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〔摘要〕本文以我公司的一工程实例,该商场原为市场、办公一体的综合楼宇,一~三层为综合性批发市场,四层为办公区。现市场需要,将四楼办公区改为批发市场。探讨碳纤维布在楼宇改造加固工程中的应用及其技术特点,论述了施工流程与现场施工方法。
〔关键词〕碳纤维布;楼宇改造;加固工程;应用;技术特点
碳纤维布加固技术是指采用高性能粘结剂,将碳纤维布粘贴在墙体或混凝土构件表面,使两者共同工作,有效提高构件的极限承载力和改善构件的变形性能,采用合理的粘贴构造和锚固措施,以达到效好的加固效果,在国外及内地经济发达地区已广为应用。随着我区经济建设和建筑事业的飞速发展,现有建筑中有部分由于原设计荷载标准低,一些建筑使用功能的改变,难以满足当前规范使用的需求,需进行维修加固补强,碳纤维加固修补技术也因为其独特的优势逐渐得以推广。工程概况
该商场原为市场、办公一体的综合楼宇,一~三层为综合性批发市场,四层为办公区。现市场需要,将四楼办公区改为批发市场。需在三楼顶板进行钢筋砼板梁切割,用切割机进行分块切割出6100mm×9000mm的洞口,加设一部扶梯;另分块切割出3处4000mm×4000mm的洞口,增加三个行人楼梯。因楼面大面积开洞、四楼使用功能变化,导致楼层结构、荷载发生改变。经设计和计算,需对开孔周边的钢筋混凝土楼板、梁、柱进行碳纤维加固。而根据商场的实际经营情况,在进行粘贴碳纤维布加固工程中,采取局部封闭,不影响一~三层市场的正常营业。
一、 本工程使用由瑞士Sika公司生产的SikaWrap-301C碳纤维布和Sikadur-330浸渍树脂,它们的主要技术参数分别为:
1、 SikaWrap-301C碳纤维布:
单位面积重量300g/m2±5%
纤维布设计厚度0.17mm(基于含碳总量)
纤维拉伸强度4900N/mm2(额定)
纤维拉伸模量E230.000N/mm2(额定)
纤维布长度50m/卷
纤维宽度500mm
2、 Sikadur-330浸渍树脂
颜 色组份A:白色,组份B:灰色
拉伸强度固化:+230C下,7天:30N/mm2
弯曲模量E 固化:+230C下,7天:3800N/mm2
密度(200C)1.31kg/L(组份A+B混合)
二、 施工流程与现场施工方法
碳纤维加固施工流程为:混凝土基底修补、打磨处理→涂刷底层树脂、对不平整处进行找平处理→涂涮浸渍树脂→粘贴碳纤维布→表面进行防护处理。
3、1混凝土基底修补、打磨处理
(1)表面裂缝及孔洞处理。采用碳纤维胶粘结剂进行修补充密实。
(2)将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净、对经剔凿、清除和露筋的构件残缺部分,用专用黏结进行修补、复原。
(3)将构件表面沿碳纤维粘贴结合面打磨平整,要求平整度应达到5mm/m,保证修复后的段差要尽量平顺;棱角的部位,用磨光机磨成圆角,圆角半径须≥20mm。
(4)结构或构件表面打磨后,用压缩空气将表面灰尘和杂物清理掉,清洗残留粉尘,并使表面充分干燥。
3、2涂刷底层树脂、对不平整处进行找平处理
(1)用滚筒刷均匀地将底层涂料刷于混凝土表面,指触干燥后才能进行下一道工序的施工。底层涂料指触干燥或固化后,表面上的凸起部分要用砂布或角磨机磨平并清洗去尘。
(2)构件表面凹陷部位应用粘结剂填平,内角(段差、起拱等)要用粘结剂填补,使之平顺。腻子涂刮后,表面仍在的凹凸糙纹的,应再用砂纸打磨平整。
3.3涂刷浸渍树脂
把浸渍树脂按规定的比例称量准确,装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。
3.4粘贴碳纤维布
(1)按设计尺寸裁减碳纤维布,纤维顺长方向碳纤维布的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂粘结剂,在碳纤维布宽度方向不需要搭接。
(2)将裁剪好的碳纤维织物敷在涂好粘结剂的基层上,贴碳纤维布前用滚简刷均匀地涂抹粘贴用粘贴剂,称为下涂。贴碳纤维布时,在碳纤维布和树脂之间尽量不要有空气。可用特制滚简沿着纤维方向在碳纤维布上滚压多次,使树脂渗浸进纤维中并挤除气泡。滚压时要小心操作,不得损伤碳纤维布。
(3)碳纤维布粘贴施工完毕30分钟后,在用滚简刷在表面均匀涂抹粘贴用粘结剂,使粘结剂能充分渗透到碳纤维里面,称为上涂。
(4)第二层碳纤维布粘贴则重复一层步骤,并保证底层粘贴的碳纤维布上涂黏结剂已指触干燥,才能粘贴第二层。
(5)第二层碳纤维织物的表面应均匀涂抹一道粘结剂应涂刷均匀、周边整齐。
粘贴碳纤维布,按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146:2003的要求进行操作。
3.5表面进行防护处理
碳纤维布施工后,按设计要求做表面防护,要保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘结(要求粘结材料的正拉粘结强度满足设计要求)。加固完成后按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》相关规定进行检验及验收。
该工程于2009年7月动工,在不影响市场的正常营业情况下,于2009年9月顺利的完成了楼宇加固改造工程,并已验收合格。
通过本工程实例,碳纤维布加固技术特点总结如下:
1、抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍,可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能。
2、自身重量轻,不增加加固构件的体积和自重,不影响建筑物的使用功能。
3、耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
4、施工方便快捷、表面恢复处理方便,省力节时、施工质量易于保证。
5、适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固,并且不受建筑物的造型限制。
当然,在碳纤维布加固工程中,我们还应注意以下几点:
1、碳纤维布材料导电性能强、防火性能差,所以施工过程中,一定要做好现场的防火、防电工作,避免造成不必要的损失。
2、因为碳纤维材料的应用日益广泛,内地各种生产厂家也不断增加,生产出来的产品也良莠不齐,所以我们在使用材料时,一定要根据设计院所提供的对碳纤维布的技术指标,选择经过国家检测机构检测合格、符合设计要求的产品。
3、碳纤维布起到结构补强的关键在于它与原有建筑的粘结上,高强度粘结剂的质量直接影响到加固工程的安全,而且不同廠家的粘结剂还存在着与碳纤维布是否适配的问题。所以,我们在选择材料时一定要选择,由专业检测机构认定的适配性检测合格的产品。
4、碳纤维布加固工程之中,对基面处理、粘结剂使用的比例、操作时间的控制等工序上要求严格,作为项目的管理者必须严格按照施工工艺的要求,严把每一道程序的质量,才能完成合格的加固工程。
综上所述,碳纤维布加固与传统的加固手段相比,是一种较新的加固技术,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量容易保证,基本不增加结构尺寸和自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。且采用碳纤维布加固技术,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。由于碳纤维布加固以其出色的加固效果和技术优势,在楼宇改造加固工程中将得到越来越广泛的应用。
〔关键词〕碳纤维布;楼宇改造;加固工程;应用;技术特点
碳纤维布加固技术是指采用高性能粘结剂,将碳纤维布粘贴在墙体或混凝土构件表面,使两者共同工作,有效提高构件的极限承载力和改善构件的变形性能,采用合理的粘贴构造和锚固措施,以达到效好的加固效果,在国外及内地经济发达地区已广为应用。随着我区经济建设和建筑事业的飞速发展,现有建筑中有部分由于原设计荷载标准低,一些建筑使用功能的改变,难以满足当前规范使用的需求,需进行维修加固补强,碳纤维加固修补技术也因为其独特的优势逐渐得以推广。工程概况
该商场原为市场、办公一体的综合楼宇,一~三层为综合性批发市场,四层为办公区。现市场需要,将四楼办公区改为批发市场。需在三楼顶板进行钢筋砼板梁切割,用切割机进行分块切割出6100mm×9000mm的洞口,加设一部扶梯;另分块切割出3处4000mm×4000mm的洞口,增加三个行人楼梯。因楼面大面积开洞、四楼使用功能变化,导致楼层结构、荷载发生改变。经设计和计算,需对开孔周边的钢筋混凝土楼板、梁、柱进行碳纤维加固。而根据商场的实际经营情况,在进行粘贴碳纤维布加固工程中,采取局部封闭,不影响一~三层市场的正常营业。
一、 本工程使用由瑞士Sika公司生产的SikaWrap-301C碳纤维布和Sikadur-330浸渍树脂,它们的主要技术参数分别为:
1、 SikaWrap-301C碳纤维布:
单位面积重量300g/m2±5%
纤维布设计厚度0.17mm(基于含碳总量)
纤维拉伸强度4900N/mm2(额定)
纤维拉伸模量E230.000N/mm2(额定)
纤维布长度50m/卷
纤维宽度500mm
2、 Sikadur-330浸渍树脂
颜 色组份A:白色,组份B:灰色
拉伸强度固化:+230C下,7天:30N/mm2
弯曲模量E 固化:+230C下,7天:3800N/mm2
密度(200C)1.31kg/L(组份A+B混合)
二、 施工流程与现场施工方法
碳纤维加固施工流程为:混凝土基底修补、打磨处理→涂刷底层树脂、对不平整处进行找平处理→涂涮浸渍树脂→粘贴碳纤维布→表面进行防护处理。
3、1混凝土基底修补、打磨处理
(1)表面裂缝及孔洞处理。采用碳纤维胶粘结剂进行修补充密实。
(2)将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净、对经剔凿、清除和露筋的构件残缺部分,用专用黏结进行修补、复原。
(3)将构件表面沿碳纤维粘贴结合面打磨平整,要求平整度应达到5mm/m,保证修复后的段差要尽量平顺;棱角的部位,用磨光机磨成圆角,圆角半径须≥20mm。
(4)结构或构件表面打磨后,用压缩空气将表面灰尘和杂物清理掉,清洗残留粉尘,并使表面充分干燥。
3、2涂刷底层树脂、对不平整处进行找平处理
(1)用滚筒刷均匀地将底层涂料刷于混凝土表面,指触干燥后才能进行下一道工序的施工。底层涂料指触干燥或固化后,表面上的凸起部分要用砂布或角磨机磨平并清洗去尘。
(2)构件表面凹陷部位应用粘结剂填平,内角(段差、起拱等)要用粘结剂填补,使之平顺。腻子涂刮后,表面仍在的凹凸糙纹的,应再用砂纸打磨平整。
3.3涂刷浸渍树脂
把浸渍树脂按规定的比例称量准确,装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。
3.4粘贴碳纤维布
(1)按设计尺寸裁减碳纤维布,纤维顺长方向碳纤维布的接头必须搭接10cm以上。该部位应多涂粘结剂,在碳纤维布宽度方向不需要搭接。
(2)将裁剪好的碳纤维织物敷在涂好粘结剂的基层上,贴碳纤维布前用滚简刷均匀地涂抹粘贴用粘贴剂,称为下涂。贴碳纤维布时,在碳纤维布和树脂之间尽量不要有空气。可用特制滚简沿着纤维方向在碳纤维布上滚压多次,使树脂渗浸进纤维中并挤除气泡。滚压时要小心操作,不得损伤碳纤维布。
(3)碳纤维布粘贴施工完毕30分钟后,在用滚简刷在表面均匀涂抹粘贴用粘结剂,使粘结剂能充分渗透到碳纤维里面,称为上涂。
(4)第二层碳纤维布粘贴则重复一层步骤,并保证底层粘贴的碳纤维布上涂黏结剂已指触干燥,才能粘贴第二层。
(5)第二层碳纤维织物的表面应均匀涂抹一道粘结剂应涂刷均匀、周边整齐。
粘贴碳纤维布,按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146:2003的要求进行操作。
3.5表面进行防护处理
碳纤维布施工后,按设计要求做表面防护,要保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘结(要求粘结材料的正拉粘结强度满足设计要求)。加固完成后按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》相关规定进行检验及验收。
该工程于2009年7月动工,在不影响市场的正常营业情况下,于2009年9月顺利的完成了楼宇加固改造工程,并已验收合格。
通过本工程实例,碳纤维布加固技术特点总结如下:
1、抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍,可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能。
2、自身重量轻,不增加加固构件的体积和自重,不影响建筑物的使用功能。
3、耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
4、施工方便快捷、表面恢复处理方便,省力节时、施工质量易于保证。
5、适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固,并且不受建筑物的造型限制。
当然,在碳纤维布加固工程中,我们还应注意以下几点:
1、碳纤维布材料导电性能强、防火性能差,所以施工过程中,一定要做好现场的防火、防电工作,避免造成不必要的损失。
2、因为碳纤维材料的应用日益广泛,内地各种生产厂家也不断增加,生产出来的产品也良莠不齐,所以我们在使用材料时,一定要根据设计院所提供的对碳纤维布的技术指标,选择经过国家检测机构检测合格、符合设计要求的产品。
3、碳纤维布起到结构补强的关键在于它与原有建筑的粘结上,高强度粘结剂的质量直接影响到加固工程的安全,而且不同廠家的粘结剂还存在着与碳纤维布是否适配的问题。所以,我们在选择材料时一定要选择,由专业检测机构认定的适配性检测合格的产品。
4、碳纤维布加固工程之中,对基面处理、粘结剂使用的比例、操作时间的控制等工序上要求严格,作为项目的管理者必须严格按照施工工艺的要求,严把每一道程序的质量,才能完成合格的加固工程。
综上所述,碳纤维布加固与传统的加固手段相比,是一种较新的加固技术,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量容易保证,基本不增加结构尺寸和自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。且采用碳纤维布加固技术,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。由于碳纤维布加固以其出色的加固效果和技术优势,在楼宇改造加固工程中将得到越来越广泛的应用。