怀化别墅碳纤维加固

怀化碳纤维加固技术 
碳纤维布加固技术是一种新型的结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对结构及构件加固补强的目的。本加固工程为某铝业公司露天钢筋混凝土排架结构。长220m，宽58.6m,柱距6m，跨距29.1m，共两跨。本工程分两期建成，**期有**设计院于1967年设计，共17个柱距，处于南侧，*二期有**设计院于1979年设计20个柱距，处于北侧。每跨设有Q16T，LK=28.5m抓斗式起重机两台。该工程已停用2年多，现根据生产需要新增两台吊车，在北侧运行。因一期工程接近50年使用寿命，二期也已扩建34年，根据外观检查框架梁已遭到破坏，保护层混凝土开裂、剥落；钢筋锈蚀，受力截面削弱，危及结构安全，影响新增两台设备安全使用。经建设单位、设计单位、加固公司等单位*一起进行分析比较，选择粘贴碳纤维布进行加固，防止大梁的过度变形，延长梁的使用寿命。 
　　1碳纤维布加固框架梁方案的确定 
　　1.1 碳纤维布加固的前提 
　　**，利用回弹法对框架梁混凝土进行强度检测，以供加固参考。经检测，混凝土的实际强度约为C30。根据设计图纸及现场混凝土、钢筋的受损情况，考虑提高框架梁的抗拉强度等级，碳纤维布分两层粘贴在框架梁的底面及两侧，加固后，增加了原受拉钢筋面积，弥补了因原钢筋锈蚀而造成的截面削减，构件的承载力得到加强，可以满足使用要求。 
　　1.2碳纤维布的设计 
　　在受弯加固时，应使碳纤维片材的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致。因梁底宽度为300mm，碳纤维布的宽度为300mm，由中心向两侧粘贴刚好满足两侧粘贴150mm的要求。四块分两层粘贴在梁底；再粘贴100mm宽的两层碳纤维布“U”形箍；框架梁两侧面上边缘各粘贴三根100mm宽的碳纤维布条固定碳纤维布“U”形箍，间距200mm。值得注意的是，使用碳纤维进行加固时，具体粘贴层数要通过计算确定，考虑到各层的共同工作系数，抗疲劳的能力和避免脆性破坏，一般不宜**过5层。另外，从受力性能角度而言，单层优于多层，窄幅优于宽幅；必要时纵向可以搭接，搭接长度不能少于100mm。 
　　 
　　 
　　1.3配套树脂粘结材料的设计 
　　碳纤维粘贴胶粘剂应为专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，性能要求为A级胶。胶粘剂分为底胶和粘贴胶，分别有对应A和B胶按照比例配制而成。底胶应与粘贴胶相适配，安全性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范》相关规定要求。底胶作用是增强表面混凝土与找平材料或粘结树脂界面的粘结强度；粘结胶是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，其作用是使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，使其共同承受结构的作用。 
　　2施工准备 
　　2.1 主要材料：底胶、粘贴胶、碳纤维布。 
　　2.2 辅助材料：低速搅拌器、**滚筒、角向磨光机、剪刀、凿子、刮板、吹风机、榔头、量具等。 
　　2.3搭设脚手架： 按安全规程要求搭设好脚手架，高度以满足施工要求和施工方便。 
　　3施工程序 
　　表面处理→修补找平→定位、下料→胶料配制→粘贴碳纤维布→表面防护→检验、验收。 
　　4施工方法 
　　4.1表面处理 
　　被加固的框架梁混凝土保护层部分疏松，应清除直至露出结构层；清理加固部位表层灰尘等污物。 
　　4.2修补、找平 
　　局部裂纹、蜂窝用环氧砂浆修补表层修复平整。平整度应达到4mm；框架梁节点转角粘贴处须打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。表面打磨后用水清洗干净，并用吹风机吹净。 
　　4.3定位、下料 
　　对加固部位进行现场测量，做好记录；根据记录裁剪碳纤维布。 
　　4.4胶料配制 
　　按产品使用说明书中的要求，称量相应比例的A、B两组胶料，按规定比例分别搅拌，混入后再充分搅拌。 
　　4.5粘贴碳纤维布 
　　将配制好的粘结胶均匀涂抹在加固部位的混凝土面层；铺贴碳纤维布，并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透到纤维中。等胶固化后（以指触干燥为准），再进行下一层粘贴碳纤维布的施工。 
　　4.6表面防护 
　　在粘贴好的碳纤维布最后一层后，再均匀涂抹一道粘结胶，在上面均匀地撒上干净的中砂，待粘结胶固化后做抹灰保护。 
　　4.7检验 
　　检验贯穿于整个施工过程。首先，施工材料进场时，**有碳纤维布及其配套树脂胶生产厂家所提供的材料检验报告、合格证等资料。验收以企业标准为验收依据。其次，每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。最后，现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实的现象应采用针管注胶（浸渍树脂）的方法进行补救，粘结面积若少于90％则判定粘结无效，需重新施工。 
　　5施工过程中的注意事项 
　　5.1凹凸不平加固部位应用补强砂浆找平；有段差、转角加固部位应抹成平滑曲面，转角应成圆弧状，半径不小于20mm。 
　　5.2胶料应严格按产品说明书比例配制，调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应充分均匀，配制搅拌后的胶料应无沉淀、色差、气泡，并应防止灰尘等杂质混入胶料。 
　　5.3按设计要求裁剪碳纤维布，不得损伤横向织物面，涂抹粘结胶应均匀，铺贴应平整无气泡。 
　　5.4粘贴完工经固化后，进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面，通过不同声音判别密实情况。密实度应达到相关规定，否则应重新修补后再检验。 
　　5.5严格控制施工现场的温度和湿度，冬季施工要有**的技术措施**。气温在5℃以下、相对湿度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时，无有效措施不得施工。 
　　5.6大面积粘贴前需先做样板，待有关各方面验证后，再大面积施工。对于碳纤维布粘贴面积在1000m2 以上的工程为检验其加固效果应与建设单位、设计单位协商进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足地区规范规定及使用要求。 
　　5.7由于碳纤维片为电的良导体，应使其远离电源。 
　　5.8施工用的各种树脂远离明火，并避免阳光直射。 
　　5.9施工及检查人员应穿防护工作服，配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品。脚手架要有足够的安全性，高空作业**配戴安全带。 
　　5.10施工现场通风状况良好。当树脂粘附在皮肤上时，应立即用肥皂水冲洗，溅入眼内用清水清洗或及时就医。 
　　6结语 
　　通过该工程实际的施工操作，深深体会到碳纤维布加固技术的各项优点，如其自重轻，抗拉强度高，施工简便，施工工期短等。本加固工程施工时，在确保安全的前提下，仅使用了简单的脚手架；而且碳纤维布裁剪非常方便，可以根据形状及尺寸随意裁剪，在各种支架的遮挡处可以随意穿过，施工非常方便。另外，由于碳纤维布不会生绣，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境，加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性。在铝业公司这种强碱环境中使用碳纤维结构加固技术优势明显。本工程从开工到结束仅29天（包括搭、拆脚手），工程总费用仅约为60万元，即使原本已经接近报废的建筑重新投入生产。由此可见，碳纤维布加固技术的优点很明显，应用前景很光明。