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上海毅實建筑加固工程有限公司
上海毅實建筑加固工程有限公司
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1工程概況
本工程位于武漢市盤龍城經濟開發區巨龍大道西側，北臨酒店用品市場。總建筑面積約27.5萬平方米，占地面積約5萬平方米，由裙房和兩棟塔樓組成，其中裙房地下一層，層高4.6米，地上五層，首層~三層5.1米，四層4.8米，五層3.6米，建筑高度為24米；兩棟塔樓均為23層，分布于建筑物東部，建筑高度為80米。
因業主要求裙房架空層樓梯移位、功能改變，部分結構荷載增大，梁板結構承載力不足。針對上述問題，經建設單位要求、設計單位設計，確定采用多種方法對承載力不足的結構構件進行加固，其中板采用粘碳纖維加固。
2、材料特點
（1）、高強高效，養護時間短，常溫下加固完工后72小時可以受力。
（2）、施工便捷，無濕作業，不需大型施工機具，施工占用場地少。
（3）、具有的耐腐蝕性能及耐久性。可以抗御建筑物經常遇到的、堿、對結構物的腐蝕。
（4）、適用面廣。可廣泛適用于各種結構類型、各種結構部位的加固修補，且不改變結構形狀。
（5）、施工質量易保證。由于碳纖維材料是柔性的，即使被加固的結構表面不是非常平整也基本可以達到100％的有效粘貼率。
（6）、碳纖維材料質量輕且薄，加固修補后基本不增加原結構自重及原構件尺寸。
3、施工工藝
3.1、工藝流程
施工前準備（技術交底、操作平臺搭設等）→放線定位及碳纖維布下料 → 混凝土基面打磨及基面清理 → 配制并涂刷底層樹脂 → 配制找平材料并對不平整處修復處理 → 配制浸漬樹脂膠粘劑→涂刷浸漬樹脂膠粘劑并粘貼碳纖維布 （→涂刷浸漬樹脂粘貼第二層碳纖維布）→ 碳纖維表面噴涂防火涂料→施工質量檢查
3.2、各工序施工要點
3.2.1、放線定位
搭設好施工操作平臺，依據施工圖紙上碳纖維布尺寸與布置間距，在樓板上進行放出碳纖維布粘貼定位線。
3.2.2、混凝土表面處理
剔除被樓板表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣質混凝土清除，直至露出混凝土結構層，并修復完整。將被粘貼混凝土基面應打磨平整，除去表層浮灰、油污等雜質，直至*露出混凝土結構新面。對混凝土構件打磨清理干凈后顯現有細微裂縫的進行封閉或灌縫處理。混凝土構件轉角處表面應打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于20mm。并保持混凝土表面潔凈、干燥。
3.2.3、碳纖維布下料
根據施工圖紙上不同部位使用不同尺寸的碳纖維布下料，下料應平齊順直。
3.2.4、配制并涂刷底層樹脂
根據產品供應商提供的產品性能標準與工藝規定配制底層樹脂膠。用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于將被粘貼碳纖維的混凝土表面，涂抹應厚薄均勻適當。在底膠表面指觸干燥后盡快進行下一道工序。
3.2.5、配制找平材料并找平修復
對混凝土表面凹陷部位用找平材料*平整，且不應出現棱角。轉角處應用找平材料修復為光滑的圓弧，半徑應不小于20mm。在找平材料指觸干燥后盡快進行下一道工序。
3.2.6、配制并涂刷浸漬樹脂
用滾刷通體滾刷一遍浸漬樹脂，滾刷寬度應略超出碳纖維布寬度。
3.2.7、粘貼碳纖維布
待浸漬樹脂指觸干燥后粘貼*層碳纖維布，碳纖維布的粘貼應保證平順，碳纖維布與膠體粘接牢固有效，無空鼓、曲皺，無翻皮。
3.2.8、碳纖維表面噴涂防火涂料
碳纖維布粘貼完畢后，表面噴涂防火涂料進行防火處理。
3.3、材料性能指標
3.3.1、碳纖維布的選材要求
根據施工圖紙要求，本工程采用每平方米不大于300g/m2的高強一級碳纖維布，抗拉強度不小于3400Mpa，彈性模量不小于2.4×105Mpa，伸長率不小于1.7%。碳纖維布的強度等級劃分與性能指標如下表所示。
性能項目 破壞狀態 一級性能要求
抗拉強度標準值fcfk ―― ≥3400 Mpa
伸長率 ―― ≥1.7%
彎曲強度( Mpa) ―― ≥700 Mpa
層間剪切強度( Mpa) 層間剪切破壞 ≥45Mpa
仰貼條件下纖維復合材與混凝土的正拉粘結強度( Mpa) 混凝土內聚破壞 ≥2.5Mpa，且為混凝土內聚破壞
3.3.2膠粘劑的選材要求
粘貼碳纖維加固用膠粘劑采用與碳纖維性能相匹配的A級膠，其主要安全性能指標應符合下表要求。
用途 性能項目 性能要求 用途 性能項目 性能要求
浸漬粘接膠 膠體性能 抗拉強度（Mpa） ≥40 修補膠 抗拉強度（Mpa） ≥30
受拉彈性模量（Mpa） ≥2500 抗剪強度（Mpa） ≥40
伸長率（%） ≥1.5 與混凝土的正拉粘接強度（Mpa） ≥2.5
抗彎強度（Mpa） ≥50
抗壓強度（Mpa） ≥70
粘接能力 鋼-鋼拉伸抗剪強度標準值（Mpa） ≥14 底膠 鋼-鋼拉伸抗剪強度標準值（Mpa） ≥14
鋼-鋼不均勻扯離強度（KN/m） ≥20 混合黏度（23℃）（Mpa.s） ≤6000
與混凝土的正拉粘接強度（Mpa） ≥2.5 與混凝土的正拉粘接強度（Mpa） ≥2.5
不揮發固體物含量（%） ≥99 不揮發固體物含量（%） ≥99
3.4、材料的運輸、存貯與加工
3.4.1、碳纖維運輸過程中，應避免碳纖維片材的彎折，并進行防雨水、防曬等。
3.4.2、碳纖維為導電材料，存貯與加工時應遠離電器設備急電源，或采取可靠的防護措施。
3.4.3、碳纖維片材配套用膠粘劑的原材料應密封儲存，保證不要與其他不明液體接觸，防止發生化學反應致使膠粘劑失效。
3.4.4、碳纖維與膠粘劑的存貯應遠離火源，避免陽光直接照射。
3.4.5、碳纖維布的加工下料時，應按照設計寬幅與長度進行精確裁減；裁減過程中應保證縱向纖維的完整性，嚴禁斜切碳纖維布，并防止出現拉絲現象。
3.5、質量驗收要點
3.5.1、本工程采用碳纖維布重量不大于300g/m2。進場必須對碳纖維原材料產品出廠合格證、產品質量檢測報告的性能指標進行檢查與檢驗。
3.5.2、混凝土基面應無疏松界質，基面必須打磨，表面清理干凈，干燥無污物。基面要求平整、連續無凹陷，陰陽拐角圓滑平順。
3.5.3、粘碳纖維所用膠體應嚴格按照產品說明書要求配制，現場環境條件應符合產品要求。
3.5.4、膠粘劑每次應少量配制，用完后剩余膠粘劑以及超出膠體的可操作時間的膠粘劑，不允許再次使用。
3.5.5、碳纖維布纖維受力方向的搭接長度應不小于100mm。
3.5.6、為了保證碳纖維片材能可靠地與混凝土共同協調工作，可采取附加的錨固措施。
3.5.7、精細下料，禁止使用邊緣不齊，棱角內凹外凸的碳纖維布條。
3.5.8、碳纖維粘貼的過程中，必須輥壓到位，保證纖維材料充分浸漬，有效粘貼。
3.5.9、由于結構加固無正式驗收規范，結構加固的檢驗與驗收除應滿足設計要求與《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006的規定。
3.5.10、加強碳纖維粘貼的檢驗與驗收工作。碳纖維布與混凝土之間的粘結質量用小錘敲擊或用手壓碳纖維布表面的方法來檢驗，總有效面積不低于95%。當碳纖維布的空鼓面積小于10000mm2時，可采取針管注膠的方式進行補救。空鼓面積大于10000mm2時，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，并重新搭接貼上等量的碳纖維片材，搭接長度應不小于100mm。
4、性能評價
4.1、材料性能評價
碳纖維的彈性模量與鋼材較為接近，極適合于鋼筋砼結構的加固修復，同時，碳纖維的抗拉強度為普通鋼材的10倍，在達到相同加固效果的情況下，碳纖維的用量比鋼材少得多。
碳纖維重量僅為200-300g/m2，約為3mm厚鋼板的1/100，幾乎不增加結構自重，不會引起結構的連鎖補強。
4.2、經濟性能評價
與傳統的加固技術相比，碳纖維加固砼技術具有良好的經濟性能，雖然表面上看，碳纖維材料價格相對要高一些，但實際用于加固工程時，其綜合造價卻較低。碳纖維加固工程不需要大型施工機具和輔助機械，節省了臺班費用；碳纖維屬于輕質柔性材料，易于施工，降低了人工費用；碳纖維具有良好的耐腐蝕性能，不需要定期維護，節省了維護費用；當碳纖維批量使用時，其材料價格也不斷下降。
4.3、適用范圍評價
從受力性能角度，碳纖維具有很高的拉伸強度和疲勞性能，主要適用于砼構件受拉區域的加固。從材料特征角度，碳纖維為柔性卷材，根據施工需要可加工成U型或圓形，可用于結構梁、柱等的抗壓和抗剪加固，防治及修補墻體中的溫度裂縫，提高磚砌體結構的抗震能力。從實踐應用角度，碳纖維加固砼技術由于避免了其它加固方法增大結構尺寸、減少建筑使用空間、增加自重、施工周期長、耐腐蝕性能差等缺點，目前已廣泛應用于房建、橋梁、道路、地下結構、高聳高層結構、工業廠房等建筑結構的加固。
5、結語
加固結構作為二次組合結構，是通過新舊兩部分整體工作，提高建筑的承載能力，與傳統的加大截面法、外包鋼板法、纏繞鋼絲法、預應力法相比，碳纖維加固砼技術無須對砼結構打孔穿洞，不會造成結構加固損傷，不用擔心由于結構新舊結合處應力集中而減弱加固效果。與較為*的粘鋼板加固技術相比，碳纖維加固不需要輔助機具，施工簡便，有效粘貼面積易于保證，施工功效較高。與玻璃纖維、尼龍纖維加固技術相比，由于碳纖維的模量、強度較高，柔韌性、耐腐蝕、抗老化性較好，使得碳纖維加固構件的延性改善程度較高，適用范圍較廣，利用年限較長。
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