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碳纖維加固混凝土結構裂縫處理效果研究

發布日期:2021-07-30 09:36:58 瀏覽量:192

1 碳纖維布結構加固技術

      碳纖維結構加固技術是指采用高性能粘結劑將碳纖維布粘貼在建筑結構構件表面,使兩者共同工作,提高結構構件的(抗彎、抗剪)承載能力,由此而達到對建筑物進行加固、補強的目的。碳纖維增強聚合物是由環氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。使用碳纖維布加固具有以下幾個優點:(1)強度高(強度約為普通鋼材的10倍),效果好;(2)加固后能大大提高結構的耐腐蝕性及耐久性;(3)自重輕(約200g/m2),基本不增加結構自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,適用范圍廣;(4)施工簡便(不需大型施工機構及周轉材料),易于操作,經濟性好;(5)施工工期短(本工程實例僅用一周);因此,碳纖維結構加固技術在混凝土結構方面已產生較大的效應。

      碳纖維加固技術適用于各種結構類型、各種結構部位的加固修補,如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結構,要求基層混凝土的強度等級不低于C15即可;另外,磚砌體的某些力學性能也可以用碳纖維進行加固。

2 碳纖維加固工程實例

      長沙某大型地下停車場建于1998年,2005年11月發現部分梁板出現裂縫,為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產生氧化導致銹蝕,應對裂縫進行修補。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,為防止一些不可預見的因素和使用功能的改變,還需要對修補后的梁板進行加固處理。

3 修補、加固方案的確定

3.1裂縫修補:對于縫寬b<0.2mm的裂縫,采用TamSeal 10F水泥質結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TamRez 210樹脂灌注粘合劑灌縫補強。
3.2梁板加固:經過綜合考慮,并且同業主和設計方進行了溝通,最后決定用碳纖維布對梁板進行加固,采用JGN建筑結構粘合劑粘貼300g碳纖維布。

4 修補、加固施工工藝

4.1裂縫修補:

4.1.1裂縫修補施工工藝流程(b<0.2mm):
混凝土表面處理——TamSeal 10F現場調配——混凝土表面涂抹——水泥砂漿抹面
4.1.1.1 混凝土構件表面處理: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 TamSeal 10F現場調配:將甲、乙組分別按2.5:1的比例混合攪拌,每次混合的數量以60min的施工涂刷量為限。
4.1.1.3 混凝土表面涂抹:當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備)將調配好的TamSeal 10F沿裂縫兩側各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,檢查施工質量,發現缺陷及時修補。用1:2水泥砂漿抹平、養護
4.1.2裂縫修補施工工藝流程(b≥0.2mm):
混凝土表面處理——TamRez 210現場配制——埋設灌漿嘴——裂縫密封——灌漿——保壓固化
4.1.2.1 混凝土構件表面處理: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 TamRez 210現場配制:將甲、乙組分別按2:1(體積比)的比例混合攪拌,每次混合的數量以20min的施工量為限。
4.1.2.3 埋設灌漿嘴: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、較寬處等應設置灌漿嘴。
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:灌漿一般應按由寬到細,由一端按灌漿嘴順序進行。從第一個灌漿嘴灌注,待下一灌漿嘴出漿后關閉本灌漿嘴,再進行下一個灌漿嘴繼續壓力灌注,依次進行。全部注滿后應繼續穩定壓力一定時間,最后關閉注漿嘴。
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——碳纖維現場剪裁——粘合劑配制——粘貼碳纖維——養護——表面粉刷
4.2.1 放線定位:按設計圖紙要求確定相應施工部位,并做好施工標記。
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。轉角處打磨成圓弧狀,圓弧半徑不小于20mm。
4.2.3 碳纖維現場剪裁:按設計要求碳纖維規格、尺寸進行現場剪裁,執行《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》工藝施工。
4.2.4 粘合劑配制:JGN型建筑結構膠為甲、乙兩組份,使用前應進行現場質量檢驗,質量檢驗合格以后方可使用。按甲:乙=4:1的比例分別用容器稱出(按一次應用量),然后放在一起攪拌,直到膠干稀均勻、色調一致為止。注意的是,攪拌好的JGN結構膠一定要固化前用完,每次混合的數量以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件表面,將碳纖維貼于預定位置,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。
多層粘貼時應重復上述步驟,并宜在纖維表面的結構膠指觸干燥后盡快進行下一層粘貼。在最后一層碳纖維表面均勻涂抹結構膠。
4.2.6 養護:JGN型結構膠在常溫下(5~20℃),24h即可固化,3d后(72h)即可承受設計使用荷載,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,通過驗收合格后,在碳纖維表面做水泥砂漿保護層(抹灰2cm)。

5 試驗驗證

我們選加固后的梁、板進行原位試驗,并且測量其撓度,發現加固后梁的剛度很好。強度比正常梁的強度大10%。

6 結論與建議

6.1 建筑物出現裂縫應及早進行修補處理,否則可能會引起鋼筋的銹蝕,影響結構的穩定。
6.2 裂縫的修補應根據現場的具體情況來選擇合適的方法和修補材料,裂縫寬度不同,所使用的修補材料和施工技術也應有所不同。
6.3 碳纖維目前在結構加固中應用較多,它具有強度高、施工方便、加固效果好等特點,通過本工程的實踐來看,碳纖維是加固混凝土梁板的一種有效方法,應給予大力推廣。



文章來源: 永年加固公司
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