王若茂 （馬鞍山邁世紀(jì)工程咨詢有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 前 言

用碳纖維布取代鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)是近幾年來國際上興起的一門新技術(shù)，纖維布具有強度高、重量輕、耐腐蝕和抗疲勞等優(yōu)異物理學(xué)性能,并有良好的粘合性和廣泛的適用性，該技術(shù)主要是通過配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件表面，使碳纖維片材承受拉力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)、共同受力，起到對原混凝土結(jié)構(gòu)加固補強的作用。

1 工程案例

1.1 項目概況

該原料車間為3層框架結(jié)構(gòu)，層高分別為6.95m、6.5m、7.05m,建筑高度約22.5m，各層設(shè)有夾層，分別作為工業(yè)洗衣、廁所及倉庫使用；結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑耐火等級二級，4級抗震,其建筑面積約為14500m2；主體結(jié)構(gòu)混凝土等級均為C35、填充墻為MU15混凝土多孔磚、M10混合砂漿；樓地面主要面磚、金剛砂等；內(nèi)外墻主要為涂料。

由于事前考慮不周全、溝通不夠，在進入安裝階段才予以明確了所需要兩大型工業(yè)設(shè)備型號、數(shù)量、重量等參數(shù)及平面布置情況；此時主體結(jié)構(gòu)已封頂，原設(shè)計對該夾層工業(yè)設(shè)備房間樓面荷載未計入；事后經(jīng)復(fù)核該房間原樓面部分梁配筋不能滿足計算及使用要求，需要補強加固。根據(jù)工程進展實際，經(jīng)設(shè)計、施工、監(jiān)理及業(yè)主等分析、論證、評估后，決定對該設(shè)備房間樓面3根混凝土梁采用碳纖維布加固技術(shù)處理。

1.2 加固依據(jù)

①該原料合成車間原“結(jié)構(gòu)、建筑”設(shè)計藍圖；

②《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）；

③《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）；

④《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》(GB50367-2006)；

⑤《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)；

⑥《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146：20 03）；

⑦《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）。

1.3 主要材料

經(jīng)比選，本加固工程所用碳纖維布及其碳纖維結(jié)構(gòu)膠水，均采用“悍馬牌”系列產(chǎn)品。

①碳纖維產(chǎn)品按有關(guān)規(guī)定選用300g碳纖維布，有關(guān)技術(shù)指標(biāo)必須符合規(guī)定，并提供產(chǎn)品質(zhì)保書，材料使用前經(jīng)抽樣檢驗合格后才能使用；其基本性能要求：抗拉強度≥3400MPa，彈性模量≥2.4×105MPa，極限延伸率≥1.7%。

②碳纖維粘貼膠料應(yīng)符合基本性能要求，要提供產(chǎn)品質(zhì)保書，并抽樣檢驗合格后才能使用；其壓縮強度≥70MPa、拉伸強度≥40MPa、彎曲強度≥50MPa(且不得呈脆性破壞）、拉伸剪切強度(金屬/金屬)≥14MPa。

1.4 人員安排

該工程為小型加固工程，根據(jù)工程實際，現(xiàn)場成立專業(yè)加固小組，崗位分工如表1所示。

表1

1.5 主要工序流程

按施工圖規(guī)劃被加固區(qū)→混凝土表面處理→配制底層膠并涂刷→配制浸漬膠并涂刷→粘結(jié)碳纖維布→配制面層膠并涂裝→養(yǎng)護固化→自檢與檢修→表面防護與整修。

1.6 工序描述

①表面處理：清除粘貼部位混凝土表面浮漿、油污、雜質(zhì)，使露出結(jié)構(gòu)本體后、吹凈，并用丙酮或二甲苯擦凈；對表面蜂窩、凹凸不平處用修補膠進行修補、嵌平。

②涂刷底膠：按比例充分?jǐn)嚢枧渲坪蟮牡啄z，均勻涂在碳布粘貼混凝土表面處。

③修補找平：經(jīng)上述工序后，混凝土表面若有凹凸，用修補膠涂抹找平。

④膠料配制：按稱量比例配制粘結(jié)膠，配制前對甲、乙兩組分別攪拌，混入后再充分?jǐn)嚢瑁荒z料配制必須專人負(fù)責(zé)配制，嚴(yán)格按稱量配比配制，并充分?jǐn)嚢?，無沉淀、色差，經(jīng)檢驗后方可使用。

表2

⑤粘貼碳纖維：按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布，將配制后的粘結(jié)膠均勻涂抹在粘貼部位的混凝土面上，再將裁剪好的碳纖維布敷設(shè)在涂好粘結(jié)膠的基層上，并用滾筒沿碳纖維纖維方向多次滾壓，使粘結(jié)膠充分浸透纖維中。

⑥檢驗：粘貼碳纖維完工經(jīng)固化后，檢驗粘貼部位密實度，對局部不密實處進行修補，并做好檢驗記錄，做到檢驗一次合格。

1.7 注意事項

①表面處理：按施工圖要求確認(rèn)碳纖維加固部位，如粘貼部位混凝土表層含水率＞4%、環(huán)境溫度＜5℃，應(yīng)采取措施達到要求后方能施工；對加固部位混凝土構(gòu)件表面進行處理，處理后仔細(xì)觀察，混凝土構(gòu)件有裂縫的必須進行裂縫修補；對混凝土表面的蜂窩、凹凸不平必須用結(jié)構(gòu)膠修補平整，對酥松的混凝土必須鑿除后修補平整；混凝土表面處理后應(yīng)露出結(jié)構(gòu)本體，無粉塵、雜物、水漬、油漬并且平整；粘貼的碳纖維寬度、厚度、材質(zhì)必須按設(shè)計要求進行配置。

②涂刷底膠：底膠涂刷應(yīng)均勻，當(dāng)指觸干燥后方可進入下一工序。

③修補找平：經(jīng)上述工序后粘貼面平整度應(yīng)達到5mm/m，有段差、轉(zhuǎn)角部位、凹凸部位應(yīng)找平，抹成平滑曲面。

④膠料配制：膠料應(yīng)嚴(yán)格按比例充分?jǐn)嚢韬笈渲?，配制攪拌后的膠料應(yīng)無沉淀、色差、氣泡，并應(yīng)防止灰塵雜質(zhì)混入膠料。

⑤粘貼碳纖維：把經(jīng)處理后的混凝土表面用丙酮擦拭干凈，按設(shè)計要求裁剪碳纖維,不得損壞織物面,涂抹粘結(jié)膠應(yīng)均勻,敷貼碳纖維應(yīng)平整無氣泡；多層粘貼時，可重復(fù)上述步驟，但應(yīng)在表面指觸干燥后立即進行下一層粘貼，如超過60min，則應(yīng)等12h后再行粘貼下一層。

⑥表面防護：在粘貼的最后一層碳纖維上應(yīng)涂抹粘結(jié)膠一道，進行防護，涂抹應(yīng)均勻充分，不應(yīng)漏涂；如碳纖維表面粉刷，表面需拉砂。

⑦檢驗：粘貼完工12h左右經(jīng)固化，應(yīng)進行密實度檢驗，可用小錘敲擊表面，通過不同聲音判別密實情況，密實度應(yīng)達到有關(guān)規(guī)定，否則應(yīng)予修補后再檢。

1.8 質(zhì)量檢驗及驗收標(biāo)準(zhǔn)（見表2）

1.9 安全管理

①嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)操作規(guī)程，堅持文明施工，上崗前做好安全技術(shù)交底；

②操作人員嚴(yán)格遵守崗位責(zé)任制，熟悉本工種的安全技術(shù)操作規(guī)程；

③登高作業(yè)措施到位、相互配合，夜間施工照明充足，嚴(yán)禁私接亂拉；

④材料、構(gòu)件進場后規(guī)范放置，限量領(lǐng)用，落實成品保護；

⑤安全員持證上崗，經(jīng)常巡視現(xiàn)場，跟班作業(yè)；

⑥完工后對材料、構(gòu)件清理，對建筑垃圾清運，做到工完料清。

2 質(zhì)量檢測及結(jié)果

加固施工完成后，根據(jù)《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146：2003）（2007版），使用SHJ-40多功能強度檢測儀對加固梁按要求隨即抽取了3處進行正拉粘結(jié)強度檢測，其強度分別為1.582MPa、1.560 MPa、1.605 MPa，平均粘結(jié)強度為1.582MPa，且破壞形式為正常破壞，滿足設(shè)計及現(xiàn)行規(guī)范要求，為此該碳纖維布加固施工質(zhì)量判定為合格。

3 結(jié) 語

①碳纖維布加固法是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，其加固特點為：

a.強度高 主要由于碳纖維強度普遍較鋼材高，一些特制強化碳纖維強度可達鋼材的數(shù)倍之上；

b.重量輕 比重僅是鋼板的20%左右，因此加固后基本不增加原結(jié)構(gòu)自重；

c.施工簡便 碳纖維重量輕，一般只需手工操作，不受施工空間的限制，施工速度快；

d.不受形狀限制 不論方形、六角形及各類不規(guī)則形狀，加固后均可保持物體原狀，且不影響表面裝飾。

②粘結(jié)劑應(yīng)有足夠的剛度和強度，以及足夠的韌性，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到：碳纖維布能否發(fā)揮其優(yōu)越的力學(xué)性能、碳纖維布與混凝土之間能否協(xié)調(diào)變形、是否會出現(xiàn)滑移等協(xié)同工作性能。

③碳纖維布用于結(jié)構(gòu)加固時，必須重視施工質(zhì)量，其直接影響到碳纖維布的破壞形態(tài)，因此施工時：要保證碳纖維布的表面干凈；加固梁的表面一定要打磨平整，除去油漬和浮漿；膠要涂刷均勻；粘貼碳纖維布時要拉緊；碳纖維布要與梁粘貼密實。

④采用碳纖維布加固不能阻止混凝土的開裂，但可使裂縫寬度得到一定的控制，使裂縫的寬度和間距明顯變小，裂縫變細(xì)、變密、變短，一般裂縫寬度可控制在0.2mm以內(nèi)，從而提高混凝土的耐腐蝕性。