屈慶軍 唐山市中房建筑安裝工程有限公司

剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓加固實(shí)例研究

屈慶軍 唐山市中房建筑安裝工程有限公司

本文通過(guò)工程實(shí)例，介紹了粘貼碳纖維片材加固方法在剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓加固中施工應(yīng)用。

剪力墻；加固；碳纖維

1 概述

新建某小區(qū)15層住宅樓，剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積為16079.86m2, 建筑高度為45.9m,鋼筋砼筏板基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，丙類(lèi)建筑，抗震設(shè)防烈度為八度。建筑工程等級(jí)為三級(jí)，合理使用年限為70年。建筑物填充墻采用加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿砌筑。外窗采用斷橋鋁中空玻璃平開(kāi)窗，屋面保溫為60厚擠塑聚苯板。

2 檢測(cè)情況

該小區(qū)某樓主體完工后，質(zhì)量監(jiān)督站采用回彈法對(duì)此樓主體砼剪力墻和梁進(jìn)行抽檢，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度報(bào)告出來(lái)后，發(fā)現(xiàn)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30的共12點(diǎn)，且全部為混凝土剪力墻構(gòu)件，隨后市質(zhì)量監(jiān)督站決定對(duì)此12點(diǎn)主體剪力墻進(jìn)行鉆芯取樣試驗(yàn)，共取16個(gè)部位，每個(gè)部位取兩個(gè)試件，總計(jì)取鉆芯試件32個(gè)，試壓報(bào)告結(jié)果顯示，只有首層36/B部位鉆芯試件試壓結(jié)果為26.5Mpa, 同回彈結(jié)果一樣低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，于是對(duì)與36/B砼墻一起澆筑的同一罐砼的其它6個(gè)混凝土剪力墻進(jìn)行鉆芯取樣，結(jié)果均低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因此，須對(duì)此構(gòu)件進(jìn)行加固，以滿(mǎn)足功能的需要。

3 分析原因

該部位混凝土澆筑時(shí)間在冬季施工階段，前一罐車(chē)混凝土澆筑部位強(qiáng)度偏低， 而混凝土試塊是從后一罐車(chē)開(kāi)始留置，第一罐車(chē)沒(méi)有相應(yīng)試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊試壓報(bào)告結(jié)論為合格；在冬施階段，施工單位未在這些部位留置600度日同條件養(yǎng)護(hù)試塊。通過(guò)查驗(yàn)開(kāi)盤(pán)鑒定也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊試壓報(bào)告又為合格，可排除混凝土質(zhì)量問(wèn)題，鉆芯試樣觀(guān)察混凝土內(nèi)部比較密實(shí)，骨料較均勻，但觀(guān)感較差?？梢耘袛啻蟛糠衷蚴菢?gòu)件養(yǎng)護(hù)出現(xiàn)問(wèn)題且遭受部分凍害造成構(gòu)件強(qiáng)度偏低。

4 加固方案

本工程剪力墻采用粘貼碳纖維片材加固方法。將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料（單向持續(xù)纖維）；用環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延長(zhǎng)性。

5 加固材料及機(jī)具

符合國(guó)標(biāo)GB50367-2006規(guī)定的碳纖維加固材料有: 1)碳纖維單向織物布復(fù)合材料,200克,250克,300克,以及碳纖維條形板；2)S玻璃布,(玄武巖布),單向織物(布)復(fù)合材,300克～450克；3)E玻璃纖維單向織物(布)300克～450克；4)改性環(huán)氧樹(shù)脂,用于粘貼纖維布。

碳素纖維加固材料是高強(qiáng)度碳纖維單向排列,用微量的樹(shù)脂浸滲后作為混凝土的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料，其抗拉強(qiáng)度大約是鋼筋的10倍，并且具有重量輕、高彈性、高強(qiáng)度、高耐久性等特性。目前經(jīng)常使用的碳纖維加固材料有國(guó)產(chǎn)的上海同砼,深圳琥固珀,北京703,進(jìn)口的有日本東麗,臺(tái)灣重億,美國(guó)赫氏Hexcel,新日本石油等。本工程采用碳纖維單向織物布復(fù)合材料，300克。主要施工機(jī)具有砂輪、割切機(jī)、角磨機(jī)、滾刷等，一般在2～4臺(tái)即可滿(mǎn)足工程要求。

6.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→放設(shè)施工線(xiàn) →基面處理→刷抹漆底膠 →刮膩?zhàn)?→粘貼碳纖維布→表面養(yǎng)護(hù)→涂刷碳纖維專(zhuān)用膠。

6.2 施工過(guò)程

6.2.1 混凝土表面處理

將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈，對(duì)經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分，進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原，對(duì)縫寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂刷彌縫；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫，將構(gòu)件表面凸出部分（混凝土構(gòu)件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修復(fù)后的構(gòu)件表面只管即便平穩(wěn)，洗濯打磨過(guò)的構(gòu)件表面，并使其充實(shí)干燥，對(duì)缺陷部位涂刷底膠，將配好的底膠（粘結(jié)劑），用涂刷均勻于缺陷部位的砼表面。用環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面殘缺面的修補(bǔ)是十分重要的一步，膩?zhàn)又鲃⒐袒哌M(jìn)劑、固化劑按規(guī)定比例稱(chēng)量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，構(gòu)件表面凹陷部位用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?，修?fù)至表面平整。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r(shí)，要在氣溫-5℃以上，相對(duì)于濕度小于85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏螅砻嫒源嬖诘母叩筒诩y，應(yīng)再用砂紙打磨平整。

6.2.2 涂刷底膠

將配好的底膠（粘結(jié)劑），用滾筒均勻涂刷于需要粘結(jié)的砼表面。

6.2.3 粘貼碳纖維

粘貼碳纖維材料之前，起首應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥。氣溫在-10℃以上，相對(duì)于濕度RH＞85%時(shí)，如無(wú)有用措施不得施工。為防止碳纖維受損，在碳纖維材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過(guò)程當(dāng)中。應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸堵截碳纖維材料，每段長(zhǎng)度一般以不超過(guò)6m為宜。為防止材料在保管過(guò)程當(dāng)中損壞，材料的裁切數(shù)量應(yīng)按當(dāng)天的用量裁切為準(zhǔn)。碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上。該部位應(yīng)多涂樹(shù)脂，碳纖維橫向

6 加固施工

不需要搭接。粘貼樹(shù)脂的主劑、固化催促劑和固化劑應(yīng)按規(guī)定的比例稱(chēng)量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使歷時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。粘貼時(shí)，在碳纖維和樹(shù)脂之間只管即便不要有空氣?？捎昧_拉（專(zhuān)用工具）沿著纖維方向在碳纖維材料上滾壓多次，使樹(shù)脂滲浸入碳纖維中。

6.2.4 養(yǎng)護(hù)

粘貼碳纖維材料后，需自然養(yǎng)護(hù)1～2小時(shí)到達(dá)初期固化，應(yīng)包管固化期間不受外界滋擾和碰撞。

7 效益分析

碳纖維加固，只要設(shè)計(jì)合理，與一般的粘貼鋼板法比較費(fèi)用差不多少，但碳纖維加固法施工便捷、工效高，沒(méi)有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少，在施工工期、施工條件方面有明顯的上風(fēng)。碳纖維加固法加固效果好，高強(qiáng)高效，適用面廣，質(zhì)量易保證，耐腐蝕及耐久性能極佳。接納碳纖維加固修補(bǔ)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。碳纖維加固具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩(wěn)定等好些個(gè)長(zhǎng)處。其抗拉強(qiáng)度是劃一截面鋼材的7～10倍。用碳纖維加固材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)是近來(lái)發(fā)展而成的新型工法，與混凝土結(jié)構(gòu)形成一體共同受力，利用碳纖維材料卓越的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。本次采用這種方法加固，遵循了安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、施工方便的原則，收到了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.16.029