粘贴碳纤维复合材加固法施工工艺小议

2010-06-13李敏陈剑金扬辉

山西建筑 2010年14期

李敏陈剑金扬辉

1 概述

据统计,我国现在有一大批二十世纪五六十年代建造的老房屋,因超过了设计基准期而有待加固,全国又有大约1/3的住宅安全储备不足,且城市的住宅结构逐渐进入老龄化,有大量的住宅结构需要加固,我国每年还有一大批因生产规模及工艺等更新,而需要技术改造和加层的建筑物,它们因结构超载而需要补强。同时,随着国家抗震要求、设防标准的提高和改变使许多地区现有房屋不能满足新设防的抗震要求,从而需要抗震加固。近年来社会上大量曝光的因工程质量低劣所造成的危房,它们也需要加固处理。据业内估计2008年以后,中国建筑的加固、维护业务将增长50%。这说明建筑加固行业存在巨大的发展空间与发展潜力,同时也对我们从事这个行业的设计、施工等技术人员素质提出更高的要求。

2 施工工艺流程

粘贴碳纤维施工工艺流程见图1。

3 施工技术要求

3.1 被加固混凝土表面处理

被加固构件在加固施工前,必须进行表面处理,其目的:除锈、去污、净化处理混凝土表面的老化部位;利用结构胶修补裂缝、填补孔洞、调整高差,削除、磨平构件表面尖角,保证碳纤维粘结的可靠基础,确保结构本体表面与碳纤维布充分粘结。

结构构件表面处理包括:钢筋露出部位防锈处理、裂缝修补、断面修补、表面污垢碳化处理及修角加工等处理措施。

3.2 底胶涂布

1)一次配胶量不宜过多,一般情况配制好后在45 min～60min内用完,胶的搅拌采用低速机械搅拌,搅拌时间以3 min为宜;2)涂胶采用滚轮毛刷均匀涂敷;涂敷量由底胶的品种和混凝土表面状况而定,底胶应涂敷1道～2道,如混凝土碳化严重,渗透量大时,增加涂敷次数;以指触确认干燥后,再继续下道工序。

3.3 找平处理

加固构件表面不平整处采用修补胶修补构件粘贴面,其目的:保证施工面平整,避免混凝土面与纤维布之间有气泡或膨胀空鼓发生。加固构件表面处理见3.1。

3.4 浸渍胶涂底

浸渍胶涂底施工时,应注意:必须使浸渍胶充分浸透,采用专用滚轮单向滚压纤维布;起拱部位和角落部分容易产生空气滞留,使用专用带齿除泡滚筒去除滞留空气。由于固化时间有限,每次胶的混合量应以在施工时间内可涂布面积计算,搅拌必须充分。涂敷应均匀,涂敷胶量以浸透纤维布为标准。

3.5 粘贴纤维布

1)粘贴纤维布施工时,应注意:必须确定受力方向,粘贴方向不能弄错;纤维布一定要铺设平整,不能褶皱、弯曲。2)裁剪尺寸须包含纵横向重叠部分,剪裁下的碳纤维布不能折叠,卷滚在半径 R≥80mm的圆滚上;裁剪好的纤维布,应放置在无尘、干燥环境保管。3)纤维布必须沿定位线粘贴,多层粘贴应逐层进行,必须待第一层固化后再粘第二层,不得一次粘贴多层纤维布;在一处粘贴多块纤维布,应先粘中心的一块,然后向两边扩展;碳纤维布在外凸角粘贴时,不要让纤维布受折损伤;在内凹角粘贴时,采用半径相同的橡皮滚轮,挤压凹角,以免扯离边使凹角处纤维扯起,滚压时沿受力方向滚压,不要往返用力。4)纤维搭接长度。在纤维方向一般规定为100mm;与纤维垂直方向两块之间无需搭接;在粘贴的纤维布面积中间,若有开口或障碍物阻挡时,纤维布的剪裁应事先计划,并对这些削弱的部位作好补强措施。

3.6 浸渍胶上涂

1)目的:表层保护,或为下一层纤维布的粘结作准备。2)上涂后到固化前,检查纤维布有无浮起、膨胀或剥落,若有应立刻修整。3)浮起、膨胀部分,在未固化前,用脱泡滚朝纤维方向推,将气泡排出去;如浮起、膨胀已经固化,可采取开排气孔,用注射器灌胶充填。

3.7 养护固化

粘贴碳纤维片材加固施工养护条件要求不高,在室外施工时为不使雨水、砂、灰尘附着在纤维布上,须用塑料布养护。纤维布粘结后,用塑料布覆盖24 h以上进行养护。平均温度10℃以下,初期固化时间约2 d;平均温度10℃～20℃,初期固化时间约1d～2 d;平均温度在20℃以上,初期固化时间约1 d。完全固化一般要求时间较长,一般固化 80%以上就可以受力,平均温度在20℃以上时须固化7 d,平均温度在10℃时须固化14 d才能受力使用。

3.8 表面涂装

1)目的:避免树脂胶白化、老化现象。表面浸渍胶受紫外线、臭氧的影响会产生老化、白化。2)有耐火要求时,需用石棉灰浆或水泥砂浆抹层(可在浸渍胶固化前,在纤维布表面粘豆砂石子糙化)。3)需要缓冲车辆等冲撞碳纤维表面时,设置砂浆防护层或挂网浇筑一层高强混凝土处理,使防护层和碳纤维布得到充分的附着强度。

4 粘贴碳纤维加固法检验及验收

1)施工前材质检查。a.碳纤维的拉伸强度、弹性模量、断裂延伸率。b.结构胶本身拉伸强度,正拉粘结强度,耐老化性能。c.检查频率,每2000m2检测一次,每施工一次做一次检测。d.检测标准按规范规定。2)施工过程中质量检查。a.施工环境须符合气温在5℃以上,相对湿度在95%以下及没有冻结现象。b.现场拉拔试验。在作业面未涂底胶前,应用现场专用拉拔试验机检测混凝土的粘结强度。其检查标准为拉拔结果破坏面必须为混凝土破坏,并记录破坏强度值,以作为完工后材质优劣之判别。每一施工工程检测三组,每组三个试点。3)完工后工程质量检查。a.有无间隙、缺胶区、皱纹区和纤维弯曲区。b.完工后3 d,以金属轻击判别是否有空孔或含浸胶不良现象,若含浸胶不良面积达施作面积的2/3以上,则全部拆除,重新粘贴。c.空孔、气泡检查及处置方式,具体见参考文献[2]。4)现场拉拔试验。a.在全部碳纤维补强作业区,每500m2测一组(三个点),不满500m2仍须测一组。b.测试标准:拉拔结果破坏面必须为混凝土破坏或拉拔强度大于2.25 M Pa,视为合格。c.测出不合格的部位,在原测试位置300mm范围内(上下左右四点),再次复测,如三点测试合格,视为测试通过,如两点测试合格,视为不合格,则该不合格作业面拆除重新粘贴。