运用碳纤维布加固混凝土结构施工技术.pdf

委玉奇等 ： 运用碳纤维 布加固混凝 土结构施工技术 运用碳纤维布加 固混凝 土结构施工技术 委玉奇 ， 贾云龙 f 陕西铁路工程职 业技术 学院 建筑工程系 ， 陕西渭南7 1 4 0 0 0) 【 摘要】 碳纤维布加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面， 使两者共同工 作， 提高构件的承载能力 ， 从达到对建筑物进行加固、 补强的目的。该工程通过运用碳纤维布， 对车间腐蚀屋架有 效加固， 取得了良好的效果。 【 关键词】 碳纤维布； 混凝土结构； 施工技术 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 6 9 0 2 1碳纤维布加 固 碳纤维布加 固 技术 是指 采用 高性 能 粘结 剂将 碳 纤维布粘贴在建筑结构构件表面， 使两者共同工作 ， 提高结构构件的( 抗弯、 抗剪) 承载能力 ， 从而达到对 建筑物进行加固 、 补强 的 目的。碳纤 维布 加 固具 有 以 下几个优点： 强度高( 强度约为普通钢材的 1 0倍) ； 加固后大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性； 自重 轻( 约2 0 0 g m ) ， 基本不增加结构 自重及截面尺寸； 施工简便( 无需使用大型施工机械及周转材料) ， 易于 操作； 施工工期短 ( 本工程仅用一周时间) ； 柔性 好 ， 易于裁剪 ， 适用范 围广 。 碳纤 维加 固技 术适 用 于各 种结 构类 型 和部 位 的 加固修补， 如梁、 板 、 柱 、 桥梁、 简体、 壳体等结构， 只要 基层混凝 土的强 度 等级不 低 于 C 1 5即可 ； 另外 ， 对 于 砖砌体的某些力学性能也可以通过碳纤维进行加固。 粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术， 已 经得到较为广泛的应用， 并已产生较大的经济效益。 2工程概 况 某化工厂制酸 年问 ， 建 于 1 9 8 8年 ， 长期 受酸 性气 体侵蚀， 三根薄腹梁下弦混凝土开裂、 酥松、 剥落 ， 钢 筋外露 ， 并遭受严重 腐蚀 。显然 钢筋受 力 截面 已被削 弱， 危及结构安全； 经与设计人员、 车问工作人员一起 进 行分析 比较 ， 决 定选择 粘 贴碳纤 维 布进行 加 固 ， 防 止酸性性气体的进一步侵蚀 ， 延长梁的使用 寿命 ( 薄 腹梁见 图 1 ) 。 L 1 厂 厂 l l l l l I J 1 I I 1 1 9 5 0 1一 粘贴碳纤维布二层 ( 第一层宽度3 0 0 ram，第二层宽度3 1 0 ram) 图1薄腹梁加固 3 碳纤维布加 固设计 首先， 利用回弹法对屋架薄腹梁混凝土进行强度检 测， 以供加固参考。经检测， 混凝 土实际强度为 C 3 0 。 根据设计图纸， 以及现场混凝土、 钢筋的腐蚀情况， 考虑 提高薄腹梁下弦的抗拉强度等级， 决定将 6 1 0 m m宽的 T 7 0 0 S型碳纤维布分裁两半 ， 分两层粘贴在下弦的底面 及两侧( 薄腹梁下弦宽度为 2 0 0 ra m) ， 加固后， 相当于增 0 0o 0o 00 0 0 00 o0 00 oo 0 0 00 00 0 0 00 0o 00 00 0 o 00 00 00 oo 0 0 00 0 0 00 o0 00 00 00 00 0 o 00 00 o0 o0 0 0 00 o0 00 0o 0o o0 00 00 0o 0 大 ， 预 制梁 截 面受压 区混 凝土 的高度 增 大。 这 两 种情 况都使得叠合截面在二期荷载作用下的中和轴下移， 从而增大了受剪 时剪 压 区混凝 土面积 ， 提高 了剪 压区 混凝土的受 剪承载 力 。 同 时， 预 制梁 截 面预压 区 的存 在， 抑制了斜裂缝的发展。 所以， 增大 与 可提高 组合梁的斜截面承载力 ， 也就提高了结合面的抗剪承 载力。 当 和o t 过大时， 组合梁的斜截面承载力将减 小 ， 也就 会影 响结 合 面的抗剪 承载 力。 最后 考虑 的 因 素是箍筋 的直 径。 而 对 于混凝 土强 度 的影响 ， 混 凝土 强度越高则结合面的抗剪能力越强， 预制梁混凝土的 强度对结合面剪应力的影响大于后浇混凝土强度。 参考文献 1 洪炳钦， 杨俊杰， 杨遒 叠合梁斜截面抗剪性的试验研究 J 浙江工业大学学报 ， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 4 ) ： 4 6 4 4 6 8 2 裘进荪， 林俊侠， 张国英， 等 钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪 强 度的试验 研究 及 汁算 方法 J 浙江 工业 大学学 报 ， 1 9 9 2， 2 6 ( 2 ) ： 1 5 31 6 4 3 刘思峰， 郭天榜 ， 方志耕 灰色系统理论及其应用 M 北京： 科学 出版社 ， 2 0 0 0： 5 1 1 l O 收稿 日期】 2 O l Ol O一 2 7 作者简介 卢文明( 1 9 6 6) ， 男， 山西运城人， 工程师， 主要 从 事建筑技术工作 。 红拗 7 0 低温建筑技术 2 0 1 1年第 2期 ( 总第 1 5 2期) 加原受拉钢筋面积的4 6 ， 弥补了由于原钢筋锈蚀而造 成的截面削减， 构件的承载力得到加强， 而且， 总体配筋 率P p p ， 可以满足使用要求。 因梁 底 宽 度 为 2 0 0 m m， 而 碳 纤 维 布 的 宽 度 为 6 1 0 m m， 考虑加固时碳纤 维布 的幅宽效 应及下 弦 的受 拉范围， 将碳纤维布裁为两半， 一层为 3 0 0 ra m宽， 一层 为3 1 0 m m宽， 分两层粘贴在梁的下侧及两面侧边( 两 侧边粘贴高度为5 0 5 5 ra m) ， 应注意： 转角处应处理 成 圆角 ( 尺 l O m m) ， 见图 1 。 4 材料技术指标 目前 ， 国内碳纤维材料 及配套结构 胶 的生产厂 家 较 多 ， 本工程采用的材料指标 见表 1 、 表 2 。 表 1 C F R PT 7 0 0 S碳纤维材料主要性能指标 结构胶名称 J G N C J G N P 作用 粘贴碳纤维用胶 与J G N C配套使用的底胶 甲组分 白色蜡状膏体 无色透明液体 外观 乙组分 棕色液体 棕红色液体 粘接拉伸强度 M P a 3 0 0 粘接强度( 混凝土一 混凝土) 混凝土破坏 拉仲剪切强度 V l P a 2 0 0 压缩强度 M P a 5 0 0 弯曲强度 M P a 3 0 0 混合黏度( 2 0 C时) 9 0 ra i n 可使用时间 2 0- 4 0 ra i n 3 O h 指f时间( 2 O 屯时) 2 h 甲： 乙 = 3 ： 1 甲： 乙= 3 ： 1 1 O一3 5 5 碳 纤维布加 固的施工 5 。 1 施工准备 施工材料采 用 金 泰加 固公 司生 产 的 J G NC胶 ( 底胶 ) 及 J G N P胶 ( 粘着胶 ) ， T 7 0 0 S 型碳纤维 布 ； 辅 助材料有专用滚筒 ， 刮 板 ， 角 向磨光机 ， 剪刀 ， 凿子 ， 榔 头 ， 丙酮。并按安全规程要求搭设好脚手架， 高度以 方便施工为前提 。 5 2施工工艺 ( 1 ) 凿掉屋架下弦腐蚀部位的疏松混凝土， 用 钢丝刷刷干净钢筋锈蚀层。 ( 2 ) 补粉混凝土梁 ： 用 S J 一 6 0 1 防腐砂浆补粉凿 除的混凝土梁， 较大面积的劣质层在凿除后应用环氧 砂浆进行修复 ， 并养护三天。 ( 3 ) 用 吹风机将 表 面浮尘 清除 干净 ， 用混 凝 土 角磨 机 、 砂 纸 等机具 除去 混凝土 表面 的浮浆 、 油污 等 杂质 ， 构 件表 面的混 凝土 打磨平 整 ， 用丙 酮将 需粘贴 处清洗干净。 ( 4 ) 涂底胶 ： 将 J G N P胶甲乙组分按 3 ： 1 的重 量称好， 在洁净容器中调和均匀 ， 用刮板均匀地涂在 屋架底面 ( 两侧 各刮 1 5 0 m m) ， 待胶 固化 后 ( 以指 触干 燥为准 ) 再进 行下 一工 序施 工。一般 情况 下 ， 调 好 的 底胶须在 4 0 m i n内用完。 ( 5 ) 找平： 混凝土表面凹陷部位用修补胶( J G N C胶掺人两倍粉料) 填平， 模板接头等出现高度差的 部位应用修补胶填补。 ( 6 ) 粘贴 碳纤 维 布 ： 将 J G NP胶 甲乙组 分按 3 ： 1的重量称好， 并在洁净容器中调和均匀 ， 用刮板将 胶均匀地涂刮在底胶上 ， 随 即把 已裁 剪好 的碳纤 维布 粘贴在设计部位 ， 用 压辊沿碳纤 维布 的受 力方 向来 回 滚压 ， 挤出 汽泡。待 指压 干燥后 ， 即可 以进行 第二 道 碳纤维布的粘贴， 方法同第一道。注意： 碳纤维 布的 搭接长度一般为 1 0 0 m m， 端部用横向碳纤维布固定。 ( 7 ) 两道碳纤维布粘贴完 ， 待指压干燥后 ， 再刮 涂一层 J G NC面胶， 来回滚压。 使胶充分渗入到碳纤 维布 中去。 ( 8 ) 待面胶指触干燥后， 表面做防火涂料或水 泥砂浆保护层 。 6结语 本工程通过碳 纤 维加 固混 凝 土结 构 ， 优 点 明显 ， 仅使用了简单 的脚手架 ， 而且碳纤维布裁剪非常方 便， 可根据形状及尺寸随意裁剪， 各种支架的遮挡处 可以随意穿过 ， 施工简便 。本工程从 2 0 1 0年 1 月 5日 加 固后到 现在 ， 在 腐蚀 性气体 的 侵蚀下 ， 至今未 见有 被腐蚀痕迹； 该工程从开工到结束仅用 7天时间， 工程 总 费用仅约为 1 1 8 0 0 O 0元 ， 效益可观。 参 考文献 1 叶列平 ， 赵村红 ， 李全旺 碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力 计算 J 建筑结构学报 ， 2 0 0 0 ， ( 2) ： 6 97 0 2 杨建新， 韩刚平， 刘明周 工业厂房混凝土柱碳纤维布加固技 术的应用实例 J 工业建筑， 2 0 1 0 ， ( 4 o ) ： 9 6 9- 9 7 1 3 翟爱 照， 王东海 ， 胡培 稳 预应力碳纤维布加固梁斜截面承载 力实验 与分 析 【 J 水利 与建 筑 工程 学报 ， 2 0 0 9， 7( 4) ： 3 9 40 收稿 日期 2 0 1 0一l 1 一O 1 作者简介 委玉奇( 1 9 8 2 一) ， 男， 甘肃金昌人， 硕士研究生， 主要从事建筑施工 和职业教育研究。