。碳纤维加固施工方法严格按照“碳纤维片材混凝土结构技术规程(CECS 146:2003)”及“混凝土结构加固技术规范(CECS25:90)”中的相应规定施工,具体施工工序如下:
1、表面处理
清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层;将被粘贴混凝土表面打磨平整,除去表面浮浆、油污等等杂质,直至完全露出结构新面。转角粘贴处(梁端加贴U型箍的部位)需进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径R≥20mm;用吹风机清除混凝土表面灰尘,保持混凝土表面的清洁干燥。
2、涂刷底层树脂(CFP)
用滚筒刷将底层树脂均匀涂刷于混凝土表面,待树脂表面指触干燥后再进行下一步工序施工。
3、找平处理
对混凝土表面凹陷部位用找平材料CFE填补平整,且不应有棱角;转角处用找平材料修复为光滑的圆弧;待找平材料表面指触干燥后再进行下一步工序施工。
4、粘贴碳纤维布
按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布;将浸渍树脂CFR均匀涂抹于所要粘贴的部位,用罗拉(特制碳纤维布粘贴工具)沿纤维方向多次滚压挤除气泡,并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布,滚压时不得损伤碳纤维布;多层粘贴重复以上步骤,待纤维表面指触干燥后进行下一层的粘贴;在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂,并撒上细砂作树脂表面的粗糙处理。
四、施工安全措施
本次加固工程工期要求紧工作面又有其他施工班组作业,而加固的各工序间需要有一定时间的养护和固化过程,所以各工种之间必须穿插进行。为此要确保施工安全和成品保护,除施工现场的辅助工作(电源、照明、脚手架)及时到位外,并采取了如下措施:
1、打磨前,检查打磨机、接线板导线的完好;
2、打磨时戴好好防尘口罩;
3、打磨时,要保证打磨机前方无人;
4、确保脚手架的稳固、围护安全。
五、碳纤维布粘贴质量检验
1、碳纤维布实际粘贴部位及层数符合设计要求,位置偏差不大于2cm。
2、碳纤维布与混凝土间的有效粘结采用手压碳纤维布表面的方法进行判断,总有效粘结面积大于95%。碳纤维布空鼓面积小于100cm2的有二处,采用针管注胶的方式进行了补救。
3、碳纤维布与混凝土间的粘结强度采用了碳纤维片材加固混凝土结构施工质量现场检验方法,根据取样规则,加固面积在500~1000M2的工程取两组试样,所有试样的试验结果均属于Af破坏形式,施工质量判定为合格。