大型商业建筑结构用碳纤维改造加固施工技术

刘书健

（大连绿地置业有限公司，辽宁大连 116001）

大型商业建筑结构用碳纤维改造加固施工技术

刘书健

（大连绿地置业有限公司，辽宁大连 116001）

以开元广场大型超市建筑结构为研究对象，考虑工程的实际情况，采用碳纤维加固技术对原有结构进行加固。根据碳纤维加固技术的特点，合理的安排人力，选择适当的机具，经过科学的工艺流程，较好地完成了对结构的加固工作。

碳纤维布，加固补强，大跨度结构，大型商业建筑

1 工程概况

开元广场地处松江新城商业核心区，位于新松江路、人民北路和西林路交叉口，由住宅、单身精装修公寓、五星级酒店和集购物、餐饮以及娱乐休闲为一体的SHOPPINGMALL组成，总建筑面积约268 000 m2，其中SHOPPINGMALL建筑面积约100 000 m2。为了配合招商工作，需要对建筑的平面进行重新布置，其中大多涉及到结构改造，主梁截面为850 mm×400 mm，想随便改动并非易事，因此需对原有结构进行加固。大型超市部分的两部坡梯的位置需进行调整，原有预留洞口需要封闭，其他位置则需要重新开洞，且需要在较短时间内完成，是工程的重点和难点。此外大型超市内部空间开阔，梁、板的跨度较大，采用一般加固技术施工复杂，施工周期长，对结构尺寸及净高的影响较大，且施工质量不易得到保证，后期的定期维护也是难点，因此选择合适的加固技术是工程按时按质完成的关键。

2 碳纤维加固技术特点分析

碳纤维加固技术与粘贴钢板，植筋加固等传统的加固方法相比，具有明显的技术优势［1-3］:

1）适用面广。碳纤维织物为柔性材料，适用于各种结构的各种类型、形状及部位的改造加固，如图1所示。2）施工简便，功效高。碳纤维加固技术无需大型施工机械，施工作业空间不受限制，且碳纤维加固技术是粘贴钢板加固施工工效的4倍～8倍。3）对原结构不产生损害，不影响结构的外观。碳纤维加固技术采用环氧树脂类的粘结材料在混凝土表面粘贴碳纤维布，不必开凿混凝土或者设置锚栓，不会破坏原结构，还可对内部混凝土结构形成保护，碳纤维布厚度较小，对原结构的尺寸影响较小。4）耐久性好。碳纤维材料具有较好的耐腐蚀性，加固后结构耐久性较好。

由于碳纤维加固具有以上优点，完全可以满足大型超市加固改造的要求，且可以在较短的时间内完成结构的加固改造。经过广泛的讨论和专家论证，最终选择采用碳纤维加固技术来对结构进行加固改造。

3 工艺流程

碳纤维加固施工技术的工艺流程为:混凝土粘贴面处理→粘贴面修补找平、涂底胶→卸荷→粘贴碳纤维布→检验与维护。现场施工情况如图2所示。

图1 各部位碳纤维布加固应用

图2 现场施工照片

3.1 混凝土粘贴面处理

加固前先清除混凝土表面强度较弱的风化层、脱模剂层、浮浆粉饰层以及油污等，然后再用角磨机将混凝土表面打磨平整光滑，除去1 mm～2 mm厚的混凝土表层，并消除阶梯状部分的落差;混凝土构件的转角处宜进行倒圆角处理，混凝土表面处理光滑后，将混凝土表面的浮尘用压缩空气吹净。

3.2 粘贴面修补找平、涂刷底胶

按照说明书的要求将修补找平结构胶配好，为了避免结构胶混入空气形成气泡，搅拌应沿同一方向进行。用配置好的JGN-TP结构胶将混凝土表面的缝隙、蜂窝、麻面、凹陷部位等不平处修补填平。

粘贴面修补找平后，将JGN-TD结构胶配置好。用毛刷和塑料刮板将JGN-TD结构胶（底胶）均匀涂抹于混凝土构件的表面，不得有漏刷、流淌和气泡等现象，厚度不超过0.4 mm。底胶固化至手指触摸感觉干燥后（固化速度随施工现场温度升高而加快），进行下一道工序的施工。

3.3 卸荷

碳纤维加固以适度卸荷加固效果最佳（根据实际情况和设计要求，有时也可不进行卸荷），本次工程因没有投入使用，不需要进行卸荷操作。

3.4 粘贴碳纤维布

将JGN-TM粘浸胶配置好，在平整木板或纸板上将碳纤维布裁剪成设计要求的尺寸，裁剪时应整齐划一，避免毛刺和缺角。在混凝土粘贴部位均匀涂抹粘浸胶。将碳纤维布拉紧对齐，然后粘贴于混凝土表面，再用脱泡辊子与消泡辊子反复碾压，使结构胶将各条纤维丝完全包裹起来，直至胶渗出。重复上述步骤进行下一层粘贴，最后将碳纤维布表面的粘浸胶涂抹均匀平整。碳纤维布的上下两层之间和左右要有一定的搭接长度，不应小于0.15 m;左右搭接长度不宜小于0.1 m。

3.5 检测与维护

加固完成后碳纤维布总有效粘结面积不应小于95%，待表面干燥后可用轻击粘贴部位来判断粘贴效果，粘贴不应出现较大面积的空鼓（面积大于100 cm2）。若出现较大面积的空鼓，将空鼓处的碳纤维布切除，在切除部位补粘碳纤维布块，碳纤维布块与四周的搭接长度不宜小于0.15 m。检测完成后可采取适当的维护措施（例如提高周围环境温度）来保证加固效果。

4 机具设备

采用碳纤维加固技术需要的机具设备相对较少，表1列出了每班作业人员所需配备的机具设备。

表1 根据需要每班作业人员配备的机具设备

5 劳动力组织

采用碳纤维加固技术需要的施工人员较少，操作简单，每班仅需11人，表2为每班施工人员的具体分工情况。

表2 施工人员具体分工

6 质量控制

质量控制主要有以下三方面:1）表面检测:表面平整不得有胶、间隙、干砂、皱褶、气泡、凹陷等，并用小锤轻击检查是否有空鼓，少量空鼓（＜3 cm）便视为合格;对于较大的空鼓（≥3 cm）或较多的小空鼓应进行灌胶（注入TR树脂）处理。2）硬度检测:完工后5 d～7 d，硬度值若达到70%以上，则视为合格;若未达到，7 d后重新测试，达70%以上才算合格，否则需重新施工。3）强度检测:破坏面为混凝土自身则视为合格;破坏面为碳纤维布与混凝土表面之间的界面时（混凝土未破坏），若粘结强度大于20 kGf/cm2为合格，小于20 kGf/cm2为不合格。

7 经济技术分析

实践表明，每粘贴1 m2碳纤维布约需JGN-TD底胶0.2 kg，需JGN-TM面胶1 kg，JGN-TP修补胶用量视粘贴面平整度而定，每平方米200 g的碳纤维布价格约290.00元;每平方米300 g的碳纤维布价格约350.00元。而每平方米10 mm厚的粘钢价格为4 000.00元，每平方米植筋后混凝土加固的价格为3 200.00元。由此可以看出碳纤维加固技术的综合造价较一般加固要低。

8 结语

目前加固后工程使用已经快一年，后期回访观察并未发现人眼能够发现的结构裂缝，证明采用碳纤维加固技术是成功的，施工周期比常规加固减少了约两周。选用碳纤维加固技术较粘钢和植筋加固的综合造价低，加固材料费节约20%，人工费节约15%。实践证明，碳纤维布加固技术无论是在工程进度，还是在经济上均比采用传统的加固技术更有效，且工程质量完全可以满足需求。

［1］宋中南.我国混凝土结构加固修复业技术现状与发展对策［J］.混凝土，2002，156（10）：1010-1011.

［2］王文炜，赵国藩.FRP加固混凝土结构技术及应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［3］王文炜，李果.纤维增强塑料（FRP）在混凝土结构中的研究与应用［J］.混凝土，2001（10）：37-39.

［4］CECS 146∶2003，碳纤维片材加固混凝土结构技术规程［S］.

On carbon fiber reconstruction and consolidation technique at large-scale comm ercial buildings structure

LIU Shu-jian

（Dalian Green Land Property Corporation，Dalian 116001，China）

Taking the architectural structure of the large-scale supermarket at Kaiyuan Square as the research object，the study considers the factual circumstances of the project，adopts the carbon consolidation technique to reinforce the former structure，and indicates the structural consolidation can be accomplished better according to the features of the carbon fiber consolidation technique，the reasonable labor arrangement，the proper selection formachine，and scientific craft procedure.

carbon fiber cloth，reinforcement and consolidation，large-span structure，large-scale commercial building

TU746.3

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.143

1009-6825（2012）18-0104-03

2012-04-22

刘书健（1975-），男，工程师