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　摘要：某框架結構建成后,使用功能即發生變化,經技術、經濟等綜合考慮后決定采用壁可法與碳纖維布加綜合加固,經多年使用證明加固效果良好。

　　關鍵詞 裂縫;修補,碳纖維;壁可法。

　　河北張家口市某6層新建框架結構,建成后由于使用功能改變:一層改做生產車間,布置較重的設備荷載;二、三層兩端空調機房荷載也較原設計有所增加。按照增加后的荷載對結構整體驗算結果表明:一、二、三層樓部分梁跨中受彎承載力不足,空調機房單跨梁,除跨中抗彎承載力集中放置,頂板抗彎承載力也不足,均需進行加固。另外由于該結構在停工2年后重建,經檢測部分結構構件有強度不足情況,個別構件裂縫較大,需做灌漿處理。結構加固完成后尚需進行整體裝修改造,工期要求很緊。業主對建筑物的有效使用空間、施工的影響面、加固材料的耐久性及外觀等均有較高的要求,綜合比較多種加固方案,經研究認為采用粘貼碳纖維布及壁可法加固方法最為適宜。

　　一、加固方案

　　加固材料采用國產6K碳纖維布及配套膠種,包括底層膠、不平整修補材料及粘貼樹脂。灌漿材料采用冶金部建筑研究總院YJ-自動壓力灌漿器和AB系列灌漿樹脂,封縫、粘接灌漿嘴底座用JH高強封縫膠。該灌漿器和灌漿樹脂與壁可法中的專用注入器和注入膠相比,功能相似、價格低廉。所不同的是壁可法專用注入器依靠橡膠管充膠膨脹后自動收縮所產生的壓力注漿,而YJ-自動壓力灌漿器依靠彈簧收縮時產生的壓力注漿。

　　二、強度檢測

　　1、框架柱混凝土強度檢測

　　采用拔出法對混凝土強度進行檢測,并用鉆芯法進行修正。一層至六層設計強度等級為C30,經檢測,一、三層框架柱混凝土強度不滿足設計要求,分別只有29.1 Mpa和28.9Mpa。

　　2、框架梁混凝土強度檢測

　　采用拔出法對混凝土強度進行檢測,一層至六層設計強度等級為C30,經檢

　　測三層、四層框架梁混凝土強度明顯不滿足設計要求,分別只有28.8 Mpa、26.9 Mpa.

　　作者簡介:男,1974年生,工程師,河北石家莊市,050000

　　碳纖維的性能指標表1

　　單絲直徑

　　( )

　　計算厚度

　　( )

　　抗拉強度

　　(Mpa) 彈性模量

　　(Mpa) 斷裂伸長率

　　(%) 密度

　　( )

　　6.5 0.121 3500

　　1.4~1.5 1.76

　　結構膠的性能指標(MPa)表2

　　抗壓強度 抗拉強度 剪切強度 彈性模量

　　50~60 15~18 對混凝土:20

　　(混凝土破壞) (5~6)

　　三、 加固處理

　　1、加固原則

　　采用等強原則對構件進行加固,保證構件原有承載力;加固前,應盡量使構件卸載,使加固獲得更好的效果。具體方法應根據所需加固的部位,本著施工方便、安全可靠、經濟合理的原則。

　　直接加固的方法較多,但需結合所加固工程實際情況考慮技術、經濟等綜合因素選取適當方法。

　　加固改造項目相對于新建工程來說,施工方法更為重要,既要保證新增部分施工內容的質量,又要不影響原有結構,同時還要使新老結構很好的連接。針對上述情況,本結構采取粘貼碳纖維布加固法進行加固。

　　外貼碳纖維加固是用膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的強度不足區域,使它與被加固截面共同工作,達到提高構件承載能力的目的。該法施工快速、方便,現場無濕作業,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響,還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點。

　　2、梁的加固

　　梁跨度9~10m,截面b×h=350mm×1000mm,其中16根梁跨中抗彎強度不足,8根梁抗剪強度略有不足。根據計算分析,梁加固方案分為兩類:

　　(1)KL-1,梁受彎承載力需提高9.7%,沿梁底面通長粘貼一層寬250mm的碳纖維布;

　　(2)KL-2,梁受彎承載力需提高44%,沿梁底通長粘貼兩層寬300mm的碳纖維布,梁端1500mm區域及次梁兩側粘貼U形碳纖維布箍進行抗剪加固,U形箍兩端外貼200mm寬壓條進行錨固。加固設計作法見圖1。

　　3、柱的加固

　　考慮到碳纖維布套箍對矩形柱的約束效果較差,故將本工程中的矩形柱截面形狀修改成橢圓形,見圖2,通過計算沿柱全高包裹粘貼3層碳纖維布,粘貼時各層碳纖維布需錯縫粘貼。

　　4、 加固修補施工步驟

　　粘貼碳纖維布加固施工嚴格按國家有關技術規范要求進行施工,其主要步驟如下。

　　(1)基底處理

　　用角磨機去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質,構件基面的混凝土打磨平整,將混凝土表面清理干凈并保持干燥,用脫脂棉沾丙酮擦拭表面。

　　(2)涂底膠

　　將原材料按配合比稱量準確,充分攪拌;用毛刷將底膠均勻涂抹于混凝土構件表面,等底膠固化后,進行下一道工序。

　　(3)粘貼碳纖維布

　　按加固方案要求的尺寸裁剪碳纖維布,配置、攪拌粘貼膠,然后用滾筒刷均勻涂抹于所粘貼部位,在碳纖維的外表面均勻涂抹一層粘貼膠。

　　(4)處理效果

　　經加固處理后,續建前未達到設計強度的混凝土結構得到補強,消除了不安全隱患。

　　裂縫灌漿處理步驟

　　(1)用裂縫放大鏡正確觀察裂縫寬度;

　　(2)基層處理:清除裂縫表面的灰塵、油污;用砂輪機、鋼絲刷沿裂紋走向寬約3～5cm范圍打磨混凝土表面,清除水泥浮塵、砂粒及疏松的混凝土塊,如有油污要用丙酮擦凈,潮濕縫段用噴燈吹干。

　　(3)確定注入口:一般按15～20cm距離設置一個注入口,注入口位置盡量設置在裂縫較寬、開口較通暢的部位,貼上膠帶,預留;

　　(4)封閉裂縫:采用YJ—快干型封縫膠,沿裂縫表面涂刮,留出注入口;

　　(5)安設塑料底座:揭去注入口上膠帶,用封縫膠將底座粘于注入口上;

　　(6)安設灌漿器:將配好的灌漿樹脂注入軟管中,把裝有樹脂的灌漿器旋緊于底座上;

　　(7)灌漿:松開灌漿器彈簧,確認注入狀態,如樹脂不足可補充再繼續注入;

　　(8)注入完閉:待注入速度降低確認不再進膠后,可拆除灌漿器,用堵頭將底座堵死;(用過的灌漿器應立即用酒精浸泡清洗保存,以便下次使用,切不可以用其他稀料清洗;

　　(9)樹脂固化后敲掉底座及堵頭,清理表面封縫膠。

　　5 結語

　　本工程在停工2年后續建,另外使用功能發生改變,結構構件不可避免會由于自然及人為等各種因素影響導致各種質量問題的出現。通過續建前質量檢測及時找到該工程主要質量缺陷從而為后續設計與施工提供了必要依據。并結合本工程實際情況,綜合考慮技術、經濟等方面的平衡,最終選用碳纖維及壁可法加固法。工程實踐證明,采用碳纖維及“壁可法”結合加固技術是成功的,獲得了滿意的綜合補強效果,對同類結構的加固具有一定的借鑒意義。