摘要：某框架結(jié)構(gòu)建成后,使用功能即發(fā)生變化,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)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(jīng)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(jié)構(gòu),建成后由于使用功能改變:一層改做生產(chǎn)車間,布置較重的設備荷載;二、三層兩端空調(diào)機房荷載也較原設計有所增加。按照增加后的荷載對結(jié)構(gòu)整體驗算結(jié)果表明:一、二、三層樓部分梁跨中受彎承載力不足,空調(diào)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(jié)構(gòu)在停工2年后重建,經(jīng)檢測部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件有強度不足情況,個別構(gòu)件裂縫較大,需做灌漿處理。結(jié)構(gòu)加固完成后尚需進行整體裝修改造,工期要求很緊。業(yè)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)生的壓力注漿,而YJ-自動壓力灌漿器依靠彈簧收縮時產(chǎn)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(jīng)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(jīng)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(jié)構(gòu)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(gòu)件進行加固,保證構(gòu)件原有承載力;加固前,應盡量使構(gòu)件卸載,使加固獲得更好的效果。具體方法應根據(jù)所需加固的部位,本著施工方便、安全可靠、經(jīng)濟合理的原則。

　　直接加固的方法較多,但需結(jié)合所加固工程實際情況考慮技術(shù)、經(jīng)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(nèi)容的質(zhì)量,又要不影響原有結(jié)構(gòu),同時還要使新老結(jié)構(gòu)很好的連接。針對上述情況,本結(jié)構(gòu)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(jié)材料把纖維增強復合材料貼于被加固構(gòu)件的強度不足區(qū)域,使它與被加固截面共同工作,達到提高構(gòu)件承載能力的目的。該法施工快速、方便,現(xiàn)場無濕作業(yè),且加固后對原結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)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(jù)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(qū)域及次梁兩側(cè)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(shù)規(guī)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(zhì),構(gòu)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(gòu)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(jīng)加固處理后,續(xù)建前未達到設計強度的混凝土結(jié)構(gòu)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?qū)捈s3～5cm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(tài),如樹脂不足可補充再繼續(xù)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(jié)語

　　本工程在停工2年后續(xù)建,另外使用功能發(fā)生改變,結(jié)構(gòu)構(gòu)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(zhì)量問題的出現(xiàn)。通過續(xù)建前質(zhì)量檢測及時找到該工程主要質(zhì)量缺陷從而為后續(xù)設計與施工提供了必要依據(jù)。并結(jié)合本工程實際情況,綜合考慮技術(shù)、經(jīng)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(jié)合加固技術(shù)是成功的,獲得了滿意的綜合補強效果,對同類結(jié)構(gòu)的加固具有一定的借鑒意義。