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现场粘贴碳纤维布加固的做法

2018-06-27 14:22:43 

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工程改造加固技术的历史不长,但是随着这些年来建筑科学技术的发展,各种加固技术和材料层出不穷,粘贴碳纤维布加固法就是其中的一种。

碳纤维增强材料(CFRP),简称碳纤维,是10多年来发达国家普遍使用的一种加固混凝土结构的新材料,它优点多,效果明显。但在我国,CFRP加固修补混凝土结构技术起步较晚,近两年来,科研院校在研究和应用方面做了大量工作,生产出一系列的碳纤维复合材料,降低了工程费用,同时,设计方法和施工经验也日趋成熟,为广泛推广该项技术创造了有利条件。

采用碳纤维加固法对结构加固的具体流程与注意点。

1、结构鉴定与检查

因为《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程))CECS146:2003和《混凝土结构加固设计规范)GB50367—2006中对具有不同功能的构件都有对应的混凝土最小强度要求,并且有不同的粘贴方法,所以在加固之前,必须对已有结构从混凝土强度.钢筋锈蚀等方面进行检查和可靠性鉴定分析,全面了解已有结构的材料性能、结构构造和结构体系以及结构缺陷和损伤等信息,分析结构的受力现状和持力水平,为选择加固材料、确定加固方案奠定基础,避免在加固工程中留下隐患甚至发生工程事故。

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2、现场施工

碳纤维法加固现场施工阶段一般分为下列几步:

2.1基底处理

需要加固改造的建筑,很多一部分已使用时间较长,一般情况下,需要进行加固的构件混凝土表面质量会比较差,很难满足加固要求。如果不进行处理,碳纤维片材与混凝土基体之间粘结强度相当的低,很容易带着混凝土表层从基体脱离,有些构件在加固养护过程中有被水淋到的现象,表面根本不是按标准要求的干燥状态,这将严重影响了加固效果。这样的情况比较常见,某20世纪80年代6层建筑,因使用功能变更。采用粘贴碳纤维布法对大楼进行整体加固,粘贴面积达5000m2,受该工程甲方的委托,大家对该工程的碳纤维加固的施工工艺进行检测,经观察,碳纤维布与混凝土构件之间粘贴基本无气孔,胶层饱满,粘贴方法也完全满足标准和设计要求,但是在粘结强度试验中,碳纤维布与混凝土的粘结强度比较低,有些测点甚至出现零数值现象,对混凝土构件表面进行仔细观察,发现粘贴碳纤维的部分混凝土构件表层出现剥落、腐蚀等劣化现象,还有部分构件,加固单位错误的采用了普通混合砂浆对混凝土构件表面进行了找平,这些构件与碳纤维布的粘结力几乎为零,严重影响了加固的效果。

所以如果要加固的混凝土构件表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象,那些部位应予以凿除,对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。并且裂缝部位应首先进行封闭处理。然后用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质,并且要打磨平整,尤其是表面的凸起部位要磨平。转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状fR≥10mm)。最后用吹风机将混凝土表面清理干净,并保持干燥。然后按所使用的底胶要求的比例将主剂与固化剂先后置于容器中,用弹簧秤计量,电动搅拌器均匀搅拌,根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。一般情况下lh内用完。用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面,在涂刷底胶的时候,要注意做好防尘措施。底胶的用量随混凝土结构的疏松程度而变化。疏松的基面,有时可能需涂刷2遍以上。直至封闭基面。反之,致密的混凝土基面用量较小,高强度、高密度的混凝土基面,甚至可以不用。待底胶固化后(固化时间视现场气温而定,以指触干燥为准,常温下,一般固化时间为2d~3d。再进行下一工序施工。然后,配置找平胶对混凝土表面凹陷部位、模板接头等出现高度差的部位做修复处理,使表面平整。转角处也应用找平胶胶修补成光滑的圆弧,半径不小于l0mm。

2.2刷胶粘贴

大家在碳纤维加固过程中会用到3种胶:底胶、找平胶、浸渍胶。

底胶:用于混凝土表面,具有一定的渗透作用,可使混凝土表面形成一个硬化层并有利于找平胶和浸润胶的粘结。

找平胶:当混凝土表面不够平整时,要用找平胶修复,以便使碳纤维能够平直的粘在混凝土表面。浸渍胶:将碳纤维粘结在混凝土表面。起到传力作用,使碳歼维共同作用。都由胶和配套的固化剂组成,需要按照要求的比例来进行充分搅拌融合才能发挥胶的最大作用,所以在施工现场工人操作的时候一定要严格控制各种胶的配比,并且保证搅拌到位。在进行刷胶的时候必须注意到气温情况,因为胶的固化需要一定的温度。碳纤维加固规范上标明建议施工温度大于5℃。所以如果是在冬季施工,在现场允许的条件下对施工的环境温度进行提高。或者采用一些专门针对冬季施工的配套用胶。在底胶未完全固化的情况下进行混凝土的找平工序会影响到后面整个系统的粘贴质量。在浸资胶的涂刷工序上。不但要保证胶的固化时间,更要注意胶水的用量。

按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布,(宜在3m之内)将已经调配好的浸渍胶均匀涂抹于待粘贴的部位,在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸,用特制滚子反复沿纤维方向滚压,去除气泡,并使胶水充分浸透碳纤维。多层粘贴应重复上述步骤,待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维的表面均匀涂抹面胶。碳纤维沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm,碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。碳纤维加固质量很大程度上取决于胶浸润布的程度,因为加固用碳布虽然薄,但每束丝由12000根极细的单丝组成,像混凝土配置的钢筋一样,单丝之间使用配套胶粘剂并保证一定持续浸润、渗透的时间才能保证应力的分布均匀并有效传递,最终让碳纤维高强特性得以发挥,所以有效浸润充盈比胶强度高几兆帕更为重要。为了达到以上目的,用胶量必须充盈:200咖2碳布单层粘贴m2胶用量不宜小于0.9kg,300m2碳布单层粘贴m2胶用量不宜小于l.3kg,多层粘贴时从第2层起胶用量可适当减小(m2胶用量可酌减0.1kg~0.2kg)。此外,有时由于工程需要,设计选择了两种或者两种以上的单位面积不同的碳纤维布,在施工过程中。应严格监督并杜绝出现为了偷工减料随意更换碳纤维布的种类,因为一旦碳布粘贴完毕,浸渍胶固化以后就很难去辨别。还有一些采用碳纤维加固的工程,由于看中450g/m2厚型布的总造价低,且在使用上尚不违反现行规程CECSl46:2003的规定,因而用来替代薄型布以取得更佳经济效益。但在这一过程中,普遍忽视了厚型布的特性及其对胶粘工艺的要求.而仍按常规方法进行设计与施工,还大胆地在不少重型结构上使用,使一些工程存在不同程度的安全隐患。

2.3表面防护

对已加固修复完的结构表面应进行防护处理,表面防护材料应与浸渍树脂或粘结树脂可靠粘结。选用的防火材料及其处理方法应使加固后建筑物达到要求的防火等级。当被加固结构处于其它特殊环境时,应根据具体情况选择有效的防护材料。

3、检查与验收

3.1在开始施工之前.应确认碳纤维片材及配套树脂类粘结材料的产品合格证,产品质量出厂检验报告。

3.2每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查,并做好有关的验收记录.如出现质量问题应马上返工。

3.3碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻 敲击或手压碳纤维片材表面方法来检查,总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积小于l0000m㎡时可采用针管注胶的方式进行补救,空鼓面积大于10000m㎡时宜将空鼓处的碳纤维片材切除,重新搭接贴上等量的碳纤维片材,搭接长度应不小于100m。

在《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程}CECS l46:2003第6.O.5条与第6.0.6条中是这样写的:“必要时应按附录B的方法对施工质量进行现场检验”“必要时可对碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场取样检验”,但对我国现在的施工环境和条件。并本着对工程认真负责的原则.加固原材料进场后监理方就应该对现场材料进行取样检测。包括对碳纤维片材加固混凝土结构施工质量的现场检验在施工完毕后都需要严格按照标准的取样规则进行现场试验。并应根据现场的条件,编制可行的检测方案来抽检构件加固的效果。对施工质量进行系统的检验。

4、结束语

这些年来国家每年要投入大量资金用于建筑的加固修复。促进了建筑加固修复业的发展,形成了一个巨大的市场空问。同时,一些现有建筑中,旧的结构设计在功能上不能满足当前使用的需求,这也刺激了建筑加固修复专业的迅速发展。特别是随着我国经济发展和人民生活水平的不断提高。近年来旧城改造几乎成了各大、中城市的共同课题。这为建筑加固修复业带来了空前的发展机遇。碳纤维加固法由于它的施工便捷。工效高等优点已经被国内大多数从事加固的施工单位所采用。在巨大的商机前,大家更应该严格选材.规范施工,避免安全隐患。


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