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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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引言
碳纖維材料在混凝土結構加固中的技術特點
高強高效。由于碳纖維材料優異的物理力學性能，在加固修補混凝土結構中可以提高混凝土結構及構件的承載力和延性，改善其受力性能，達到高效加固修補的目的。
施工便捷，工效高，無濕作業，不需大型施工機具，施工占用場地少。根據有關統計資料，同為粘貼加固工法，粘貼碳纖維材料是粘貼鋼板施工工效的4-8倍。
具有的耐腐蝕性能及耐久性。試驗表明，碳纖維材料加固混凝土結構有良好的耐腐蝕性和耐久性，可以抗御建筑物經常遇到的、堿、對結構物的腐蝕。
適用面廣。粘貼碳纖維材料加固修補混凝土結構可廣泛適用于各種結構類型(如建筑物、構筑物、橋梁、隧道等)、各種結構形狀(如矩形、圓形、曲面結構等)、各種結構部位(如梁、板、柱、節點、拱、殼、墩等)的加固修補，且不改變結構形狀，這是目前任何一種結構加固方法所不可比擬的。尤其重要的是，對于一些大型橋梁橋墩、橋梁、橋板以及隧道、大型筒體及殼體結構工程等，采用舊的加固手段幾乎無法實施，而采用該項加固技術都能順利解決。
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，而粘貼鋼板則很難達到100％的有效粘貼面，相應的驗收標準也只要求其達到70％ 就可以了。
碳纖維材料質量輕且薄，粘貼后每平方米重量不到1.0kg，粘貼一層的厚度僅1.0mm左右，加固修補后基本不增加原結構自重及原構件尺寸。
1 工程概況
本工程位于龍崗區坪地街道年豐工業區，建于二十世紀九十年代。深圳市龍崗區坪地街道年豐社區居民委員會委托中南大學土木工程檢測中心對其所屬的1#廠房結構進行安全性檢測及鑒定。結構鑒定結果為：對所有框架梁進行加固。
2 碳纖維加固設計
3、梁貼碳纖維布計算
計算依據：
1、《混凝土結構設計規范》GB50010-2002
2、《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006
3、中南大學土木工程檢測中心對結構的重新計算
4、中南大學土木工程檢測中心檢測報告編號：中大檢中心（深）字（2008）第045號
二、已知參數：
1、受彎構件（矩形）正截面加固計算公式：
M≤α1fc0bx(h-x/2)+f'y0A's0(h-a')-fy0As0(h-h0)
α1fc0bx=fy0As0+ψfffAfe-f'y0A's0
ψf=[(0.8εcuh/x)-εcu-εf0]/εf
x≥2a'
2、根據有關規范及依據可知：
根據上部框結構計算結果和施工圖紙，取二層B～E/5軸梁為代表進行計算。梁砼強度為C15，配置鋼筋為HRB335,梁截面250X800，計算配筋量1800mm2，實際配筋量1610。
計算過程：
根據框架計算結果的梁支座配筋量反推出梁端彎矩值：
由此算出砼受壓區高度x=fyAs/α1fcb=300mm
因此，梁端彎矩M=α1fcbx(h0-x/2)=331560000N*mm
不考慮受壓鋼筋和預應力鋼筋時根據公式M≤α1fc0bx(h-x/2)-fy0As0(h-h0)
重新解出x有方程式：
M+fy0As0(h-h0)=α1fc0bx(h-x/2)
x=h-√{h*h-2*[M+fy0As0(h-h0)]/fcb}=297.7
公式二: ψf=[(0.8εcuh/x)-εcu-εf0]/εf=0.52
由公式三：α1fc0bx=fy0As0+ψfffAfe求出Afe
Afe=(α1fc0bx-fy0As0)/ψfff=61mm2
由此算出所需布厚度δ=Afe/b=0.244mm
現選用2層0.167mm布，厚度2×0.167=0.334＞0.244滿足要求
4、碳纖維加固施工工藝流程及其操作要點
施工工藝流程:混凝土表面處理→涂刷底層樹脂→找平處理→主涂→貼粘碳纖維貼片→主涂→表面處理。
1、混凝土表面處理
以砂輪機或磨光機將混凝土梁板表面3mm內的混凝土磨掉,露出混凝土新面,轉角粘貼處應進行導角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑應不小于25mm。磨平后以毛刷或吹風機將粉塵及松動物質去除,表面要平整干凈并保持干燥。
2、涂刷底層樹脂
混凝土表面曾結露或接觸水(相對濕度大于70%)處不得施工。施工要點:1將底漆之主劑和硬化劑依規定配比,愛牢達XH7303A/B改性環氧膠粘劑配比為A∶B=100∶45,攪拌均勻,一次攪拌量須在可使用時間內用完。2施工時以滾筒毛刷將底漆均勻涂抹于混凝土表面,涂抹量隨施工面的狀況斟酌使用,依現場狀況決定是否采用涂布第二道,涂抹第二道時須等*道初干后進行。3底漆指觸干燥時間約為2~10 h。
3、找平處理
1將補土之主劑和硬化劑根據規定配比攪拌,一次攪拌量須在可使用時間內用完。2等底漆干燥后,將補涂材料涂抹于混凝土表面凹陷部位及轉角處,涂抹后的部位必須使用工具加以修整,使整個表面平整光滑,轉角亦修整成光滑的圓弧。
4、粘貼碳纖維布
混凝土表面曾結露或曾接觸水(相對濕度大于70%)處不得施工。施工要點:1涂布浸漬樹脂前須確認底漆狀況為指觸干燥。2根據設計尺寸對碳纖維貼片進行剪裁。3根據規定配合比配制粘貼樹脂,愛牢達XH180A/B雙組份環氧樹脂粘合劑配比為A∶B=4∶1,主劑及固化劑稱重后充分均勻攪拌，一次攪拌量需在可使用時間內用完。4施工面以滾筒毛刷將粘貼樹脂均勻涂抹于粘貼部位,其用量隨混凝土表面狀況而定。5用脫泡滾輪或凹槽式塑膠滾輪順著纖維方向來回滾壓排除氣泡,使粘貼樹脂充分浸透碳纖維布;拱起部位及角落易產生氣泡,須小心除泡。⑥在已貼妥之纖維布上,再用滾筒毛刷將粘貼樹脂均勻涂于纖維布上,重復5步驟,使纖維布浸漬*。纖維貼片貼覆30 min后方可進行上層樹脂涂抹,此期間要注意貼片是否有浮起或錯位現象,若有則用滾輪或刮板壓平修正。⑦二層以上粘貼時,重復4~⑥步驟,纖維貼片搭接時,纖維方向交接處搭接長度須大于10 cm。⑧若發生結露,須擦干并保持干燥方可施工,在貼覆后需考慮施工環境對貼覆的影響。
5、 結束語
碳纖維加固技術的使用不限制于任何結構類型、任何結構部位并且施工簡便、快捷更能保持原構件外觀不變，此外，由于碳纖維的強度及耐久性使人更放心它的加固效果。由于國內外許多大企業下重金于碳纖維事業，使碳纖維材料和加固成本逐漸降低，在不久的將來，碳纖維加固技一定會*取代傳統加固技術成為建筑加固市場上的軍！
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