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碳纤维片材、包钢加固在某改造工程中的应用
 
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文章来源:加固改造网   添加人:admin   添加时间:2014-3-13 10:48:37

 某公司提取车间改造工程,由于生产需要,需在原车间第3层增加一套生产线,因15~19轴部位层高不足,需对4层15~19轴的4条 大梁进行局部切除和加固后,方能满足使用要求。3层层高为7m,柱距为5m,需改造大梁尺寸:20m*0.4m*1.8m,梁底需切除砼尺 寸:5.1m*0.4m*0.35m。
      2、方案设计
      由设计院出具结构加固补强图,加固补强图见下图:
         
             3、加固改造施工
     本改造工程共采用钢结构、包钢和粘贴碳纤维板、布等三种加固方法,本文主要介绍后两种加固方法。
     3.1 加固工程的材料采用:①英国Exchem公司生产的碳纤维板、碳纤维布及配套的Resifix环氧粘接剂、底涂、浸渍树脂组合使用;②Q235B4mm厚钢板和JGN灌注结构胶。材料的有关技术数据和检验结果分别见以下表1和表2。
加固材料力学性能检验主要性能指标                                 表1

粘结剂检验主要性能指标:                                          表2
     3.2施工流程
     4层楼面卸载→3层楼面支撑→钢支撑点碳纤维布U形箍粘贴→钢支撑的制作与安装→凹角碳纤维布补强→梁侧碳纤维板、碳纤维布及U形箍粘贴→混凝土切割→梁底碳纤维板粘贴→U形钢板制安→压力注胶
     3.3施工工艺和施工方法
     3.3.1碳纤维加固
     施工工艺:施工准备→表面预处理→粘接剂配制→涂胶→粘贴→固化→下一工序。
     施工方法:
    1)施工准备  首先应根据施工现场和被加固构件的实际情况,制定相应的施工方案和施工计划,再按加固设计放线定位,同时准备所需的材料和机具等。
    2)表面处理  先清除被加固构件表面剥落、疏松及蜂窝等劣质化混凝土,直至完全露出混凝土结构新面,然后用修补材料将构件表面修复平整,再将欲粘贴碳纤 维处的混凝土表面打磨平整,转角部位要进行倒角处理——打磨成半径不小于20mm的圆角,最后将混凝土表面清理干净并保持干燥。
     3)涂刷底层处理:在预先处理好的混凝土基面上,涂上已混合好的底涂材料,使其充分进入混凝土的孔隙内,底涂材料要求完全覆盖基层表面。
    4)配制粘接剂:用于粘贴的碳纤维片材的粘接剂均为A、B组份,两组份必须充分混合,以色泽均匀为准,搅拌时要避免其它杂质进入容器内。
    5)敷贴粘接剂及粘贴碳纤维片材:
     ① 粘贴碳纤维板时,先用刮刀在需粘贴的混凝土部位上和板材上涂上薄薄的一层配制好的粘接剂,并且注意板材和混凝土表面应保持有2㎜的最小粘贴厚度。然后将碳 纤维板用手轻压敷在混凝土面上。并用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳地滚压,用力要适宜,使粘接剂从板材两边溢出,再用刮刀将溢出的粘接剂刮去,保证粘贴面密 实无空洞。
    ② 粘贴碳纤维布时,将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于欲粘贴的部位,将碳纤维布粘贴在浸渍树脂上,边贴布边用专用辊筒顺着纤维方向多次辊压,排除气泡,并使浸渍 树脂充分渗透碳纤维布,辊压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴时重复上述步骤,但应该在上一层纤维布上浸渍树脂指触干燥后进行。粘贴完成后,再在最后一层碳纤 维不表面涂刷一层浸渍树脂并撒上一层细沙。
    6)固化:粘贴剂在常温下固化,若温度25℃时,48小时后结构可受力使用。
    3.3.2包钢加固
     施工工艺:放线→表面预处理→锚栓→U形钢板制安→结构胶封边→粘结剂配制→注胶→固化→试验。
        施工方法:
    1)表面处理:首先用砂轮机对构件结合面和钢板粘合面进行处理,使混凝土表面平整度和垂直度满足胶层厚度的要求,钢板打磨的粗糙度越粗越好,打磨的纹路与钢板受力方向垂直,然后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。
     2)安装U形钢板,预留3mm厚的注胶厚度后,用螺栓固定,并进行钢板封边处理。
     3)粘结剂配制:用于粘贴钢板的JGN结构胶为甲、乙两组份,按3:1的重量比例混合在一起后,充分搅拌直到色泽均匀为止。
     4)压力注胶:将配制好的粘贴剂用压力从预留的注胶口注入钢板和混凝土之间的缝隙里,边注胶边用锤沿粘贴面轻敲,保证粘贴剂充满缝隙,如有空洞声,应重新补胶。
     5)固化:JGN结构胶在常温下固化,若温度25℃时,72小时后结构可受力使用。
        加固效果见下图:

  6)试验:待粘贴剂完全固化后,进行抽样荷载试验,具体试验结果详见下表:

(GB50010-2002)的有关要求。
    4、施工操作要点及注意事项
     1)需卸除加固楼层上的荷载,这样可确保在加固施工时结构处于安全状态,减轻和清除了碳纤维的应力、应变滞后现象,充分发挥加固效果。
    2)需加固的基面要求洁净、平整、坚实、干燥。
     3)粘贴碳纤维材料时应注意在粘接剂的固化前完成粘贴工作,保证粘接剂能与混凝土表面、碳纤维材料紧密粘贴,粘布胶应充分浸润碳纤维布,才能保证应力的有效传递,让碳纤维高强特性得以发挥。
     4)辊压碳纤维布时,橡皮辊筒的压力要均匀,可以向一个方向辊压,也可以从中间向两个方向辊压,但不允许来回反复辊压,以免损伤碳纤维、影响其质量。
     5)注胶厚度应控制在3mm左右,注胶应从下至上,每隔500mm间距应设注胶孔,有胶溢出后方可加注后一段。
     6)粘接剂在常温下固化时,24小时内严禁挪动已粘贴好的碳纤维板材,并应避免雨淋;JGN结构胶在常温下固化,48小时内严禁挪动已粘贴好的钢板,完全固化后在钢板表面粉刷一层防锈漆和防火漆。
      5、结语
       该加固改造工程已实施完毕多年,经定期对结构观察,未出现裂缝和其他不良现象,结构安全,说明改造是成功的。可以看到,该技术具有强度高、抗腐蚀强、质量轻和施工方便等优点,对于混凝土结构补强加固效果十分理想,具有较大的推广使用价值。

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