鄭喜剛 邢玉姣 張海濤

（1 壽光市建筑業(yè)發(fā)展中心；2 壽光市市政公用事業(yè)服務(wù)中心）

近年來，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，但早期建筑物隨著使用年限的不斷增長，其服役階段多次受外力破壞及長時間處在惡劣環(huán)境中等問題逐漸暴露，進而出現(xiàn)承載能力不足及耐久性能大幅度降低的質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致建筑物存在較大的安全隱患，對居民的人身安全造成嚴重威脅。為了保障人們的居住安全，提高人們的生活質(zhì)量，對既有建筑進行安全加固，有效提高建筑物的承載能力，為居民的人身安全提供保障。目前，既有建筑結(jié)構(gòu)安全加固技術(shù)較多，比如預(yù)應(yīng)力加固、碳纖維加固等技術(shù)，其碳纖維加固技術(shù)憑其自身具有施工便捷、自重輕、耐久性優(yōu)良等優(yōu)勢，廣泛的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)加固工程中，進而增強建筑結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性能[1]。本文以某砌體工程加固工程為例，探討碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在施工過程中的重難點，并給出施工過程中質(zhì)量管控措施。

1 工程概況

某房屋建筑加固工程，加固設(shè)計使用年限30 年，為砌體結(jié)構(gòu)，地上五層，建筑總面積3586.54m2，建筑總高度為18m，層高3.6m，樓板均采用預(yù)制混凝土樓板，抗震設(shè)防烈度為7 度，建筑場地類別Ⅱ類，基本風(fēng)壓為0.65kN/m2，基本雪壓為0.50kN/m2。

2 碳纖維加固技術(shù)在房屋建筑加固施工中的應(yīng)用

2.1工程檢測

本工程現(xiàn)場對砌筑砂漿強度、砌筑塊材性能、結(jié)構(gòu)損傷情況、構(gòu)造布置情況及抗震性能進行檢測鑒定：第一，砌筑砂漿強度利用貫入法技術(shù)對其進行檢測，強度第一至五層分別為5.3MPa、2.6MPa、2.1MPa、2.4MPa 和1.6MPa，則三至五層砂漿強度均不滿足低于MU2.5MPa的要求；第二，砌體塊材性能利用回彈儀進行檢測，所測區(qū)域均無麻面等現(xiàn)象，各層墻體塊材強度檢測均為7.6MPa，其符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范；第三，建筑結(jié)構(gòu)損傷情況及構(gòu)造布置情況發(fā)現(xiàn)墻體無明顯傾斜、承重梁及墻體均無明顯裂縫、梁柱節(jié)點均無出現(xiàn)開裂、露筋的現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)個別梁、柱出現(xiàn)配筋不足的質(zhì)量缺陷，且部分橫墻與縱墻之間未設(shè)置2Ф6 的通長筋；第四，根據(jù)現(xiàn)場實際情況發(fā)現(xiàn)，該建筑抗震性能不滿足相關(guān)規(guī)范，其具體要求為建筑抗震設(shè)防烈度應(yīng)達到8 度，橫墻間距不應(yīng)大于11m，現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)橫墻間距為15m。因此，根據(jù)檢測鑒定結(jié)果(見表1)，應(yīng)對該建筑部分構(gòu)件采取相應(yīng)的措施，加強構(gòu)件的剛度，提高構(gòu)件的使用壽命，從而提高該建筑的生命周期。

表1 工程檢測結(jié)果

2.2工程加固設(shè)計

本工程在選取加固方式時，有增大截面面積、碳纖維和外包鋼加固方式可選，其各種加固方法的比較如表2所示。

表2 不同加固技術(shù)比較

本加固工程存在工程量較大、施工工期短、交叉作業(yè)多等特性，且從表2 可以看出，采用碳纖維加固技術(shù)最合適，所選取碳纖維材料的相關(guān)性能見表3。此外，該碳纖維布為柔性材料，可以任意形狀應(yīng)用于構(gòu)件加固中，且不需要大型設(shè)備來輔助施工，常溫下不會出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，粘結(jié)膠采取某研究院生產(chǎn)的LZ型結(jié)構(gòu)膠。

表3 碳纖維布材料性能

3 碳纖維加固技術(shù)施工技術(shù)

3.1構(gòu)件表面處理

本次施工對該建筑梁、柱構(gòu)件進行外貼碳纖維布的方法，首先，對加固部位進行定位放線，精準定位加固位置，并做好相應(yīng)標記；然后，對構(gòu)件表面采取人工機械打磨的方式，清除表面的灰層，并提出表面蜂窩、麻面的質(zhì)量缺陷，使原混凝土展露在表層，并采用磷酸鎂砂漿修復(fù)材料對原混凝土凹凸面進行修整；最后，對混凝土轉(zhuǎn)角處特殊部位進行導(dǎo)角處理，保證轉(zhuǎn)角處的光滑，避免對碳纖維布造成破壞。此外，混凝土表面平整后，進行底膠涂刷施工，底膠主要是保障碳纖維布與混凝土表面粘結(jié)的可靠性，底膠涂刷時，外界溫度不低于5℃，濕度不大于85%，且遵守現(xiàn)用現(xiàn)配的原則，并超出粘結(jié)面積的20mm～30mm，養(yǎng)護1d 后，待其干燥，進行下個環(huán)節(jié)的施工。

3.2粘貼碳纖維布

本次碳纖維布粘貼施工前，先利用張拉機械對其進行張拉，張拉時對張拉位置進行定位鉆孔，確保鉆孔位置的精準度。根據(jù)加固施工圖紙，在完成張拉機械安裝后，應(yīng)將碳纖維布裁剪為所需形狀，并保證碳纖維布表面平整度，禁止出現(xiàn)彎折現(xiàn)象。然后，將碳纖維布鋪設(shè)至固定位置，并保證碳纖維完全處于卸載松弛狀態(tài)，之后對其表面進行清理工作，保證碳纖維布表明的整潔程度。最后，對碳纖維布進行結(jié)構(gòu)膠涂刷工作，再利用張拉機械對其進行張拉，同時用滾筒沿著碳纖維布鋪設(shè)方向進行壓實，使多余的結(jié)構(gòu)膠溢出。此外，對碳纖維布采用臨時木支撐方式，增強碳纖維布鋪貼的密實度，從而提高碳纖維布的施工效果，達到延緩結(jié)構(gòu)使用周期的目的。

3.3搭接施工

本工程在進行碳纖維布粘結(jié)施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)單層搭接和多層搭接現(xiàn)象。在碳纖維布粘貼出現(xiàn)單層搭接現(xiàn)象時，根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，其搭接長度為10mm，并在碳纖維端部利用橫向碳纖維布的方式加強縱向碳纖維布粘貼的牢固效果；在碳纖維布粘貼出現(xiàn)雙層搭接現(xiàn)象時，重復(fù)單層搭接的粘貼方式，并在最后一層的碳纖維布面層刷結(jié)構(gòu)膠，其結(jié)構(gòu)膠厚度在1～2mm 以內(nèi)，從而提高碳纖維布的粘貼質(zhì)量。

3.4表面養(yǎng)護

本次碳纖維布粘貼完成后，對其表面進行自然養(yǎng)護5d，且在結(jié)構(gòu)膠的浸透性達到相應(yīng)規(guī)范要求后，撤除張拉機械及定位裝置，并將多余的碳纖維布剪除。此外，在碳纖維布粘貼效果滿足現(xiàn)行相應(yīng)規(guī)范要求后，對碳纖維表面進行防火涂料的涂刷，之后進行混凝土外表面密閉防護處理。

4 施工質(zhì)量驗收

4.1混凝土界面

本工程相關(guān)人員對混凝土界面處理質(zhì)量進行驗收時，驗收結(jié)果發(fā)現(xiàn)混凝土表面清理、打磨后的全部進行了糙化處理，局部凹凸面均利用修補材料進行找平，梁、柱的轉(zhuǎn)角處均進行了引角處理，且圓弧角R 均大于25mm，混凝土表面的含水率為5%，底膠性能、配合比、使用原則、涂刷過程等均滿足相關(guān)規(guī)范要求，因此，本工程混凝土界面清理驗收合格。

4.2碳纖維布粘貼施工

本工程對碳纖維布粘貼過程中是否有結(jié)構(gòu)膠浸出進行檢驗，檢驗發(fā)現(xiàn)3 處結(jié)構(gòu)膠未浸出的現(xiàn)象，后續(xù)進行相應(yīng)的補刷結(jié)構(gòu)膠，保證碳纖維布的加固效果。

4.3施工質(zhì)量驗收

本碳纖維加固施工質(zhì)量驗收中，首先，利用錘擊法對碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)強度進行檢驗，根據(jù)試驗結(jié)果碳纖維布的有效粘結(jié)面積為98%，滿足相關(guān)規(guī)范要求，對個別空鼓部位，采取針管注膠的方式，修復(fù)碳纖維布的粘結(jié)面積。然后，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》對混凝土與碳纖維布的正拉粘結(jié)強度進行檢驗，梁、柱構(gòu)件各抽取3 根，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所抽取的梁、柱構(gòu)件正拉粘結(jié)強度均≥2.5MPa，且混凝土破壞形式均為內(nèi)聚破壞，滿足相關(guān)規(guī)范要求。最后，每個構(gòu)件選取2 處進行碳纖維膠層厚度檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳纖維膠層厚度在1.3mm～1.9mm 之間，滿足相關(guān)規(guī)范要求。此外，利用鋼尺對所有碳纖維布的粘貼位置進行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中心線偏差為9mm，長度負偏差為12mm，均滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范，則該碳纖維加固施工質(zhì)量符合驗收標準。

5 碳纖維加固施工質(zhì)量控制

5.1原材料質(zhì)量控制

建筑加固工程采取碳纖維加固方法時，應(yīng)嚴格依照以下幾點對碳纖維材料進行：第一，嚴禁選用12K 以上、單位面積質(zhì)量大于300g/m2的碳纖維織物；第二，施工現(xiàn)場禁止出現(xiàn)原材料質(zhì)量不合格產(chǎn)品，則需相關(guān)人員嚴格把控原材料的質(zhì)量，比如隨機抽檢碳纖維的K數(shù)[2]、彈性模量等相關(guān)性能；第三，若以碳纖維織物復(fù)合材為原材時，需對其適配性進行檢驗，主要對層間剪切強度、抗拉強度標準值及粘貼界面粘結(jié)強度進行檢驗，滿足相應(yīng)要求后，方可使用。此外，本建筑所采用的碳纖維加固技術(shù)均滿足以上要求，符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范。

5.2施工質(zhì)量控制

碳纖維加固技術(shù)在建筑加固工程施工過程中，首先保證原混凝土結(jié)構(gòu)打磨深度在1～3mm 之間，保證混凝土表面不會出現(xiàn)灰層等現(xiàn)狀；之后用酒精擦洗打磨過的混凝土表面，進而除去打磨所產(chǎn)生的粉末及灰塵[3-6]；然后，結(jié)構(gòu)膠應(yīng)涂抹均勻，配合比應(yīng)保證其精準度，粘貼時如遇低溫環(huán)境，應(yīng)采取加熱措施，嚴禁使用外加劑；最后，碳纖維布與構(gòu)件中混凝土的有效粘貼面積不低于95%，碳纖維布粘貼完成后，若發(fā)現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，空鼓面積大于10000mm2時，應(yīng)將原有的剔除，依照施工工序再次進行碳纖維布的粘貼，空鼓面積小于10000mm2時，利用針管注入結(jié)構(gòu)膠，并用滾筒壓實，嚴禁反復(fù)進行壓實，從而保證粘貼碳纖維布的施工質(zhì)量，提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。

6 結(jié)語

綜上所述，本文研究了碳纖維加固技術(shù)在既有建筑中的應(yīng)用，碳纖維加固技術(shù)可以大幅度提高既有建筑構(gòu)件的承載能力、耐久性及抗震性能，適用范圍較廣，施工便捷，最大程度的提高了建筑物的使用壽命。本項目加固完成后，未發(fā)現(xiàn)梁、柱等部位出現(xiàn)變形現(xiàn)象，經(jīng)多方聯(lián)合進行質(zhì)量檢驗，其加固施工滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。