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碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理效果
發(fā)布時間:2014-07-15
  1 碳纖維布結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
  粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面,使兩者共同工作,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的(抗彎、抗剪)承載能力,由此而達(dá)到對建筑物進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。碳纖維增強(qiáng)聚合物是由環(huán)氧樹脂粘高抗拉強(qiáng)度的碳纖維束而成的。使用碳纖維布加固具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):(1)強(qiáng)度高(強(qiáng)度約為普通鋼材的10倍),效果好;(2)加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性;(3)自重輕(約200g/m2),基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,適用范圍廣;(4)施工簡便(不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料),易于操作,經(jīng)濟(jì)性好;(5)施工工期短(本工程實(shí)例僅用一周);因此,碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)方面已產(chǎn)生較大的效應(yīng)。
  碳纖維加固技術(shù)適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ),如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu),要求基層混凝土的強(qiáng)度等級不低于C15即可;另外,磚砌體的某些力學(xué)性能也可以用碳纖維進(jìn)行加固。
  2 工程實(shí)例
 廣州某大型地下停車場建于1998年,2005年11月發(fā)現(xiàn)部分梁板出現(xiàn)裂縫,為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化導(dǎo)致銹蝕,應(yīng)對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。由于該停車場建于一廣場下面,考慮到近年來廣場增加了較重荷載,為防止一些不可預(yù)見的因素和使用功能的改變,還需要對修補(bǔ)后的梁板進(jìn)行加固處理。
  3 修補(bǔ)、加固方案的確定
  3.1裂縫修補(bǔ):對于縫寬b<0.2mm的裂縫,采用水泥質(zhì)結(jié)晶防水材料涂抹表面,再用1:2水泥砂漿抹平;對于縫寬b≥0.2mm的裂縫,采用樹脂灌注粘合劑灌縫補(bǔ)強(qiáng)。
  3.2梁板加固:經(jīng)過綜合考慮,并且同業(yè)主和設(shè)計(jì)方進(jìn)行了溝通,最后決定用碳纖維布對梁板進(jìn)行加固,采用JGN建筑結(jié)構(gòu)粘合劑粘貼300g碳纖維布。
  4 修補(bǔ)、加固施工工藝
  4.1裂縫修補(bǔ):
  4.1.1裂縫修補(bǔ)施工工藝流程(b<0.2mm):
  混凝土表面處理——樹脂灌注粘合劑現(xiàn)場調(diào)配——混凝土表面涂抹——水泥砂漿抹面
  4.1.1.1 混凝土構(gòu)件表面處理:對于縫寬b<0.2mm的裂縫,先用硬毛刷沾高效洗滌劑或丙酮,刷除表面油垢污物,找出所有裂縫,用鋼絲刷打毛裂縫兩側(cè)各80mm寬,去掉1~2mm厚表層,用壓縮空氣除去粉塵,再用清水沖洗干凈。
  4.1.1.2 樹脂灌注粘合劑現(xiàn)場調(diào)配:將甲、乙組分別按2.5:1的比例混合攪拌,每次混合的數(shù)量以60min的施工涂刷量為限。
  4.1.1.3 混凝土表面涂抹:當(dāng)混凝土表面呈濕潤狀而沒有多余積水時,用泥工刷(或合適的動力噴涂設(shè)備)將調(diào)配好的樹脂灌注粘合劑沿裂縫兩側(cè)各75mm均勻涂抹,在第一層仍是濕潤時,均勻涂抹第二層。
  4.1.1.4 水泥砂漿抹面:施工完成后,檢查施工質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)缺陷及時修補(bǔ)。用1:2水泥砂漿抹平、養(yǎng)護(hù)
  4.1.2裂縫修補(bǔ)施工工藝流程(b≥0.2mm):
  混凝土表面處理——樹脂灌注粘合劑現(xiàn)場配制——埋設(shè)灌漿嘴——裂縫密封——灌漿——保壓固化
  4.1.2.1 混凝土構(gòu)件表面處理:對于縫寬b≥0.2mm的裂縫,先用硬毛刷沾高效洗滌劑或丙酮,刷除表面油垢污物,找出所有裂縫,用鋼絲刷打毛裂縫兩側(cè)各50mm寬,去掉1~2mm厚表層,用壓縮空氣除去粉塵,再用清水沖洗干凈。
  4.1.2.2 樹脂灌注粘合劑現(xiàn)場配制:將甲、乙組分別按2:1(體積比)的比例混合攪拌,每次混合的數(shù)量以20min的施工量為限。
  4.1.2.3 埋設(shè)灌漿嘴:用抹刀將少許膠抹在灌漿嘴底面,將灌漿孔對正裂縫中心稍加力按壓,使膠從底面的四個小孔中擠出,并用膠將座的底板包覆。沿縫的走向每米布置約3個灌漿嘴,裂縫端部、分岔處、較寬處等應(yīng)設(shè)置灌漿嘴。
  4.1.2.4 裂縫密封:用封口膠沿裂縫走向密封50mm寬的范圍,厚度2mm左右,盡量一次完成,避免反復(fù)涂抹,密封完成后,讓封口自然固化。
  4.1.2.5 灌漿:灌漿一般應(yīng)按由寬到細(xì),由一端按灌漿嘴順序進(jìn)行。從第一個灌漿嘴灌注,待下一灌漿嘴出漿后關(guān)閉本灌漿嘴,再進(jìn)行下一個灌漿嘴繼續(xù)壓力灌注,依次進(jìn)行。全部注滿后應(yīng)繼續(xù)穩(wěn)定壓力一定時間,最后關(guān)閉注漿嘴。
  4.1.2.6 保壓固化:讓灌注的膠體自行固化,固化后敲掉灌漿嘴,并用砂輪機(jī)把封口膠打磨平整。
  4.2碳纖維加固工藝流程
  放線定位——混凝土表面處理——碳纖維現(xiàn)場剪裁——粘合劑配制——粘貼碳纖維——養(yǎng)護(hù)——表面粉刷
  4.2.1 放線定位:按設(shè)計(jì)圖紙要求確定相應(yīng)施工部位,并做好施工標(biāo)記。
  4.2.2 混凝土表面處理:用硬毛刷沾高效洗滌劑或丙酮,刷除表面油垢污物后用冷水沖洗,再對粘合面進(jìn)行打磨,除去2~3mm厚表層,露出新面,并用無油壓縮空氣吹除粉粒、清理干凈。轉(zhuǎn)角處打磨成圓弧狀,圓弧半徑不小于20mm。
  4.2.3 碳纖維現(xiàn)場剪裁:按設(shè)計(jì)要求碳纖維規(guī)格、尺寸進(jìn)行現(xiàn)場剪裁,執(zhí)行《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》工藝施工。
  4.2.4 粘合劑配制:JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠為甲、乙兩組份,使用前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn),質(zhì)量檢驗(yàn)合格以后方可使用。按甲:乙=4:1的比例分別用容器稱出(按一次應(yīng)用量),然后放在一起攪拌,直到膠干稀均勻、色調(diào)一致為止。注意的是,攪拌好的JGN結(jié)構(gòu)膠一定要固化前用完,每次混合的數(shù)量以20min的施工量為限。
  4.2.5 貼碳纖維:粘貼碳纖維前先用丙酮清洗混凝土表面,待丙酮揮發(fā)后,用抹刀將配好的JGN膠同時均勻涂抹在碳纖維和混凝土構(gòu)件表面,將碳纖維貼于預(yù)定位置,采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓,擠除氣泡,使膠層充分浸透碳纖維。
  多層粘貼時應(yīng)重復(fù)上述步驟,并宜在纖維表面的結(jié)構(gòu)膠指觸干燥后盡快進(jìn)行下一層粘貼。在最后一層碳纖維表面均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠。
  4.2.6 養(yǎng)護(hù):JGN型結(jié)構(gòu)膠在常溫下(5~20℃),24h即可固化,3d后(72h)即可承受設(shè)計(jì)使用荷載,若溫度較低時,可采取紅外線燈加熱,以使JGN膠盡快固化。
  4.2.7 表面粉刷:在粘貼碳纖維施工完成,通過驗(yàn)收合格后,在碳纖維表面做水泥砂漿保護(hù)層(抹灰2cm)。
  5 試驗(yàn)驗(yàn)證
  我們選加固后的梁、板進(jìn)行原位試驗(yàn),并且測量其撓度,發(fā)現(xiàn)加固后梁的剛度很好。強(qiáng)度比正常梁的強(qiáng)度大10%。
  6 結(jié)論與建議
  6.1 建筑物出現(xiàn)裂縫應(yīng)及早進(jìn)行修補(bǔ)處理,否則可能會引起鋼筋的銹蝕,影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
  6.2 裂縫的修補(bǔ)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體情況來選擇合適的方法和修補(bǔ)材料,裂縫寬度不同,所使用的修補(bǔ)材料和施工技術(shù)也應(yīng)有所不同。
  6.3 碳纖維目前在結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用較多,它具有強(qiáng)度高、施工方便、加固效果好等特點(diǎn),通過本工程的實(shí)踐來看,碳纖維是加固混凝土梁板的一種有效方法,應(yīng)給予大力推廣。

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