建筑工程改造中碳纤维加固的应用研究
发布日期：2013-07-29 12:13:11 浏览量：1282
随着建筑工程项目的数量快速增加，人们对于建筑工程的安全性也有了更高的要求。碳纤维加固技术作为一种较为新兴的结构加固方法，其应用范围广泛、加固效果良好，它是利用环氧树脂粘合剂在垂直裂缝方向或受拉方向粘贴增强贴片，从而使钢筋混凝土结构与增强贴片一起承担应力，使结构补强、加固。
一、碳纤维加固概述
碳纤维加固技术的应用范围广泛，包括建筑结构的抗震加固与抗弯加固。经系统性的试验结果显示，钢筋混凝土柱外利用碳纤维材料包裹并使其柱轴线与纤维方向垂直时，该柱的承载力与延性将得到大幅度提高，从而达到抗震耗能能力增加的目的，而剪力墙的破坏状态同样表现为受剪脆性破坏与受弯延性破坏，因此碳纤维也能应用于剪力墙加固。需要注意的是，当利用碳纤维加固剪力墙或混凝土柱时，被加固对象必须具备一定的强度，才能使预柔性的碳纤维能够充分发挥其加固的作用。而碳纤维在抗弯加固上也能起到良好效果，其高抗拉强度的特点能够应用于混凝土结构抗弯加固中，此时碳纤维的粘贴方向是与构件主受力方向呈平行状，需要注意的是在对结构抗弯承载力加固计算时，必须将碳纤维的极限强度折减因素考虑在内。
碳纤维之所以能具有广泛的应用范围，与它具备的优点是分不开的：
第一，碳纤维施工无需大型施工机械，占用施工现场面积小，无湿操作无污染，具备极高的经济性。
第二，施工工期短，能满足各类建筑工程进度计划的需要。
第三，加固的同时能够使结构的耐久性与耐腐蚀性大幅度提高。
第四，自重轻、柔性好、易裁剪，这样就避免了对原有结构的负荷加重。
第五，抗拉强度高。
二、建筑工程改造中碳纤维加固的实际应用
（一）工程概况
位于天津市和平区，赤峰道与吉林路交汇处西南角的天津新世纪儿童医院门诊住院楼工程。工程原结构建筑面积为9100m2，建筑物总高度为32.7m，地下一层，地上9层，原建筑物地下-1层、1层、9层顶板为现浇楼板，2~8层顶板除局部现浇外其余都为预制楼板， 改造后建筑面积为12170.97 m2。（地上11004.33 m2，地下1166.64 m2，建筑基底面积1231.87 m2）地下1层、地上10层，其建筑高度为38.55m。
工程涉及加固的范围包括：2~8层地面预制楼板拆除，改为120mm厚现浇混凝土楼板，每层约730 m2，共约5110m2；1~8层混凝土楼梯拆除，改为200mm厚现浇混凝土楼板，每层约40 m2，共约320m2；-1~9层混凝土柱、墙、主梁加大截面加固；1~9次梁粘碳纤维加固；-1层、1层墙体开洞粘钢加固；-1层顶板、1层顶板、屋面楼板开洞粘碳纤维加固。
（二）碳纤维加固工艺流程
下面主要通过该工程碳纤维加固方面进行详细分析。本加固工程的主要流程为混凝土表面处理→涂底层胶→涂找平胶→涂树脂胶进行浸润和粘接→粘碳纤维布→保护→表面防火处理。
首先在加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。对混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。 裂缝部位应首先进行封闭处理。
其次粘贴碳纤维前在混凝土表面划线，确定粘贴碳纤维布位置。在该范围除去粉刷层，清除结构表面剥落、疏松、蜂窝等劣质混凝土，露出混凝土结构层，混凝土表面凸出部分凿掉，使其平整，转角部位应倒成圆弧角。用角磨机将需要加固的混凝土表面打磨平整，直至露出新面，用吹风机吹除粉粒，涂胶之前用丙酮清洗一遍。用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
然后在打磨平整的混凝土面涂一层底胶。要注意底胶按主剂与固化剂=2:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间并在1h内用完。 如果粘接表面不够平整，则需找平胶找平。配制底胶，搅拌要充分均匀。底胶手触干燥后对混凝土表面凹陷部分用找平胶修补平整。混凝土表面凹陷部位，模板接头等出现高度差的部位应用胶填补，尽量减小高度差。 转角处用胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。
涂渍胶制作与涂刷则根据需粘贴的碳纤维量确定所需浸渍胶的数量，按比例将A、B两组份胶均匀地搅拌。每次搅拌的胶应当次使用，超过规定时间不可使用。将配制好的浸渍胶用毛刷均匀地涂抹在结构表面，然后将碳纤维面均匀地敷设在浸渍胶层上，沿维方向用力滚压或刮平(不可来回运动)，排除气泡和多余的胶液，使浸渍胶充分渗透碳纤维布并与混凝土表面牢固粘接。滚压、刮平时不得损伤碳纤维布。在碳纤维表面均匀涂抹浸渍胶，应使浸渍胶充分渗透碳纤维布。 将碳纤维布平整展开，涂刷树脂胶进行浸润并起粘接作用，在工作平台上辅塑料薄膜，将按计划要求尺寸裁好的碳纤维布平铺在薄膜上，涂刷浸润胶，再在上面铺一层塑料薄膜，用棍子碾压，将碳布翻转180o再涂刷浸润胶，直至浸润胶将碳布浸润透，然后铺平粘贴到加固部位。
最后按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内。裁剪好的碳纤维布应卷在小圆棍或圆筒上，并编号以备使用。在裁剪和卷布过程中应保持碳纤维布表面无灰尘、杂物。在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。 碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维固定。
除此之外，还有对其的养护、固化、保护、自检与修补。碳纤维补强施工后应防止受潮，并注意保护施工面不受硬物损伤。一般情况下在常温下养护、固化，当环境温度保持在20℃以上时，24h固化后即具有一定的强度，3～5天可受力。加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷涂料进行保护。施工全部完成后，对碳纤维布粘度质量进行全面检查，用小锤轻轻敲击碳纤维表面，从音响判断粘接效果，该处粘接是否密实，有无脱空现象。当碳纤维布的空鼓面积＜100cm2时，可采用针管注胶的方法进行补救。当空鼓面积＞100cm2时，应将空鼓处的碳纤维布切除，并重新粘接碳纤维布，搭接长度应满足规范要求。
结语：综上所述，通过在实际工程中的应用，碳纤维加固能够很好地完成建筑加固的目的。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://lubanwang.com/a_20130729121316.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
一、碳纤维加固概述
碳纤维加固技术的应用范围广泛，包括建筑结构的抗震加固与抗弯加固。经系统性的试验结果显示，钢筋混凝土柱外利用碳纤维材料包裹并使其柱轴线与纤维方向垂直时，该柱的承载力与延性将得到大幅度提高，从而达到抗震耗能能力增加的目的，而剪力墙的破坏状态同样表现为受剪脆性破坏与受弯延性破坏，因此碳纤维也能应用于剪力墙加固。需要注意的是，当利用碳纤维加固剪力墙或混凝土柱时，被加固对象必须具备一定的强度，才能使预柔性的碳纤维能够充分发挥其加固的作用。而碳纤维在抗弯加固上也能起到良好效果，其高抗拉强度的特点能够应用于混凝土结构抗弯加固中，此时碳纤维的粘贴方向是与构件主受力方向呈平行状，需要注意的是在对结构抗弯承载力加固计算时，必须将碳纤维的极限强度折减因素考虑在内。
碳纤维之所以能具有广泛的应用范围，与它具备的优点是分不开的：
第一，碳纤维施工无需大型施工机械，占用施工现场面积小，无湿操作无污染，具备极高的经济性。
第二，施工工期短，能满足各类建筑工程进度计划的需要。
第三，加固的同时能够使结构的耐久性与耐腐蚀性大幅度提高。
第四，自重轻、柔性好、易裁剪，这样就避免了对原有结构的负荷加重。
第五，抗拉强度高。
二、建筑工程改造中碳纤维加固的实际应用
（一）工程概况
位于天津市和平区，赤峰道与吉林路交汇处西南角的天津新世纪儿童医院门诊住院楼工程。工程原结构建筑面积为9100m2，建筑物总高度为32.7m，地下一层，地上9层，原建筑物地下-1层、1层、9层顶板为现浇楼板，2~8层顶板除局部现浇外其余都为预制楼板， 改造后建筑面积为12170.97 m2。（地上11004.33 m2，地下1166.64 m2，建筑基底面积1231.87 m2）地下1层、地上10层，其建筑高度为38.55m。
工程涉及加固的范围包括：2~8层地面预制楼板拆除，改为120mm厚现浇混凝土楼板，每层约730 m2，共约5110m2；1~8层混凝土楼梯拆除，改为200mm厚现浇混凝土楼板，每层约40 m2，共约320m2；-1~9层混凝土柱、墙、主梁加大截面加固；1~9次梁粘碳纤维加固；-1层、1层墙体开洞粘钢加固；-1层顶板、1层顶板、屋面楼板开洞粘碳纤维加固。
（二）碳纤维加固工艺流程
下面主要通过该工程碳纤维加固方面进行详细分析。本加固工程的主要流程为混凝土表面处理→涂底层胶→涂找平胶→涂树脂胶进行浸润和粘接→粘碳纤维布→保护→表面防火处理。
首先在加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。对混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。 裂缝部位应首先进行封闭处理。
其次粘贴碳纤维前在混凝土表面划线，确定粘贴碳纤维布位置。在该范围除去粉刷层，清除结构表面剥落、疏松、蜂窝等劣质混凝土，露出混凝土结构层，混凝土表面凸出部分凿掉，使其平整，转角部位应倒成圆弧角。用角磨机将需要加固的混凝土表面打磨平整，直至露出新面，用吹风机吹除粉粒，涂胶之前用丙酮清洗一遍。用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
然后在打磨平整的混凝土面涂一层底胶。要注意底胶按主剂与固化剂=2:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间并在1h内用完。 如果粘接表面不够平整，则需找平胶找平。配制底胶，搅拌要充分均匀。底胶手触干燥后对混凝土表面凹陷部分用找平胶修补平整。混凝土表面凹陷部位，模板接头等出现高度差的部位应用胶填补，尽量减小高度差。 转角处用胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。
涂渍胶制作与涂刷则根据需粘贴的碳纤维量确定所需浸渍胶的数量，按比例将A、B两组份胶均匀地搅拌。每次搅拌的胶应当次使用，超过规定时间不可使用。将配制好的浸渍胶用毛刷均匀地涂抹在结构表面，然后将碳纤维面均匀地敷设在浸渍胶层上，沿维方向用力滚压或刮平(不可来回运动)，排除气泡和多余的胶液，使浸渍胶充分渗透碳纤维布并与混凝土表面牢固粘接。滚压、刮平时不得损伤碳纤维布。在碳纤维表面均匀涂抹浸渍胶，应使浸渍胶充分渗透碳纤维布。 将碳纤维布平整展开，涂刷树脂胶进行浸润并起粘接作用，在工作平台上辅塑料薄膜，将按计划要求尺寸裁好的碳纤维布平铺在薄膜上，涂刷浸润胶，再在上面铺一层塑料薄膜，用棍子碾压，将碳布翻转180o再涂刷浸润胶，直至浸润胶将碳布浸润透，然后铺平粘贴到加固部位。
最后按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内。裁剪好的碳纤维布应卷在小圆棍或圆筒上，并编号以备使用。在裁剪和卷布过程中应保持碳纤维布表面无灰尘、杂物。在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。 碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维固定。
除此之外，还有对其的养护、固化、保护、自检与修补。碳纤维补强施工后应防止受潮，并注意保护施工面不受硬物损伤。一般情况下在常温下养护、固化，当环境温度保持在20℃以上时，24h固化后即具有一定的强度，3～5天可受力。加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷涂料进行保护。施工全部完成后，对碳纤维布粘度质量进行全面检查，用小锤轻轻敲击碳纤维表面，从音响判断粘接效果，该处粘接是否密实，有无脱空现象。当碳纤维布的空鼓面积＜100cm2时，可采用针管注胶的方法进行补救。当空鼓面积＞100cm2时，应将空鼓处的碳纤维布切除，并重新粘接碳纤维布，搭接长度应满足规范要求。
结语：综上所述，通过在实际工程中的应用，碳纤维加固能够很好地完成建筑加固的目的。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://lubanwang.com/a_20130729121316.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
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