安徽碳纤维加固公司 上海毅实建筑加固

上海毅实建筑加固工程有限公司
洛阳碳纤维加固在桥梁维修加固方面,由于高等级公路中桥梁所占比例较大,而高等级公路均是近几年修建的,故桥梁维修加固的高峰大约将在5~10年后就出现,一但桥梁养护加固的高峰到来时,以目前的维修加固技术和技术工程力量将是难以应付的。而且我国新建桥梁技术发展较快,但桥梁养护维修加固技术的发展相对滞后。本文对桥梁碳纤维加固及其施工技术要点分析。
一、施工工艺
碳纤维材料的粘贴工艺十分重要。优良的施工工艺,先进的管理方法及严格的质量检验是确保碳纤维材料与混凝土结构可靠粘贴、共同工作的保证。碳纤维材料补强加固施工工艺流程及技术控制如下:
1.混凝土结构的表面处理。清除混凝土构件表面的疏松、软质、脆裂、松脱等缺陷,要达到表面坚实:构件暴露钢筋需作除锈、防锈处理;对混凝土结构产生的裂缝,缝宽小于0.20mm时用环氧树脂涂抹封闭,当缝宽大于0.20mm时用环氧树脂灌缝。
2.粘贴碳纤维材料基层处理。对混凝土构件残缺部分用高于原混凝土强度一个等级的混凝土修补平整。混凝土构件表面的模板段差、浆楞等均须打磨平整形成平顺的斜面,转角处应打磨或填充成表面光滑的圆角,保持被补表面的清洁。
3.涂刷界面剂。在处理好的混凝土构件表面涂刷环氧树脂涂料,底层树脂要具有良好的渗透性(渗入约0.5~2.0cm)、稠度和固结速度,能满足不同季节和不同环境下的施工要求。
4.构件表面的残缺修补。底层界面剂涂刷后,将构件表面的凹陷填平。对表面仍存在的凸凹糙纹,再打磨平整。
5.粘贴碳纤维材料。每道粘贴工艺都要有利于紧密粘贴为原则。将剪裁好的碳纤维材料粘贴在混凝土构件表面,粘贴后再在其表面涂刷一层粘结树脂,在粘贴之前、之后和粘贴过程中所使用的环氧树脂应根据不同的温度、湿度选择好材料种类,掌握好主剂和固化剂之间的材料种类,掌握好主剂和固化剂之间恰当的配比。要尽可能地减少碳纤维粘贴后发生“空鼓”现象。严格掌握贴片位置(要画线定位)和正确搭接,严格掌握好每一道工序的时间间隔,防止碳纤维片的起鼓,脱开和错位。尤其要注意做好脱泡和环氧树脂浸透的有效性。
6.养护。碳纤维材料粘贴后,视温度条件,在自然条件下养护7天。
7.涂装。补强加固作业完成后,碳纤维材料表面可根据需要,涂刷各种性能和不同颜色的涂装,增加补强的效果。对以上各道工序均有严格的操作要求,操作手必须进行专业的培训,必须具有上岗证。承包单位应具有一定的经验和专业资质证明,以确保“粘贴结合面可靠工作。
碳纤维在施工中经常发生的一种现象就是“空鼓”。关于“空鼓的产生是难免的,主要由于粘贴表面的不平整(构件表面混凝土蜂窝、麻面、凹陷、凸出等),以及粘贴操作中在纤维片和树脂之间的空气未能全部逸出所致,因而当全部工序完成后将会在内部存留一定数量的气泡,在温度作用下而导致了“空鼓的产生。检查方法可用小锤逐处敲击听音而以便确定“空鼓”的数量和范围(空鼓的数量和面积)。当涂装完成后3小时至4天内进行“空鼓”处理。
二、加固施工技术要点
1.混凝土破损区域的清理。(1)对混凝土出现的蜂窝麻面、松散、孔洞、破碎、剥落等缺陷的部位以及钢筋外露区域,可采用人工凿除法、气动工具凿除法或高速射水法将该处松散、破损、污损的混凝土清除干净,直至露出坚硬密实的基面,同时应注意保证该部位无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等物质;(2)对于缺陷深度≥10cm,面积≥(10cm×10cm)时,表面要凿成方波型和锯齿状,且凿至坚实层;(3)清理混凝土病害部位时,注意不要损伤梁体原有钢筋(尤其是主筋);(4)严格按照桥梁维修养护相关规定及要求实施。
2.钢筋锈蚀区域的清理。(1)在混凝土表面破损清理完毕后进行;(2)用钢刷清除钢筋表面的浮锈,使之露出光洁部分;
(3)对经探查确定的钢筋锈蚀区域,应清除掉混凝土表面的油污、油脂、蜡状物等有机污物。
3.钢筋防锈、阻锈的清理。(1)在钢筋锈蚀区域的混凝土表面清理完毕后进行;(2)对外露的钢筋涂刷钢筋保护剂,钢筋保护剂的选用应满足设计提出的材料特性要求,涂刷时满足施工规范要求;(3)对钢筋锈蚀区域采用多功能阻锈剂(表面涂刷型)处理,可滚刷或喷涂于结构表面,选用材料应满足施工规范要求;(4)钢筋保护剂属化学产品,施工过程中应采取必要的防护措施;(5)多功能阻锈剂有很强的渗透性,施工时应配戴手套及口罩,严禁与皮肤直接接触,在水平结构底面施工时,应注意不要滴落到身体或皮肤上任何部位,如已滴落到皮肤表面或眼睛里,应立即用清水冲洗干净并及时就医;(6)根据所选用材料的物理化学性能指标选择合适的施工条件进行施工。
4.混凝土破损的修补处理。(1)在混凝土破损区域清理完成以及钢筋除锈、阻锈处理工作完毕后进行;(2)按照桥梁维修养护相关规定及要求,采用与结构混凝土标号相当的环氧修补砂浆对破损区域进行修补,要求修补后结构平整密实;(3)所用环氧砂浆应具有较低的膨胀系数、收缩率和放热温度,并且还应具有较高的粘结力、硬度及抗冲击性能,环氧砂浆的配合比根据试验确定;(4)修补区域如处于潮湿状态,应采取相应措施使修补位置保持干燥,或选用能在潮湿状态下施工的材料,确保修补质量;(5)应根据材料物理化学性质、修补厚度以及气候条件等因素作好养护工作。
5.裂缝处理。对结构上、下部存在的所有裂缝进行处理,对于裂缝宽度fw<0.15mm且裂缝深度较浅的细小裂缝可采用树脂封闭胶进行涂刷封闭处理,对于裂缝宽度0.15mm≤fw<0.5mm的裂缝采用裂缝灌注胶或专用环氧树脂浆液进行灌注处理;对于fw≥0.5mm的裂缝进行凿槽嵌补处理。裂缝修补后,材料未硬化前除结构自重和必要的施工机具产生的荷载外,不允许再有其它外荷载(包括车辆荷载)。裂缝灌注方法采用压力灌注法进行施工,采用其它材料及技术时,应得到设计人员及施工监理的批准。
6.盖梁及墩柱加固。盖梁及墩柱加固较多采用植筋连接钢筋砼方式。施工须注意如下几点:(1)由于桥墩较高,施工时所搭设施工平台,应保证安全稳定。(2)施工时应对每个墩柱顶箱梁位移进行准确测量,并以此进行盖梁施工。(3)植筋范围内的原混凝土结构一定要认真凿毛,并涂刷界面剂以保证新老混凝土之间的粘结。(4)钢筋防锈蚀措施应根据国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》(gb50046)和《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(gb/t 8923)的规定执行。(5)施工时垫块顶标高应根据实测梁底标高做相应的调整,以保证垫块顶至梁底净距,工程数量亦做出相应的调整。(6)施工中遇到问题须及时与建设单位、设计单位协商解决。
7.钻孔植筋。(1)对照原施工图和竣工图,掌握盖梁墩柱部分的受力主钢筋和构造钢筋的分布情况,精确测量出需植筋的具体位置,并尽量与受力主钢筋、构造钢筋错开布置。必要时采用钢筋定位仪测量原有钢筋位置,确保钻孔不会损伤原桥主筋。植筋孔位与设计位置大偏移不大于5cm;(2)在较高的位置施工需搭设脚手架时,应增设安全防护;(3)钻孔前用相应的标尺标注钻头以控制钻孔深度,尽量采用专用电锤和振动小的施工工艺,以保证不损伤结构。钻孔施工垂直于植筋部位的结构混凝土,避开原结构受力主筋和结构钢筋。对于φ16的植筋,钻孔直径控制在20mm;(4)成孔后,首先检查钻孔深度和直径,并用需要植入的钢筋和螺栓试插,当满足要求再用压缩空气吹出孔内积灰,用毛刷擦刷孔壁,然后用压缩空气吹灰。如此反复几次,确保孔中清洁、干爽。禁止用水清洗孔洞;(5)将植筋胶安装在专用注射胶枪中,扣动扳机,使药胶在通过前端混合器后自动混合,前端的药剂舍去不用。在确保混凝土孔洞干燥清洁的情况下,将混合嘴伸入孔的底部,扳动注射器扳机。当孔内压入一定量植筋胶时,注胶枪有3~5cm埋在已注胶中间后,慢慢抽出混合嘴。在向外退出的时候注胶枪沿孔壁旋转退出,以防孔内塞有空气,药剂不密实影响钢筋与混凝土的粘接强度。当植筋胶注入孔内达孔深的2/3时,停止注射植筋胶;(6)将已制作好的植筋材料运至现场,逐根检查钢筋或螺栓有无油污、锈蚀以及植筋的一端是否有弯头等,同时保证钢筋的搭接长度大于35d,保证螺栓的预留长度;(7)植入植筋材料时,应对准孔洞插入,在插入植筋材料时应旋转,尽量排除注胶时堵塞在孔内的空气,以确保植筋材料表面与植筋胶充分结合。植筋材料植入完成时,植筋材料与孔壁之间的空隙完全由植筋胶填满才能保证质量。好的效果是植筋材料插入时药剂刚好溢出;(8)严格遵守植筋胶的化学凝固时间,植好植筋材料后,在粘合胶固化前,不得使植入的钢筋或螺栓有任何移位,否则将降低种植钢筋或螺栓的粘结强度,待粘合胶完全固化后方可进行其它施工操作。
防护材料(罩面胶)
粘贴完碳纤维布后,为了施工表面美观和保护碳纤维布,往往会在碳纤维布表面涂抹其他的防护材料,俗称罩面胶。罩面胶要求涂抹在碳纤维布表面后不会脱层、掉落,有较好的温度适应能力,用以防止碳纤维布材料不被紫外线直接照射。罩面胶的选择范围较大,聚氨脂体系、丙烯酸体系、不饱和聚脂体系、有机氟体系等都可以选择使用。
宜昌碳纤维加固随着我国经济的迅速发展,交通量也在迅速增长。过于沉重的交通量致使公路交通工程出现断裂、破损、跳车等各种病害,这些病害的存在大大降低了公路的行车舒适度。采用加固技术既可以解决这些病害,也可以达到经济的目的。碳纤维布加固修复结构技术是近年来在国内外快速发展的一种结构加固修复新技术,并已得到证实碳纤维布加固钢筋混凝土构件对防止斜裂缝开展、提高受剪承载力、改善构件延性具有良好的效果。碳纤维布与钢材比,强度约高10倍,比重约为1/5,高强度,分量轻,并且具有耐腐蚀性,作业简单,施工时间短,成本相对低,效果性能优良等优点,现在被广泛应用于工程领域。
施工前的准备作业、基面处理要求
将碳纤维布粘贴于混凝土前,要求先用砂轮机先清除和打磨混凝土结构表面的劣化层;混凝土结构基面的错位与凸出部分要磨平,转角部位与凸出部分也要磨平,转角部位要进行倒角处理;裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补[2]。
混凝土基面的清理:先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去,然后用压缩空气清除粉尘;再用无水酒精擦拭表面,也可用清水冲洗,但必须保证混凝土基面充分干燥后才能进行下一道工序的施工。
涂刷底胶:按比例准确配制底胶并搅拌均匀,从而确保粘接质量,当底胶超过时间不能使用;将配制好的底胶均匀地涂抹在混凝土基面,注意直横均匀涂抹和底胶的自然风干。当底胶硬化后,发现在表面有凸起部分时,要再用磨光机或砂纸打光,待底胶完全干燥后,才可以进行下道工序的施工。
粘贴面的修补:为确保加固效果,如果发现粘贴面上有凹入部位或气孔,必须先用找平胶进行修补找平,保证粘贴面的平整后,等找平胶干燥后才允许进入下一道工序的施工。
粘贴碳纤维布:依设计尺寸大小裁剪出需要的碳纤维布,根据现场施工经验和作业空间确保下料长度,如果遇到有需要进行接长的情况,接头长度要求不得小于15cm;施工时要注意控制下料数量,下料数量要求以当天能用完的量为准;粘贴碳纤维布时,根据设计位置由上而下,有左至右有秩序地粘贴,并以滚筒压挤粘贴片,使得碳纤维布与浸渍树脂充分结合,同时去除气泡;确保观察贴片是否粘贴密实,若发现有间隙或气泡,要求及时处理。保证不出现间隙或气泡。
罩面防护处理:粘贴完碳纤维布后,要在其表面再均匀涂抹一层浸渍树脂,自然风干;确保材料表面已充分风干结合后,再在其表面涂抹罩面胶或采取其它防护措施处理。
碳纤维加固目前我国建筑结构加固主要有粘贴钢板加固,粘贴外包型钢加固、增大截面加固和碳纤维加固等几种方式,前几种加固方式是相对比较传统的直接加固方式,前期国内结构加固应用较多,相比之下,碳纤维是新型材料,其加固做法更合理,在诸多方面优于其他传统加固方式。因此近几年碳纤维加固在结构加固中已被广泛应用,以便提高结构承载力,提高施工效率,加快施工进度。
该工程为加快施工进度,提升结构承载力,结构楼板加固采用碳纤维加固方式,此方式不仅施工简单,能够有效缩短施工工期,而且对结构楼板的外形没有影响,基本不增加结构的重量。下面就此施工技术具体内容及应用情况作一下介绍。
1工程概况
某工程总建筑面积为222457m2,地下3层、地上53层,标准层层高为3.3m,工程总建筑高度为182.15m。
该工程的楼板结构加固采用碳纤维加固方式,该加固过程所用的碳纤维布和结构胶抗拉强度高,重量轻,弹性模量高,具体测定数据如下:
加固所用
加固所的碳纤维布的厚度为0.167mm,抗拉强度为3610mpa,受拉弹性模量为249000mpa,伸长率为1.71%,弯曲强度为729mpa,层间剪切强度为47mpa,单位面积质量为299g/m2,经测定所有数据都满足规范要求;用结构胶的抗拉强度为45mpa,受拉弹性模量为2796mpa,与混凝土的正拉粘接强度为3.3mpa,抗弯强度为56.1mpa,钢-钢拉伸抗剪强度为19.2mpa,经测定所有数据都满足规范要求。
2适用范围
本施工工艺主要适用于建筑物年久失修、荷载增加或是改变使用功能而导致梁、板、柱、墙、等结构节点的承载力达不到所需要求。
3工艺特点
碳纤维加固前对混凝土表面清理找平而后进行粘贴工作,工艺简便,易于操作,与其他加固方式(如粘贴钢板加固、粘贴外包型钢加固、增大截面加固等)相比,碳纤维加固不受限于任何形状,任何结构形式,具有施工难度低,施工速度快、施工质量好、施工安全可靠、经济性高、施工工艺简单等特点,相较于以上几种传统加固形式,基本不增加原构件重量,不影响结构外形,能有效提高整体的施工质量,加快施工进度。
4工艺原理
粘贴碳纤维加固的原理是在被加固构件表面粘贴碳纤维,碳纤维与被加固构件之间涂刷建筑结构胶或灌注建筑结构胶使碳纤维与被加固构件共同受力、协调变形, 使碳纤维与混凝土形成统一的整体,能够共同受力,利用碳纤维良好的抗拉强度达到增强构件承载能力,从而提高整个结构的承载力,达到结构加固的目的。
5施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
混凝土表面处理→找平→涂底胶→粘贴→养护
5.2操作要点
5.2.1混凝土表面处理:
1、用角磨机打磨混凝土表面,去掉混凝土表面劣化层并将模板间段差打磨平滑;
2、打磨后以毛刷或高压空气除去粉尘,粘胶前再用清洗剂擦拭混凝土表面;
3、对于混凝土表面有较大缺陷处(如蜂窝、麻面或疏松处)应预先进行修复,对麻面应用环氧砂浆找平,混凝土表面疏松的地方应先将其剔除,然后用环氧砂浆找补,直到平整为止,且保持砼清洁干燥;
5.2.2找平:
打磨后的混凝土表面若仍有凹陷处,应使用修补胶将其找平。构件转角处应用修补胶修复为光滑的圆弧,其外表面的曲率半径不应小于20mm;
5.2.3 涂底胶:
1、将施工过程中用到的结构胶和浸润胶先放在各自的容器中单独搅拌,待搅拌均匀后,按照设计比例将两者逐步混合搅拌至均匀,而后以滚筒刷子含浸混合好的底胶均匀涂布,底胶指触干燥时间约3~12小时;
2、配置粘贴胶时,要控制好粘接胶的用量,尽量控制在可使用范围时间内,如果配置过多有剩余,超出规定使用时间则不得再次使用;
5.2.4粘贴:
1、首先按照设计要求的尺寸裁剪碳纤维布,根据现场实际需求,碳纤维布的宽度分为200mm,300mm两种,长度有2000mm,900mm,1500mm等多种尺寸,所以在实际施工前,先按照所需尺寸裁剪碳纤维,这样便于工人施工操作,从而提高施工效率;
2、在粘贴碳纤维布前,提前对所需粘贴的部位放线定位,以便达到粘贴位置的准确,根据现场实际情况,分别在所需要加固的梁底、板底等位置放线标记,以便工人施工精确,防止加固位置不在所需位置处而没有达到加固的效果;
3、按照生产厂家提供的工艺条件配置结构胶粘剂,并均匀涂抹于粘贴部位,涂贴过程中,按照定位线的尺寸,在指定位置用滚压式的方法均匀涂贴,特别在搭接转角的部位处多涂抹一些结构胶;
4、将碳纤维用手轻压贴于需粘贴的位置,采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压,使胶液充分浸透碳纤维布,注意滚压时不得损伤碳纤维布,特别注意碳纤维边缘处的粘贴程度,在该边缘处用同样的方式滚压,使之与结构胶充分接触,达到100%粘接;
5、多层粘贴时应重复上述步骤,并应在碳纤维表面的结构胶粘剂指触干燥时,立即进入下一层的粘贴。且应在后一层碳纤维布的表面涂抹一层结构胶粘剂;
6、如碳纤维长度不够需搭接时,搭接长度应不小于100mm,当多层碳纤维布加固时,各条或各层碳纤维布之间的搭接位置宜相互错开;粘贴两层或以上时,应连续粘贴,否则再开始粘贴前里层碳纤维表面应擦拭干净;
7、粘贴过程中,进行空鼓检查并采取相应的处理方法:可以在碳纤维布上开2个以上的孔,使用注射器注入结构胶;沿着碳纤维布的方向切入几刀,然后用结构胶填充,后用毛刷涂抹胶在切口处封闭;
5.2.5养护:
1、碳纤维粘贴完成后,自然养护24小时达到初期固化,在固化过程中,不得对碳纤维破坏干扰,对于粘贴于板面或墙面的碳纤维要特别采取保护措施,防止工人或者机具对碳纤维的破坏;
2、在养护过程中,如果遇到碳纤维布粘贴不达标且无法进行养护修复的,需将该碳纤维布完全破坏,该位置清理后重新粘贴碳纤维布。
6结论
近年来我国一直采用比较传统的加固方法(粘贴碳纤维加固、增大截面法加固、粘贴外包型钢加固等),这些加固方法不仅施工条件严苛,而且施工难度,施工质量等都无法达到理想的效果,与之形成鲜明对比的碳纤维加固方法却解决了这些写难题,不仅适用于各种构件,各种形式的加固,而且自身的优点如抗拉强度高、重量轻、较大的弹性模量等完全满足现场施工要求,同时它的耐腐蚀性不会受到外界天气条件及其酸碱等的影响,更重要的是该加固方式不影响结构的外形而且基本不增加结构的重量。
正因如此,该工程才采用碳纤维加固施工工艺,通过现场合理的施工组织,得当的施工质量措施,严格现场安全管理,施工完成后,加固体系不仅起到较好的安全作用,达到了理想中的加固效果,而缩短加固工程施工工期,加快了工程施工进度,从而取得了良好的经济效益和社会效益。
碳纤维材料是人造高新材料,它具有优异的力学性能及稳定性。这种材料适用于混凝土结构的维修加固。碳纤维它是一种纤维状的碳材料。碳纤维材料具有耐老化、强度高、轻量质、抗腐蚀、物理性能极其稳定等优点。碳纤维材料根据生产工艺方式和原材料的不同,可以分为沥青基碳纤维和聚丙烯晴基碳纤维。我们应根据工程实际选择合适的碳纤维材料,以达到好的施工效益。