碳纤维布加固施工技术
2013-9-8 2:37:56 点击：
某市医院外科住院大楼工程为十一层钢筋砼框架结构，砼设计强度地下室至六层为C40，六层以上为C30。一至三层砼施工完毕后，由于种种原因，砼标准养护的试块28天强度未达到设计要求，经检测单位回弹、取芯检测仍未达到设计要求。设计人员根据回弹结果对结构局部框架梁、柱验算表明，结构不能满足设计要求，必须加固处理。
2 加固方案的选择和加固计算
2.1 加固方案的选择 项目经理部组织设计等多家相关单位对多种加固方案进行分析比较，鉴于碳纤维布加固具有强度高（强度约为普通钢材的10倍），耐腐蚀性及耐久性好，自重轻（约300g/m2），易于裁剪，适用范围广，施工简便（不需大型施工机械及周转材料），施工工期短等优点，最终确定采用碳纤维布加固。
2.2 加固计算 ①碳纤维布加固砼梁抗弯验算如表1。②碳纤维布加固砼梁上端支座抗剪验算如表2。
3 碳纤维布加固材料技术指标
所有材料的选用均参照《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006的技术要求。
3.1 碳纤维布 选用上海怡昌碳纤维材料有限公司生产的同固牌碳纤维布及碳纤维布粘贴专用胶。碳纤维布规格：200g/m2，幅宽10～60cm，厚度0.167mm，碳纤维布的主要技术指标如下：弹性模量≥2.4×105MPa；抗拉强度≥3400MPa；延伸率≥1.77%。
3.2 粘贴用胶（底胶、修补胶、面胶）技术指标粘贴用胶主要技术指标如下：①底胶：拉伸剪切强度≥14MPa；正拉粘结强度≥2.5MPa。②修补胶：抗拉强度≥30MPa；抗弯强度≥40MPa；正拉粘结强度≥2.5MPa。③面胶：抗拉强度≥40MPa；拉伸剪切强度≥14MPa；受控弹性模量≥2500MPa；弯曲强度≥40MPa；正拉粘结强度≥2.5MPa；延伸率≥1.5%。
4 施工工艺
4.1 施工工艺流程如图1
4.2 碳纤维布粘贴的构造要求 ①采用粘贴碳纤维织物加固工艺的砼承重结构构件其砼强度等级不应低于C15。②砼构件粘贴部位的含水率不应大于4%，环境温度不应小于5℃，否则应采取一定的处理措施。③砼粘贴表面需进行打磨处理，应达到平整度5mm/m，构件转角粘贴处要打磨成圆弧状，圆弧半径应不小于20mm。④碳纤维布粘贴采用连续法施工工艺，允许搭接，搭接长度不小于10cm，碳纤维布在加固区段外的锚固长度规定如下：对受拉区，不应小于200d，且不应少于600mm；对受压区，不应小于180d，且不应少于480mm。（d为高强度复合纤维增强布的厚度）。
4.3 施工准备 ①量测记录梁的实际尺寸，砼表面的凹凸或破损状况、表面龟裂状况，现构件上的附属物情况，周围有无水、粉尘、外来物之污染。同时对影响梁加固的障碍物进行清除，确保梁底有30cm以上作业空间。②粘贴定位。根据图纸内容在需加固的砼梁、柱表面定位，保证粘贴的准确性。
4.4 砼表面机械打磨 ①根据定位打磨梁底、梁面、柱周围待粘贴砼表面，用角向手提砂轮机安装金刚石磨片打磨，使碳纤维布能平滑地贴附于梁、柱表面，以避免碳纤维布折角处造成应力集中。②待底面打磨平整后，将待粘贴面清理干净。
4.5 基面处理 用麻布将待贴布砼表面揩净，并充分干燥。
4.6 涂刷底胶 ①按胶水配比甲：乙=3：1（重量比），配制搅拌均匀。②用涂料辊筒将纤维胶均匀涂刷在砼表面。
4.7 批补修补 ①手摸不粘手时，即可涂刷修补（约2小时）。②按修补胶配比甲：乙=3：1（重量比），最取各组分配制粘贴用胶，搅拌均匀。③对于特别不平处在加固前用批刀将修补材料满批在砼表面，手摸无高低不平为止，填补时需将小槽处碎砼及浮屑清除掉并用麻布擦拭干净。
4.8 涂刷面胶 ①手摸不粘手即可涂刷面胶（约2小时）。②按面胶配比甲：乙=3：1（重量比），量取配制，并搅拌均匀。③用涂料辊筒将面胶均匀涂刷在处理好的砼表面上，抹成厚为1mm左右的纤维粘结剂，且应为中间厚边缘薄。
4.9 按设计图纸要求裁剪碳纤维布 ①砼表面处理完后，先根据位置放样剪切碳纤维布。②剪切时沿碳纤维布轴向裁剪，并卷好。
4.10 粘贴碳纤维布 ①将裁剪成料的碳纤维布粘贴在面胶上，并应拉紧、压实、赶平，不能留有气泡和皱褶，边放布边用专用辊筒沿碳纤维布方向压布辊实、来回滚压，挤出气泡使树脂充分漫渍碳纤维布，直到面胶浸透布并渗到布外层为止，等待固化。②施工过程中必须使得每束纤维布不打折，均处于拉紧状态。每层粘贴质量自检合格后，方可再贴下一层碳纤维布，同时重复以上步骤。③粘贴完后，再在表面用毛辊筒涂刷一层碳纤维粘结剂，自然固化。最后检查粘贴是否密实。
4.11 表面处理 确保粘贴密实后，在外表层均匀洒上一层细砂，以利今后粉刷。如无粉刷则此工序可省略。
5 质量检验及验收标准
①纤维产品应按设计图纸要求选用，技术指标必须符合有关规定，所用纤维产品应有产品质保书及复检报告。②粘结胶料应按设计要求选用，符合基本性能要求，所用胶料产品应有质保书及复检报告。③施工质量检验及验收标准（表3）。
6 结论
通过对某市医院外科住院大楼工程的炭纤维布的施工实践，碳纤维布加固钢筋混凝土结构技术具有裁剪简便，施工方便，工期短，质量可靠等优点。工程自2012年11月12日加固完毕后至今，使用良好。
2 加固方案的选择和加固计算
2.1 加固方案的选择 项目经理部组织设计等多家相关单位对多种加固方案进行分析比较，鉴于碳纤维布加固具有强度高（强度约为普通钢材的10倍），耐腐蚀性及耐久性好，自重轻（约300g/m2），易于裁剪，适用范围广，施工简便（不需大型施工机械及周转材料），施工工期短等优点，最终确定采用碳纤维布加固。
2.2 加固计算 ①碳纤维布加固砼梁抗弯验算如表1。②碳纤维布加固砼梁上端支座抗剪验算如表2。
3 碳纤维布加固材料技术指标
所有材料的选用均参照《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006的技术要求。
3.1 碳纤维布 选用上海怡昌碳纤维材料有限公司生产的同固牌碳纤维布及碳纤维布粘贴专用胶。碳纤维布规格：200g/m2，幅宽10～60cm，厚度0.167mm，碳纤维布的主要技术指标如下：弹性模量≥2.4×105MPa；抗拉强度≥3400MPa；延伸率≥1.77%。
3.2 粘贴用胶（底胶、修补胶、面胶）技术指标粘贴用胶主要技术指标如下：①底胶：拉伸剪切强度≥14MPa；正拉粘结强度≥2.5MPa。②修补胶：抗拉强度≥30MPa；抗弯强度≥40MPa；正拉粘结强度≥2.5MPa。③面胶：抗拉强度≥40MPa；拉伸剪切强度≥14MPa；受控弹性模量≥2500MPa；弯曲强度≥40MPa；正拉粘结强度≥2.5MPa；延伸率≥1.5%。
4 施工工艺
4.1 施工工艺流程如图1
4.2 碳纤维布粘贴的构造要求 ①采用粘贴碳纤维织物加固工艺的砼承重结构构件其砼强度等级不应低于C15。②砼构件粘贴部位的含水率不应大于4%，环境温度不应小于5℃，否则应采取一定的处理措施。③砼粘贴表面需进行打磨处理，应达到平整度5mm/m，构件转角粘贴处要打磨成圆弧状，圆弧半径应不小于20mm。④碳纤维布粘贴采用连续法施工工艺，允许搭接，搭接长度不小于10cm，碳纤维布在加固区段外的锚固长度规定如下：对受拉区，不应小于200d，且不应少于600mm；对受压区，不应小于180d，且不应少于480mm。（d为高强度复合纤维增强布的厚度）。
4.3 施工准备 ①量测记录梁的实际尺寸，砼表面的凹凸或破损状况、表面龟裂状况，现构件上的附属物情况，周围有无水、粉尘、外来物之污染。同时对影响梁加固的障碍物进行清除，确保梁底有30cm以上作业空间。②粘贴定位。根据图纸内容在需加固的砼梁、柱表面定位，保证粘贴的准确性。
4.4 砼表面机械打磨 ①根据定位打磨梁底、梁面、柱周围待粘贴砼表面，用角向手提砂轮机安装金刚石磨片打磨，使碳纤维布能平滑地贴附于梁、柱表面，以避免碳纤维布折角处造成应力集中。②待底面打磨平整后，将待粘贴面清理干净。
4.5 基面处理 用麻布将待贴布砼表面揩净，并充分干燥。
4.6 涂刷底胶 ①按胶水配比甲：乙=3：1（重量比），配制搅拌均匀。②用涂料辊筒将纤维胶均匀涂刷在砼表面。
4.7 批补修补 ①手摸不粘手时，即可涂刷修补（约2小时）。②按修补胶配比甲：乙=3：1（重量比），最取各组分配制粘贴用胶，搅拌均匀。③对于特别不平处在加固前用批刀将修补材料满批在砼表面，手摸无高低不平为止，填补时需将小槽处碎砼及浮屑清除掉并用麻布擦拭干净。
4.8 涂刷面胶 ①手摸不粘手即可涂刷面胶（约2小时）。②按面胶配比甲：乙=3：1（重量比），量取配制，并搅拌均匀。③用涂料辊筒将面胶均匀涂刷在处理好的砼表面上，抹成厚为1mm左右的纤维粘结剂，且应为中间厚边缘薄。
4.9 按设计图纸要求裁剪碳纤维布 ①砼表面处理完后，先根据位置放样剪切碳纤维布。②剪切时沿碳纤维布轴向裁剪，并卷好。
4.10 粘贴碳纤维布 ①将裁剪成料的碳纤维布粘贴在面胶上，并应拉紧、压实、赶平，不能留有气泡和皱褶，边放布边用专用辊筒沿碳纤维布方向压布辊实、来回滚压，挤出气泡使树脂充分漫渍碳纤维布，直到面胶浸透布并渗到布外层为止，等待固化。②施工过程中必须使得每束纤维布不打折，均处于拉紧状态。每层粘贴质量自检合格后，方可再贴下一层碳纤维布，同时重复以上步骤。③粘贴完后，再在表面用毛辊筒涂刷一层碳纤维粘结剂，自然固化。最后检查粘贴是否密实。
4.11 表面处理 确保粘贴密实后，在外表层均匀洒上一层细砂，以利今后粉刷。如无粉刷则此工序可省略。
5 质量检验及验收标准
①纤维产品应按设计图纸要求选用，技术指标必须符合有关规定，所用纤维产品应有产品质保书及复检报告。②粘结胶料应按设计要求选用，符合基本性能要求，所用胶料产品应有质保书及复检报告。③施工质量检验及验收标准（表3）。
6 结论
通过对某市医院外科住院大楼工程的炭纤维布的施工实践，碳纤维布加固钢筋混凝土结构技术具有裁剪简便，施工方便，工期短，质量可靠等优点。工程自2012年11月12日加固完毕后至今，使用良好。
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