碳纤维片材结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。
1、工程概况
某住宅楼工程为框架—剪力墙结构,地下1层、地上24层。施工至13层时,发现5、6、7层个别楼盖梁强度不足,产生细微裂缝。为保证结构安全,决定对强度不足的6道钢筋砼楼盖梁施行加固处理。
2、加固处理方案
经多种结构构件加固处理方案比较,设计单位提出采用粘贴碳纤维片材加固法对6道钢筋砼楼盖梁进行加固补强处理。
2.1 对加固部位受力验算
1)梁底:钢筋:f
yA
s=300×1200=36000N
碳布:A
s布=f
yA
s/3000=36000/3000=120mm
2
300g碳布250mm宽面积A
s布=0.167(碳布厚度)×250=42mm
2
N=120/42=3层
2)梁顶:钢筋:f
yA
s/=300×1400=42000N
碳布:A
s布=f
yA
s/3000=36000/3000=140mm
2
300g碳布300mm宽面积A
s布=0.167×300=50.1 mm
2
N=140/50.1=3层
2.2 加固做法
设计碳纤维布宽度:梁底为250mm,梁顶为300mm,压条宽度均为200mm。碳纤维布厚度均为0167mm(300g/m
2)。加固做法见下图示。
施工工艺:在碳纤维加固施工前,应尽可能地卸去部分荷载,使碳纤维粘贴施工时结构或构件承受的荷载作用减小到最小程度。加固施工工序为:混凝土基底处理→涂底层涂料→用环氧腻子进行残缺修补→贴碳纤维片→养护→涂装→完工验收。

3、施工工艺
3.1 混凝土基底处理
(1)裂缝处理:宽度小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂抹封闭;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
(2)结构或构件表面打磨后,用吹风机将表面灰尘和杂物清理掉,然后用干净湿布清理,并使表面充分干燥。
(3)将构件表面凸出部分打磨平整,修复后的段差要尽量平顺;棱角的部位,用磨光机磨成圆角,圆角半径须≥30mm。
3.2涂底层涂料
(1)把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内,用搅拌器搅拌均匀;一次调和量应在可使用时间内用完。
(2)用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土表面,指触干燥后(一般养护3~24小时)才能进行下一道工序的施工。
(3) 底层涂料指触干燥或固化后,表面上的凸起部分要用砂布或角磨机磨平。
3.3 用环氧腻子进行残缺修补
(1)构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,并修复至表面平整、顺滑。
(2)内角(段差、起拱等)要用环氧腻子填补,使之平顺。腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。
3.4 粘贴碳纤维布
(1)树脂的主剂和固化剂应按规定的比列称量准确,装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。
(2)纤维顺长方向片材的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂树脂,脱泡、树脂操作按正常进行。在片材宽度方向不需要搭接。
(3)贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用环氧树脂,称为下涂。贴片时,在纤维片和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次,使树脂渗浸进纤维中。
(4)纤维片施工30分钟后,用滚筒刷均匀涂抹粘贴用环氧树脂,称为上涂。如需多层粘贴则重复3.2(1)~(3)步骤,并保证底层粘贴的碳纤维片上涂已指触干燥,才能粘贴下一层。
(5)最后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐。www.tmgc8.com
3.5 养护
(1) 碳纤维片施工后,应进行养护,保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度。
(2)养护期一般在1~2周内。
(3)养护期间严禁周边扰动和受潮。
3.6 表面涂装 :对于粘贴后的碳纤维表面涂刷基于环氧基底的涂料或喷沙抹灰后涂刷常规涂料。
4、劳动力及机工具安排
施工班组以3人为宜,每人每工日完成工程量在10m
2左右。准备的主要机、工具为角磨机1台,吹风机1台,台称1台,滚筒刷2把,罗拉2把,灌胶工具一套。
5、质量控制
5.1 原材料必须有生产厂家的出厂检验合格证。
5.2 用小锤轻击检查,无空鼓或只有少量小空鼓(长度<3cm)便视为合格。
5.3 目视检查,补强表面平整,无干纱、皱折、气泡、凹陷等缺陷产生。
5.3 质量缺陷处理
(1)缺胶、凹陷、间隙处加注树脂;
(2)皱折(纤维)处磨除加补贴片;
(3)干纱处拆除,加补贴片;
(4)空鼓、气泡长度大于3cm,或长度小于3cm且密集式分部,磨除再贴覆补强片,否则加注树脂。
6、施工安全和环保
6.1进入施工现场需戴安全帽,着工作服;配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品
6.2 高空作业前检查架凳、架板是否稳固;
6.3 施工现场通风状况良好。施工现场及库房禁止吸烟,施工用各种树脂远离明火,并避免阳光直射。
6.4 由于碳纤维片为电的良导体,应使其远离电源。
7、结束语
通过精心准备和严格施工质量过程控制,本工程的加固效果良好,工程交付后加固部位未出现裂缝现象,达到了安全使用的要求。
参考文献:
[1]《混凝土结构加固设计规范》GB50367—2006;
[2]《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》CECS146-2003。
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