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碳纤维加固混凝土结构裂缝处理效果研究

发布日期:2021-07-30 09:36:58 浏览量:228

1 碳纤维布结构加固技术

      碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维增强聚合物是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有以下几个优点:(1)强度高(强度约为普通钢材的10倍),效果好;(2)加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性;(3)自重轻(约200g/m2),基本不增加结构自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,适用范围广;(4)施工简便(不需大型施工机构及周转材料),易于操作,经济性好;(5)施工工期短(本工程实例仅用一周);因此,碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面已产生较大的效应。

      碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构,要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。

2 碳纤维加固工程实例

      长沙某大型地下停车场建于1998年,2005年11月发现部分梁板出现裂缝,为了防止裂缝处钢筋与空气接触产生氧化导致锈蚀,应对裂缝进行修补。由于该停车场建于一广场下面,考虑到近年来广场增加了较重荷载,为防止一些不可预见的因素和使用功能的改变,还需要对修补后的梁板进行加固处理。

3 修补、加固方案的确定

3.1裂缝修补:对于缝宽b<0.2mm的裂缝,采用TamSeal 10F水泥质结晶防水材料涂抹表面,再用1:2水泥砂浆抹平;对于缝宽b≥0.2mm的裂缝,采用TamRez 210树脂灌注粘合剂灌缝补强。
3.2梁板加固:经过综合考虑,并且同业主和设计方进行了沟通,最后决定用碳纤维布对梁板进行加固,采用JGN建筑结构粘合剂粘贴300g碳纤维布。

4 修补、加固施工工艺

4.1裂缝修补:

4.1.1裂缝修补施工工艺流程(b<0.2mm):
混凝土表面处理——TamSeal 10F现场调配——混凝土表面涂抹——水泥砂浆抹面
4.1.1.1 混凝土构件表面处理:对于缝宽b<0.2mm的裂缝,先用硬毛刷沾高效洗涤剂或丙酮,刷除表面油垢污物,找出所有裂缝,用钢丝刷打毛裂缝两侧各80mm宽,去掉1~2mm厚表层,用压缩空气除去粉尘,再用清水冲洗干净。
4.1.1.2 TamSeal 10F现场调配:将甲、乙组分别按2.5:1的比例混合搅拌,每次混合的数量以60min的施工涂刷量为限。
4.1.1.3 混凝土表面涂抹:当混凝土表面呈湿润状而没有多余积水时,用泥工刷(或合适的动力喷涂设备)将调配好的TamSeal 10F沿裂缝两侧各75mm均匀涂抹,在第一层仍是湿润时,均匀涂抹第二层。
4.1.1.4 水泥砂浆抹面:施工完成后,检查施工质量,发现缺陷及时修补。用1:2水泥砂浆抹平、养护
4.1.2裂缝修补施工工艺流程(b≥0.2mm):
混凝土表面处理——TamRez 210现场配制——埋设灌浆嘴——裂缝密封——灌浆——保压固化
4.1.2.1 混凝土构件表面处理:对于缝宽b≥0.2mm的裂缝,先用硬毛刷沾高效洗涤剂或丙酮,刷除表面油垢污物,找出所有裂缝,用钢丝刷打毛裂缝两侧各50mm宽,去掉1~2mm厚表层,用压缩空气除去粉尘,再用清水冲洗干净。
4.1.2.2 TamRez 210现场配制:将甲、乙组分别按2:1(体积比)的比例混合搅拌,每次混合的数量以20min的施工量为限。
4.1.2.3 埋设灌浆嘴:用抹刀将少许胶抹在灌浆嘴底面,将灌浆孔对正裂缝中心稍加力按压,使胶从底面的四个小孔中挤出,并用胶将座的底板包覆。沿缝的走向每米布置约3个灌浆嘴,裂缝端部、分岔处、较宽处等应设置灌浆嘴。
4.1.2.4 裂缝密封:用封口胶沿裂缝走向密封50mm宽的范围,厚度2mm左右,尽量一次完成,避免反复涂抹,密封完成后,让封口自然固化。
4.1.2.5 灌浆:灌浆一般应按由宽到细,由一端按灌浆嘴顺序进行。从第一个灌浆嘴灌注,待下一灌浆嘴出浆后关闭本灌浆嘴,再进行下一个灌浆嘴继续压力灌注,依次进行。全部注满后应继续稳定压力一定时间,最后关闭注浆嘴。
4.1.2.6 保压固化:让灌注的胶体自行固化,固化后敲掉灌浆嘴,并用砂轮机把封口胶打磨平整。
4.2碳纤维加固工艺流程:
放线定位——混凝土表面处理——碳纤维现场剪裁——粘合剂配制——粘贴碳纤维——养护——表面粉刷
4.2.1 放线定位:按设计图纸要求确定相应施工部位,并做好施工标记。
4.2.2 混凝土表面处理:用硬毛刷沾高效洗涤剂或丙酮,刷除表面油垢污物后用冷水冲洗,再对粘合面进行打磨,除去2~3mm厚表层,露出新面,并用无油压缩空气吹除粉粒、清理干净。转角处打磨成圆弧状,圆弧半径不小于20mm。
4.2.3 碳纤维现场剪裁:按设计要求碳纤维规格、尺寸进行现场剪裁,执行《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》工艺施工。
4.2.4 粘合剂配制:JGN型建筑结构胶为甲、乙两组份,使用前应进行现场质量检验,质量检验合格以后方可使用。按甲:乙=4:1的比例分别用容器称出(按一次应用量),然后放在一起搅拌,直到胶干稀均匀、色调一致为止。注意的是,搅拌好的JGN结构胶一定要固化前用完,每次混合的数量以20min的施工量为限。
4.2.5 贴碳纤维:粘贴碳纤维前先用丙酮清洗混凝土表面,待丙酮挥发后,用抹刀将配好的JGN胶同时均匀涂抹在碳纤维和混凝土构件表面,将碳纤维贴于预定位置,采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压,挤除气泡,使胶层充分浸透碳纤维。
多层粘贴时应重复上述步骤,并宜在纤维表面的结构胶指触干燥后尽快进行下一层粘贴。在最后一层碳纤维表面均匀涂抹结构胶。
4.2.6 养护:JGN型结构胶在常温下(5~20℃),24h即可固化,3d后(72h)即可承受设计使用荷载,若温度较低时,可采取红外线灯加热,以使JGN胶尽快固化。
4.2.7 表面粉刷:在粘贴碳纤维施工完成,通过验收合格后,在碳纤维表面做水泥砂浆保护层(抹灰2cm)。

5 试验验证

我们选加固后的梁、板进行原位试验,并且测量其挠度,发现加固后梁的刚度很好。强度比正常梁的强度大10%。

6 结论与建议

6.1 建筑物出现裂缝应及早进行修补处理,否则可能会引起钢筋的锈蚀,影响结构的稳定。
6.2 裂缝的修补应根据现场的具体情况来选择合适的方法和修补材料,裂缝宽度不同,所使用的修补材料和施工技术也应有所不同。
6.3 碳纤维目前在结构加固中应用较多,它具有强度高、施工方便、加固效果好等特点,通过本工程的实践来看,碳纤维是加固混凝土梁板的一种有效方法,应给予大力推广。



文章来源: 永年加固公司
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