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閱讀 4488 次 碳纖維片材加固技術在住宅工程中的應用

摘要：通過工程實例，對碳纖維片材加固技術在住宅工程中的應用進行闡述，明確了受力分析、結構設計、施工操作等步驟，保證了建筑物的安全和使用功能。...
 
碳纖維片材加固技術在住宅工程中的應用
 
王  騫
陜西建工集團第五建筑工程有限公司
 
    碳纖維片材結構加固技術是指采用高性能粘結劑將碳纖維布粘貼在建筑結構構件表面，使兩者共同工作，提高結構構件的（抗彎、抗剪）承載能力，由此而達到對建筑物進行加固、補強的目的。
 
1、工程概況
    某住宅樓工程為框架—剪力墻結構，地下1層、地上24層。施工至13層時，發現5、6、7層個別樓蓋梁強度不足,產生細微裂縫。為保證結構安全，決定對強度不足的6道鋼筋砼樓蓋梁施行加固處理。
 
2、加固處理方案
    經多種結構構件加固處理方案比較，設計單位提出采用粘貼碳纖維片材加固法對6道鋼筋砼樓蓋梁進行加固補強處理。
 
    2.1 對加固部位受力驗算
    1）梁底：鋼筋：fyAs＝300×1200＝36000N
                  碳布：As布=fyAs/3000=36000/3000=120mm2
    300g碳布250mm寬面積As布＝0.167（碳布厚度）×250＝42mm2
         N＝120/42＝3層
 
    2）梁頂：鋼筋：fyAs/＝300×1400＝42000N
                  碳布：As布＝fyAs/3000=36000/3000＝140mm2
            300g碳布300mm寬面積As布＝0.167×300＝50.1 mm2
             N＝140/50.1＝3層
 
    2.2 加固做法
    設計碳纖維布寬度：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，應盡可能地卸去部分荷載，使碳纖維粘貼施工時結構或構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→用環氧膩子進行殘缺修補→貼碳纖維片→養護→涂裝→完工驗收。

3、施工工藝
    3.1  混凝土基底處理
    （1）裂縫處理：寬度小于0.2mm的裂縫，用環氧樹脂進行表面涂抹封閉；大于0.2mm的裂縫用環氧樹脂灌縫。
    （2）結構或構件表面打磨后，用吹風機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）將構件表面凸出部分打磨平整，修復后的段差要盡量平順；棱角的部位，用磨光機磨成圓角，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定比例稱量準確后放入容器內，用攪拌器攪拌均勻；一次調和量應在可使用時間內用完。
    （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（一般養護3～24小時）才能進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磨平。
 
    3．3 用環氧膩子進行殘缺修補
    （1）構件表面凹陷部位應用環氧膩子填平，并修復至表面平整、順滑。
    （2）內角（段差、起拱等）要用環氧膩子填補，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。
 
    3．4 粘貼碳纖維布
    （1）樹脂的主劑和固化劑應按規定的比列稱量準確，裝入容器用攪拌器均勻攪拌。一次調和量應在可使用時間內用完。
    （2）纖維順長方向片材的接頭必須搭接10cm以上。該部位應多涂樹脂，脫泡、樹脂操作按正常進行。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氧樹脂，稱為上涂。如需多層粘貼則重復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涂刷均勻、周邊整齊。
 
    3．5 養護
    （1） 碳纖維片施工后，應進行養護，保證養護期間的溫度不低于環氧樹脂的允許使用溫度。
    （2）養護期一般在1～2周內。
    （3）養護期間嚴禁周邊擾動和受潮。
 
    3.6 表面涂裝 ：對于粘貼后的碳纖維表面涂刷基于環氧基底的涂料或噴沙抹灰后涂刷常規涂料。
 
4、勞動力及機工具安排
    施工班組以3人為宜，每人每工日完成工程量在10m2左右。準備的主要機、工具為角磨機1臺，吹風機1臺，臺稱1臺，滾筒刷2把，羅拉2把，灌膠工具一套。
 
5、質量控制
    5.1 原材料必須有生產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，補強表面平整，無干紗、皺折、氣泡、凹陷等缺陷產生。
    5.3 質量缺陷處理
    （1）缺膠、凹陷、間隙處加注樹脂；
    （2）皺折（纖維）處磨除加補貼片；
    （3）干紗處拆除，加補貼片；
    （4）空鼓、氣泡長度大于3cm，或長度小于3cm且密集式分部，磨除再貼覆補強片，否則加注樹脂。
 
6、施工安全和環保
    6.1進入施工現場需戴安全帽，著工作服；配戴口罩、手套、防護眼鏡等防護用品
    6.2 高空作業前檢查架凳、架板是否穩固；
    6.3 施工現場通風狀況良好。施工現場及庫房禁止吸煙，施工用各種樹脂遠離明火，并避免陽光直射。
    6.4 由于碳纖維片為電的良導體，應使其遠離電源。
 
7、結束語
    通過精心準備和嚴格施工質量過程控制，本工程的加固效果良好，工程交付后加固部位未出現裂縫現象，達到了安全使用的要求。
 
參考文獻：
[1]《混凝土結構加固設計規范》GB50367—2006；
[2]《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程》CECS146-2003。
 
(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)
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