南京碳纖維加固核心技術研究所

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目前我國建筑結構加固主要有粘貼鋼板加固,粘貼外包型鋼加固,增大截面加固和碳纖維加固等幾種方式,前幾種加固方式是相對比較傳統的直接加固方式,前期國內結構加固應用較多,相比之下,碳纖維是新型材料,其加固做法更合理,在諸多方面優于其他傳統加固方式。因此最近幾年碳纖維加固在結構加固中已被廣泛應用,以便提高結構承載力,提高施工效率,加快施工進度。

　　該工程為加快施工進度,提升結構承載力,結構樓板加固采用碳纖維加固方式,此方式不僅施工簡單,能夠有效縮短施工工期,而且對結構樓板的外形沒有影響,基本不增加結構的重量。下面就此施工技術具體內容及應用情況作一下介紹。

　　1工程概況

　　某工程總建筑面積為222457m2,地下3層,地上53層,標準層層高為3.3m,工程總建筑高度為182.15m。

　　該工程的樓板結構加固采用碳纖維加固方式,該加固過程所用的碳纖維布和結構膠抗拉強度高,重量輕,彈性模量高,具體測定數據如下：

　　加固所用

　　加固所的碳纖維布的厚度為0.167mm,抗拉強度為3610MPa,受拉彈性模量為249000MPa,伸長率為1.71%,彎曲強度為729MPa,層間剪切強度為47MPa,單位面積質量為299g/m2,經測定所有數據都滿足規范要求；用結構膠的抗拉強度為45MPa,受拉彈性模量為2796MPa,與混凝土的正拉粘接強度為3.3MPa,抗彎強度為56.1MPa,鋼-鋼拉伸抗剪強度為19.2MPa,經測定所有數據都滿足規范要求。

　　2適用范圍

　　本施工工藝主要適用于建筑物年久失修,荷載增加或是改變使用功能而導致梁,板,柱,墻,等結構節點的承載力達不到所需要求。

　　3工藝特點

　　碳纖維加固前對混凝土表面清理找平而后進行粘貼工作,工藝簡便,易于操作,與其他加固方式（如粘貼鋼板加固,粘貼外包型鋼加固,增大截面加固等）相比,碳纖維加固不受限于任何形狀,任何結構形式,具有施工難度低,施工速度快,施工質量好,施工安全可靠,經濟性高,施工工藝簡單等特點,相較于以上幾種傳統加固形式,基本不增加原構件重量,不影響結構外形,能有效提高整體的施工質量,加快施工進度。

　　4工藝原理

　　粘貼碳纖維加固的原理是在被加固構件表面粘貼碳纖維,碳纖維與被加固構件之間涂刷建筑結構膠或灌注建筑結構膠使碳纖維與被加固構件共同受力,協調變形, 使碳纖維與混凝土形成統一的整體,能夠共同受力,利用碳纖維良好的抗拉強度達到增強構件承載能力,從而提高整個結構的承載力,達到結構加固的目的。

　　5施工工藝流程及操作要點

　　5.1工藝流程

　　混凝土表面處理→找平→涂底膠→粘貼→養護

　　5.2操作要點

　　5.2.1混凝土表面處理：

　　1,用角磨機打磨混凝土表面,去掉混凝土表面劣化層并將模板間段差打磨平滑；

　　2,打磨后以毛刷或高壓空氣除去粉塵,粘膠前再用清洗劑擦拭混凝土表面；

　　3,對于混凝土表面有較大缺陷處（如蜂窩,麻面或疏松處）應預先進行修復,對麻面應用環氧砂漿找平,混凝土表面疏松的地方應先將其剔除,然后用環氧砂漿找補,直到平整為止,且保持砼清潔干燥；

　　5.2.2找平：

　　打磨后的混凝土表面若仍有凹陷處,應使用修補膠將其找平。構件轉角處應用修補膠修復為光滑的圓弧,其外表面的曲率半徑不應小于20mm；

　　5.2.3 涂底膠：

　　1,將施工過程中用到的結構膠和浸潤膠先放在各自的容器中單獨攪拌,待攪拌均勻后,按照設計比例將兩者逐步混合攪拌至均勻,而后以滾筒刷子含浸混合好的底膠均勻涂布,底膠指觸干燥時間約3～12小時；

　　2,配置粘貼膠時,要控制好粘接膠的用量,盡量控制在可使用范圍時間內,如果配置過多有剩余,超出規定使用時間則不得再次使用；

　　5.2.4粘貼：

　　1,首先按照設計要求的尺寸裁剪碳纖維布,根據現場實際需求,碳纖維布的寬度分為200mm,300mm兩種,長度有2000mm,900mm,1500mm等多種尺寸,所以在實際施工前,先按照所需尺寸裁剪碳纖維,這樣便于工人施工操作,從而提高施工效率；

　　2,在粘貼碳纖維布前,提前對所需粘貼的部位放線定位,以便達到粘貼位置的準確,根據現場實際情況,分別在所需要加固的梁底,板底等位置放線標記,以便工人施工精確,防止加固位置不在所需位置處而沒有達到加固的效果；

　　3,按照生產廠家提供的工藝條件配置結構膠粘劑,并均勻涂抹于粘貼部位,涂貼過程中,按照定位線的尺寸,在指定位置用滾壓式的方法均勻涂貼,特別在搭接轉角的部位處多涂抹一些結構膠；

　　4,將碳纖維用手輕壓貼于需粘貼的位置,采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓,使膠液充分浸透碳纖維布,注意滾壓時不得損傷碳纖維布,特別注意碳纖維邊緣處的粘貼程度,在該邊緣處用同樣的方式滾壓,使之與結構膠充分接觸,達到100%粘接；

　　5,多層粘貼時應重復上述步驟,并應在碳纖維表面的結構膠粘劑指觸干燥時,立即進入下一層的粘貼。且應在最后一層碳纖維布的表面涂抹一層結構膠粘劑；

　　6,如碳纖維長度不夠需搭接時,搭接長度應不小于100mm,當多層碳纖維布加固時,各條或各層碳纖維布之間的搭接位置宜相互錯開；粘貼兩層或以上時,應連續粘貼,否則再開始粘貼前里層碳纖維表面應擦拭干凈；

　　7,粘貼過程中,進行空鼓檢查并采取相應的處理方法：可以在碳纖維布上開2個以上的孔,使用注射器注入結構膠；沿著碳纖維布的方向切入幾刀,然后用結構膠填充,最后用毛刷涂抹膠在切口處封閉；

　　5.2.5養護：

　　1,碳纖維粘貼完成后,自然養護24小時達到初期固化,在固化過程中,不得對碳纖維破壞干擾,對于粘貼于板面或墻面的碳纖維要特別采取保護措施,防止工人或者機具對碳纖維的破壞；

　　2,在養護過程中,如果遇到碳纖維布粘貼不達標且無法進行養護修復的,需將該碳纖維布完全破壞,該位置清理后重新粘貼碳纖維布。

　　6結論

　　近年來我國一直采用比較傳統的加固方法（粘貼碳纖維加固,增大截面法加固,粘貼外包型鋼加固等）,這些加固方法不僅施工條件嚴苛,而且施工難度,施工質量等都無法達到理想的效果,與之形成鮮明對比的碳纖維加固方法卻解決了這些寫難題,不僅適用于各種構件,各種形式的加固,而且自身的優點如抗拉強度高,重量輕,較大的彈性模量等完全滿足現場施工要求,同時它的耐腐蝕性不會受到外界天氣條件及其酸堿等的影響,更重要的是該加固方式不影響結構的外形而且基本不增加結構的重量。

　　正因如此,該工程才采用碳纖維加固施工工藝,通過現場合理的施工組織,得當的施工質量措施,嚴格現場安全管理,施工完成后,加固體系不僅起澆蝦玫陌踩�作用，达禂囁理厦勑的加菇{Ч�，而缩短加固工程施工工期，加繜退工程施工进洱x�磦蝤取得了良好的经疾[б婧蛻緇嶁б妗?/strong>