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        碳纖維在火災后混凝土構(gòu)件加固中的應用

        2010-04-08 21:28:36李一帆
        河南建材 2010年1期
        關(guān)鍵詞:粘貼碳纖維構(gòu)件

        周 鵬, 李一帆

        1洛陽市雅琦裝飾設(shè)計工程有限公司(471003)2河南科技大學建筑工程學院工程力學系(471003)

        1 火災對混凝土構(gòu)件的影響

        建筑火災造成的經(jīng)濟損失日益嚴重,其危害越來越受到人們重視。鋼筋混凝土構(gòu)件在火災下的安全性對保證結(jié)構(gòu)的整體性至關(guān)重要。建筑物遭受火災高溫后,混凝土構(gòu)件抗壓強度明顯降低。研究表明,混凝土在300℃時,其抗壓強度與常溫下相比波動不大,超過300℃時,混凝土的抗壓強度有降低的趨勢,在900℃時,混凝土幾乎不到常溫下抗壓強度的10%,對工程的安全性影響是巨大的。

        2 碳纖維加固技術(shù)簡介

        近年來,碳纖維開始大量用于房屋建筑、橋梁、市政、地鐵等方面的補強加固。碳纖維加固技術(shù)是利用樹脂類材料把碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面,達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件補強加固及改善受力性能的目的。碳纖維具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕性能好、易于施工等優(yōu)點。尤其是高彈模型碳纖維,其抗拉強度比鋼材大68倍,彈性模量比鋼材大1.8~2.6倍,在600℃高溫下其性能保持不變,在-180℃低溫下仍很柔韌,在惡劣環(huán)境下不被酸、堿、鹽腐蝕。因此碳纖維加固技術(shù)對于工程補強加固來說是一種施工簡單,效果良好的加固技術(shù)。

        3 火災后混凝土構(gòu)件加固施工方法

        加固施工工序為:混凝土基底處理—涂底層涂料—粘結(jié)面修補—貼碳纖維片—養(yǎng)護。

        3.1 火災后混凝土構(gòu)件基底處理

        1)由于火災高溫作用混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應予以鑿除,構(gòu)件表面殘缺、破損部分應清除干凈,達到結(jié)構(gòu)密實,表面平整,對較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后應用環(huán)氧砂漿進行修復。

        2)用機具除去構(gòu)件表面的浮漿、油污等雜質(zhì),火燒灰塵,凸出部分打磨平整,修復后的段差要盡量平順;棱角的部位,用磨光機磨成圓角,圓角半徑≥30 mm。

        3)構(gòu)件表面打磨后,用鋼絲刷刷去混凝土構(gòu)件表面的松散浮渣,用吹風機將表面灰塵和雜物吹掉,用丙酮或無水酒精擦拭表面,也可用清水沖洗,但必須待其充分干燥后再進行下一道工序。

        3.2 涂底層涂料

        1)先稱量主劑,再加入固化劑,用低速旋轉(zhuǎn)的方法攪拌均勻。一次調(diào)和量應以在可使用時間內(nèi)用完為準。

        2)底層涂料可使用滾筒或刷子均勻涂抹,硬化后,若表面有凸起部分,用磨光機或砂紙打磨平整。

        3)底層涂料指觸干燥或固化后,進入下道工序。

        3.3 粘結(jié)面修補

        1)構(gòu)件表面凹陷部位應用環(huán)氧膩子填平,并修復至表面平整、順滑。

        2)內(nèi)角要用環(huán)氧膩子填補,使之平順。膩子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙紋,應再用砂紙打磨平整。

        3.4 粘貼碳纖維片

        1)按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布。

        2)用和底膠相同的使用方法調(diào)配、攪拌粘貼材料粘結(jié)劑,均勻涂抹于待粘貼的部位,在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底膠稍厚。嚴禁出現(xiàn)漏刷現(xiàn)象,特別注意要粘貼碳纖維的邊緣部位。

        3)粘貼碳纖維布,在確定所粘貼部位無誤后,用特制工具反復沿纖維方向滾壓,去除氣泡,并使粘結(jié)膠充分浸透碳纖維布;并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠,使之均勻。多層粘貼應重復上述步驟,待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。

        4)在碳纖維布的表面均勻涂抹粘結(jié)膠。用工具反復沿纖維方向滾壓,并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠,使之均勻。

        5)在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹粘結(jié)膠。用工具反復沿纖維方向滾壓,并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結(jié)膠,使之均勻。

        6)碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于200 mm。

        3.5 養(yǎng)護

        碳纖維片施工后,應進行養(yǎng)護,保證養(yǎng)護期間的溫度不低于環(huán)氧樹脂的允許使用溫度。養(yǎng)護期為1~2周。對于有風吹、雨淋或有可能人為擾動的地方應進行遮擋封閉養(yǎng)護。

        4 工程應用

        某建筑工程,框架八層,柱間距8 000 mm×8 000 mm,一層地下室。由于工程管理上的原因,主體工程施工完成后,二層堆積的施工木模板發(fā)生火災,導致部分混凝土柱構(gòu)件發(fā)生表面開裂、漏筋、麻面等工程缺陷。經(jīng)多方協(xié)商,同意對該層混凝土柱進行加固,方案要求盡量不增加柱體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,經(jīng)充分研究采用碳纖維布加固補強。加固后的建筑物經(jīng)工程質(zhì)量檢測部門的性能測試,達到了預期的效果。目前加固工程已經(jīng)順利的交付使用,運營情況良好。

        5 結(jié)語

        從工程的實際使用情況看,碳纖維加固具有強度高、施工方便、加固技術(shù)可靠、加固效果好等特點。碳纖維加固技術(shù)還具有技術(shù)及經(jīng)濟上的優(yōu)勢,同時適用的范圍相當廣泛。在混凝土結(jié)構(gòu)使用最多的中國,碳纖維的使用一定會在建筑加固領(lǐng)域中占據(jù)重要地位,具有良好的發(fā)展空間及應用前景。

        [1]張彥洪.碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的實用設(shè)計計算方法[J].中國農(nóng)村水利水電,2006,(7):101-102.

        [2]祝建軍.碳纖維加固技術(shù)在工程中的應用[J].浙江建筑,2006,(11):23-25.

        [3]岳清瑞.我國碳纖維(CFRP)加固修復技術(shù)應用的應用現(xiàn)狀和展望[J].工業(yè)建筑,2000,30(10):23-26.

        [4]顧履恭.混凝土結(jié)構(gòu)用碳纖維增強聚合物在國外的開發(fā)和應用[J].建筑技術(shù),2001,32(5):310-313.

        [5]于天來.碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受力性能的研究[D].東北:東北林業(yè)大學,2005.

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