碳纖維布加固混凝土結構施工工法CREC-01-2018-57

碳纖維布加固混凝土結構施工工法1.前言隨著我國經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當一部分由于當時設計荷載標準低造成歷史遺留問題，一些建筑由于建筑功能改變，難以滿足當前規(guī)范的要求，需進行維修、加固。碳纖維布加固是將碳纖維布用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結于混凝土構件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強度，達到增強構件承載能力及剛度的目的。其具有高強、高效，自重輕，施工便捷，耐久性極佳等特性。因此，被廣泛應用于對既有建筑結構的加固改造。2.功法特點2.0.1碳纖維布特點是重量輕體積小，小型電動工具就可操作完成施工，相比多工種、大量勞動力、大型施工設備及吊裝機械的傳統(tǒng)方法來說碳纖維加固簡單易操作省工省料。因而可以在傳統(tǒng)技術無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實施，而且進度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運營或斷路施工的時間，極大地降低經(jīng)濟損失和社會影響。2.0.2碳纖維布可彎可折可隨加固結構而變形，這樣的加固材料使得它具有廣泛的適用性，可用于一些特殊部位的混凝土加固修補，如柱、拱、殼、橋墩、圓弧梁及梁柱節(jié)點區(qū)加固等。2.0.3有極好的耐久性，由于加固只使用碳纖維布和粘貼樹脂，因而不會生銹，并具有耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境腐蝕等性能，擁有優(yōu)異的力學性能，有效地應用于多種形式的結構補強，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展、增加結構的延性。2.0.4以往所用的鋼板修補法，因本身質量大、剛性大，因而與構件不能完全貼合、增強效果差，使其使用受到限制。而利用碳纖維布來加固橋梁，則避免了鋼板加固法的缺陷，將會創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。3.適用范圍本工法適用于基層混凝土的強度要求不低于C15的各種結構類型，各種結構部位的加固，如梁、板、柱等結構。4.工藝原理將抗拉強度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預浸成為復合增強材料；用環(huán)氧樹脂粘結劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結構上，形成一個新的復合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結構的抗裂或抗剪能力，提高結構的強度、剛度、抗裂性和延長性。5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程碳纖維布加固混凝土結構施工工藝流程圖見圖5.1所示施工準備施工準備表面處理表面處理鑿除至原砼清理基面鑿除至原砼清理基面配制并涂刷底層樹脂配制并涂刷底層樹脂配制找平材料對不平處修復處理配制找平材料對不平處修復處理配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂粘貼碳纖維粘貼碳纖維表面防護表面防護圖5.1施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1施工準備施工前應對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環(huán)境溫度進行測量。若混凝土表層含水率>4%或環(huán)境溫度<5℃，則應采取措施，在達到要求后方可施工。施工前應按設計圖紙，在加固部位放線定位。5.2.2表面處理混凝土表面出現(xiàn)剝落、空鼓、腐蝕等現(xiàn)象的部位應鑿除，裂縫部位首先進行封閉處理，用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質，構件表面打磨平整，凸起部位要磨平,用吹風機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥，如圖5.2.2所示。圖5.2.2結構面打磨5.2.3配制并涂刷底層樹脂按主劑：固化劑＝2：l的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，電動攪拌器均勻攪拌。根據(jù)環(huán)境溫度決定用量并嚴格控制使用時間，一般情況下1h內(nèi)用完，用滾筒刷均勻涂抹于混凝上表面，等膠固化后（以指觸干燥為準），再進行下一步施工，一般情況下固化時間為2～3d。5.2.4配制找平材料對不平處修復處理混凝上表面凹陷部位要用修補材料填平，盡量減少高度差，轉角的處理也應用修補材料將其修補為光滑的圓弧。5.2.5配制并涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂粘結劑（粘浸膠）的配制，應按粘結劑供應廠商提供的配比和工藝要求進行，且應有專人負責。攪拌應均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應防止灰塵等雜質混入，如圖5.2.5所示。圖5.2.5配制浸漬膠5.2.6粘貼碳纖維1、按設計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應在3m之內(nèi)。2、調配粘貼材料浸漬膠（使用方法同底膠），然后均勻涂抹于所要粘貼的部位，在搭接，混凝土拐角等部位要多涂抹一些。3、在確定所貼部位無誤后剝?nèi)ルx析紙，用特制的滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使浸漬膠充分浸透碳纖維布。多層粘貼應重復上述步驟，待纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼，如圖5.2.6-1所示。圖5.2.6-1粘貼碳纖維4、在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬膠，碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于100mm，如圖5.2.6-2所示。圖5.2.6-2碳纖維布搭接示意圖5、碳纖維端部固定用粘貼橫向碳纖維固定，如圖5.2.6-3、5.2.6-4所示。圖5.2.6-3橫向碳纖維固定圖5.2.6-4橫向碳纖維固定5.2.7表面防護施工結束24小時內(nèi)防止受潮，注意保護，防止刮傷加固表面，平均氣溫20-25C°時，固化時間不得小于7天，平均氣溫10C°時，固化時間不得小于10天，固化后碳纖維表面應采取抹灰或噴防火涂料進行保護，也可適當進行裝飾。5.3勞動組織碳纖維布加固混凝土結構施工勞動組織如表5.3所示。序號項目分工人數(shù)說明1鋼管架搭拆用鋼管搭設操作平臺，施工完成后拆除鋼管架2需要高空作業(yè)時搭設操作平臺2基層打磨、清理對于凹凸不平的基層進行打磨、清理1將基層打磨平整，清理表面的雜物、油漬等3.1碳纖維布粘貼涂刷浸漬膠1按比例配置浸漬膠，在固定部位進行涂刷3.2粘貼碳纖維布2按照預定尺寸裁剪，在基層上粘貼碳纖維布進行加固4表面防護粘貼完畢后對成品進行防護1固化后碳纖維表面應采取抹灰或噴防火涂料進行保護表5.3勞動組織表6.材料與設備6.1材料要求承重結構加固使用的碳纖維增強復合材料，其基本性能應符合表6.1-1的要求?；拘阅茼椖刻祭w維織物濕法鋪層抗拉強度標準值（Mpa）彈性模量（Mpa）極限延伸率（%）彎曲強度（Mpa）纖維體積含量（%）單位面積重量（g/m2）≥3000≥2.1*105≥1.4700—200～300表6.1-1碳纖維增強復合材料基本性能要求粘貼碳纖維板織物加固混凝土或砌體結構時，應使用與基材及碳纖維有良好適配性的粘結劑（包括粘浸膠，底膠和修補膠），粘結劑（膠）的基本性能符合表6.1-2的要求?；拘阅茼椖恳?guī)定指標試驗方法膠體性能壓縮強度（MPa）拉伸強度（MPa）彎曲強度（MPa）彈性模量（MPa）≥70≥30≥40≥4*103GB/T2569-1995GB/T2568-1995GB/T2570-1995GB/T2568-1995粘結能力粘結拉伸強度（MPa）金屬/金屬（除底涂膠外）≥30GB/T6329-1996金屬/混凝土試驗室≥2.5，且混凝土拉壞本規(guī)定附錄A現(xiàn)場≥1.2ftk，且混凝土拉壞參照本規(guī)定附錄A拉伸剪切強度（金屬/金屬）≥18GB7124-86工藝性能不垂流度（mm）（40℃時）可操作時間（min）（20℃時）適用溫度（℃）混合后初粘度（cps）＜3＞605～40＜5000暫按ASTMD2471執(zhí)行暫按ASTMD2293執(zhí)行表6.1-2粘貼碳纖維粘結劑的基本性能要求6.2設備機具主要設備及施工機具見表6.2所示序號機具名稱單位數(shù)量備注1混凝土角磨機把12吹風機把13剪刀把14美工刀把15滾子把56刮板把37圓桶個28砂紙張若干表6.2碳纖維加固工藝所用設備及機具7.質量控制7.0.1所有進場材料，必須符合質量標準，并具有產(chǎn)品合格證，符合設計要求及加固行業(yè)施工規(guī)范（碳纖維片材加固混凝土結構技術規(guī)程(CECS146:2003)。允許偏差項目，見表7.0.1所示：序號檢測項目合格標準檢驗方法1碳纖維片粘貼位置與設計要求位置相比，中心線偏差≤10mm鋼尺測量2碳纖維粘貼量大于設計數(shù)量根據(jù)測量計算3粘貼質量單個空鼓面積小于1000mm2充膠修復≧1000mm2割除修補空鼓面積之和與總粘貼面積之比小于5%錘擊法或其他有效方法表7.0.1碳纖維加固允許偏差項目7.0.2碳纖維材料在運輸、儲存中不得受擠壓，以免碳纖維受損，也不得直接日曬和雨淋，膠結材料應陰涼密閉儲存。7.0.3各工序的施工質量，由技術人員負責指導、監(jiān)督，每一道工序完成后提請技術員檢查、認可后，才能進行下道工序。7.0.4涂底層涂料: 涂料應涂刷均勻、不得漏涂，嚴禁在不適合氣溫條件下施工，添加溶劑稀釋后的涂料應在規(guī)定時間內(nèi)用完。溫度低于7℃，相對濕度RH＜85%，混凝土表面含水率在8%以下，無結露現(xiàn)象時，必須使用改性環(huán)氧樹脂。7.0.5構件表面殘缺修補:構造物表面小孔、內(nèi)角必須用環(huán)氧膩子修補平整，膩子涂刮后，表面仍存在的不平糙紋，應再用砂紙磨平。7.0.6粘貼碳纖維:粘結樹脂的類型與施工時的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進劑應按規(guī)定的比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調和量應在規(guī)定時間內(nèi)用完。下涂和上涂滲浸入碳纖維束良好。碳纖維粘結嚴實。順纖維方向搭接長度不小于20cm,各層之間的搭接部位不得位于同一條直線上，層間必須錯開至少50cm。碳纖維材料規(guī)格，粘貼位置、長度、寬度、纖維方向、層數(shù)須符合相關規(guī)定。8.安全措施8.0.1參加該工程施工人員必須堅持安全第一，預防為主的方針。層層建立崗位責任制，遵守國家和企業(yè)的安全規(guī)程，在任何情況下不得違章指揮或違章操作。8.0.2各項施工方案要分別編制安全技術措施，書面向施工人員交底。8.0.3進人現(xiàn)場必須嚴格遵守現(xiàn)場各項規(guī)章制度，工長對施工人員要做好工程介紹和現(xiàn)場安全教育，進人現(xiàn)場必須戴安全帽。8.0.4凡2m以上高空作業(yè)需搭設腳手架，工長要事先提出搭設腳手架要求。8.0.5安全使用的吊車及運輸車輛，使用前必須認真檢查控制系統(tǒng)。并采取專業(yè)人員進行操作，避免出現(xiàn)安全事故。8.0.6臨時用電必須符合安全用電規(guī)定，凡手持電動工具的使用必須通過漏電保護裝置，施工照明用電應低于36V低電壓，潮濕地點作業(yè)穿絕緣膠靴。8.0.7生產(chǎn)班組每天要進行班前安全講話，并有記錄，查隱患，查漏洞，查麻痹思想，要時刻不斷地進行安全教育。9.環(huán)保、節(jié)能措施9.0.1施工管理區(qū)生活污水、生活垃圾要集中處理，不得隨意排放。9.0.2施工材料如沙石、水泥、粉煤灰等不宜堆放在居民用水及河流附近，應遠離河流，并防止雨水沖刷進入水體。9.0.3強化對全體施工及管理人員的教育，禁止獵取國家保護的動物，不準破壞國家保護的植物。9.0.4材料運輸過程中，盡量使用既有的便道，不得因修建施工便道而侵占農(nóng)田。9.0.5施工所棄廢舊材料，不得隨處亂扔，應集中存放，統(tǒng)一回收。10.效益分析碳纖維加固，只要設計合理，與一般的粘貼鋼板法比較費用差不多，但碳纖維加固法施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場固定設施，