碳纤维加固技术在某工程悬挑梁加固中的应用
新闻来源：未知 作者：admin 发布日期：2017-04-24 17:42
一、工程概况
福建泉州某宿舍楼工程，六层框架结构，纵向柱距3.6m，悬挑梁悬挑长度为2m，因建设单位要求在屋面增设葡萄架，葡萄架内柱位于原柱位，外柱位于悬挑梁端部，柱尺寸200×200mm，经验算，悬挑梁正截面抗弯承载力不满足屋面增设葡萄架所增加的荷载，需对悬挑梁进行加固。
二、加固方案选择及加固设计
经综合分析考虑，碳纤维片材具有强度好、弹性模量高、重量轻及耐腐蚀性等特点，且施工方便，基本上不增加结构自重，碳纤维布在顺纤维方向具有很高的拉伸强度及疲劳强度，适应于结构构件受拉区域的加固，经计算梁正截面抗弯承载力不足，因此在梁受拉区粘贴碳纤维布进行抗弯加固，并在悬挑梁支座处加设横向压条，在加固区域以外，两端留有足够的锚固长度，梁加固设计如下图。
三、材料体系的品质管理
碳纤维片材加固法是近年来在国内加固工程中逐步采用的新技术，相应的供货商不多，使用的加固材料包括碳纤维布、配套树脂粘贴材料体系。经研究，决定采用德国EPO公司Udo UD—CS200碳纤维布及辽宁省建科院生产的JGN系列粘贴碳纤维专用底层树脂、找平材料及浸渍树脂，对上述三个体系严格检查各自的产品合格证和质量检验部门出具的产品性能检测报告，其主要性能见表一、表二。
表一 碳纤维布主要性能
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性能项目 |
碳纤维布 |
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抗拉强度标准值 |
≥3000Mpa |
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弹性模量 |
≥2.1×10Mpa |
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伸长率 |
≥1.5% |
表二 配套粘结材料主要性能
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正拉粘结强度
（Mpa） |
拉伸剪切强度
（Mpa） |
拉伸强度
（Mpa） |
弯曲强度
（Mpa） |
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底层树脂 |
≥2.5 |
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找平材料 |
≥2.5 |
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浸渍树脂 |
≥2.5 |
≥10 |
≥30 |
≥40 |
四、做好施工过程中的质量管理
保证加固质量的关键在于对每个施工工序的严格管理，目前国内应用的碳纤维布加固混凝土结构基本采用三步施工法，即在基底处理的基础上先后底层树脂、找平材料及浸渍树脂涂刷性质、作用不同的底层树脂、找平材料及浸渍树脂，将碳纤维布粘贴在混凝土结构表面，树脂固化后起到提高混凝土构件承载能力。具体的施工流程是：准备工作→基底打磨处理→涂刷底层树脂→找平处理→涂刷浸渍树脂、粘贴碳纤维布→表面防护处理。因此，施工质量管理必须贯穿于每个工序。
4.1 准备工作
放线定位：由于本工程对梁上部进行加固施工，因此，在进行砼表面处理及粘贴碳纤维布前，应根据加固设计部位进行准确的放线定位，打出加固边缘线，碳纤维布施工位置偏差与设计图规定轴线偏差应小于5mm。
4.2 基底打磨处理
由于本工程对梁上部进行加固施工，不可避免地遇到梁板上部砼的浮浆等问题，因此，对砼表面处理直接影响到粘结强度，是保证加固效果的关健，在施工过程中，先用砂轮打磨除去砼表层2-3mm的浮浆及酥松层，直至完全露出砼结构的新鲜面，打磨工作完成后，用压缩空气除去表面粉尘，用丙酮擦洗干净。工序质量管理要求打磨至新鲜砼表面，不留浮浆及酥松层，对高出5mm的突出部分应磨平，在下一道工序施工前必须保证表面干燥、洁净。
4.3 涂刷底层树脂
按供应商提供的配合比配制底层树脂，应搅拌均匀，用专用滚刷将底层树脂均匀涂抹于砼表面，工序质量管理要求必须严格按配比称重，用低转速电动搅拌机(转速500rmin)搅拌约3分钟至色泽均匀，底胶涂刷应满足均匀性要求，不得有漏刷、气泡，表面指触干燥后尽快进行下一道工序。
4.4 找平处理
按供应商提供的配合比配制找平材料，对砼表面蜂窝、麻面、凹陷部位用刮刀嵌刮补平，柱与板交接转角位置处应用找平材料修补为光滑的圆弧，圆弧半径应不小于20mm，以免产生应力集中，工序质量管理要求处理后表面没有棱角或较大的凹凸不平，表面指触干燥后尽快进行下一道工序。
4.5 涂刷浸渍树脂、粘贴碳纤维布
碳纤维布按设计尺寸裁好，裁剪数量为当日使用量，专人裁剪及保管，并保持粘贴面清洁，必要时用脱脂棉沾丙酮将粘贴面擦拭干净。按供应商提供的配合比配制浸渍树脂，均匀涂刷于粘贴部位，将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴位置，用专用滚筒顺纤维方向多次滚压，排除气泡，直至胶料渗出，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压碳纤维布时可以向一个方向，也可以从中间两个方向滚动，但不允许来回反复滚动，以免损伤碳纤维。在纤维表面浸渍树脂指触干燥后，在纤维布表面均匀涂抹浸渍树脂。粘结剂在常温固化，24小时内严禁扰动粘贴好的碳纤维布材。工序质量管理要求粘贴后的碳纤维布材必须平整、顺直，不得有波纹、皱折或位置偏差。
4.6 验收
在施工后3天，用金属小锤轻击或用手压碳纤维片材表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于95％，当碳纤维布空鼓面积小于1000mm2时，可用针管注射进行补胶，并用手或滚筒挤压至消除空鼓，当空鼓面积大于1000mm2时，宜将空鼓处切除，重新搭接贴上等厚度的碳纤维片材，搭接长度不小于100mm。质量验收后，进行抹20mm厚水泥砂浆，作为保护层。
五、结束语
该悬挑梁加固工程，通过对加固过程中工序质量的严格监控，保证满足设计要求，经过一年来的跟踪、监控，未发现裂缝、变形等问题。
泉州市土木建筑学会 林春建 李建梁
2011年10月12日
