论文部分内容阅读
摘 要：介绍了碳纤维加固技术发展及工艺并结合某宾馆项目加固改造的实例，详细介绍了碳纤维加固技术与加大混凝土截面、粘钢加固、植钢筋补强、裂缝处理等多种加固技术在同一建筑加固工程中的综合应用实例，希望对给位读友在同类复杂工程加固技术应用时起到一定的参考作用。
关键词：碳纤维；加固技术；工程应用
1、碳纤维及其性能概述
碳素纤维又称碳纤维，学名叫“聚丙烯晴基碳纤维。碳纤维还具有有良好的耐疲劳性、轴向强度高，它的比热及导电性介于金属和非金属之间，热膨胀系数小，无蠕变，耐腐蚀性能优良，除此之外碳纤维更有良好的生物相容性、吸能减震性、敏感性等。由于碳纤维也存在着它的不足之处，例如它耐冲击性较差，容易与强酸发生氧化反应，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
2、碳纤维加固技术概述
碳纤维加固技术是指通过高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，从而加固建筑物。碳纤维加固技术应用广泛，适用于各种结构部件，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。
3、碳纤维加固施工工艺流程及施工工艺要点
3.1混凝土进行表面处理。在进行施工前，首先要将混凝土表面清理干净，特别是混凝土发生破损、残缺的部分，然后，将混凝土表面钢筋裸露的部分，缺少特殊构件的部位进行复原和修补。修补完成后，对于混凝土表面的裂缝进行处理，一般情况下，缝宽在0.2mm以下时，运用环氧树脂涂刷其表面进行密封；对于缝宽大于0.2mm的裂缝来说，用环氧树脂进行浇灌来填补裂缝。下一步进行打磨，用工具将构件的表面凸出的部分，包括模板的接搓和混凝土的构件交接的地方进行打磨，保证处理后的混凝土表面光顺，最后，将处理后的构件进行清洗，然后在通风条件下干燥。
3.2涂刷基底胶。为了使碳纤维布与混凝土表面的粘结更加有力，应采用主剂：固化剂为3：1的基底胶，这样效果最好，然后将配好的底胶（粘结剂），用滚筒均匀涂刷于需要粘结的混凝土表面。
3.3碳纤维布粘贴。在确认粘贴表面干燥后再粘贴碳纤维材料，在需粘贴碳纤维布的部位均匀涂抹调制好的材料粘结剂，厚度应满足设计要求。在粘贴碳纤维的边缘部位不得漏刷。要在搭接、混凝土转角等部位应多涂一些。然后进行粘贴，在碳纤维和树脂之间避免空气的进入，为了加强碳纤维的粘贴效果，可以通过罗拉在碳纤维上滚压的方式将树脂渗透到碳纤维中。最后，在其干燥后用水泥砂浆抹面保护。
4、碳纤维加固技术与多种材料加固技术在某宾馆改造项目中的综合应用实例及其启发
本工程原为某市宾馆（此次改造升级后做为星级酒店配套建筑）建筑面积约6300平方米，建筑物总长为54.6m，总宽度为21.9m，六层砖混（局部内框架及底层部分托梁）楼房，楼层总高为18m，每层层高均为3m，基础形式为C20混凝土条形基础。墙体一至二层采用Mu10机砖，M5混合砂浆，三～六层采用Mu7.5机砖，M2.5混合砂浆砌筑。墙厚为240、120两种，240墙体为承重墙，120墙体部分承重墙。楼板为现浇砼楼板，楼板板厚为120～80CM，板筋采用I级钢。本工程竣工时间为1995年。使用年限已近20年。
4.1鉴定结果
（1）砼柱：该建筑部分砼柱表面出现峰窝、麻面现象；一层柱9、C轴和9、E轴在原加固过程中，纵筋连接方式不当，未伸入到上部砼构件内且采取有效的锚固措施。（2）砼梁：该建筑部分雨篷梁出现垂直贯穿裂缝；9～11部分轴砼梁出现裂缝；底层2轴、4轴部分大梁支座处因承重墙体大开洞，墙体局部受压不满足规范要求。（3）圈梁：该建筑部分圈梁因开洞导致不连续。（4）砖砌体：该建筑多处砖砌体和砌筑砂浆风化严重；多处墙体弓凸、外鼓、严重变形，出现松动、脱落等现象；较多墙体砌筑方式错误，未采用丁砌砌筑方式；所有管道井及部分承重墙体破坏严重，基本失去承重作用；六层部分墙体出现明显裂缝，外墙渗水严重；部分墙体砖块之间用建筑垃圾填充；五、六层墙体多处使用欠火砖等。（5）砼楼板：该建筑所有卫生间楼板板底均出现混凝土保护层脱落、露筋、钢筋严重锈蚀等现象；部分楼板板底出现混凝土离析现象，局部破坏严重；部分楼板渗水。
4.2加固方案。加固方案主要考虑加强房屋整体性和对强度不足构件进行补强处理下两个方面。具体措施如下：
（1）加强房屋整体性措施
①建筑四周阳角。由于本房屋未设置构造柱，故在房屋各阳角处设置以下措施代替构造柱作用：墙体钢筋网在墙角500范围内竖向分布筋采用Φ10加密@100，加设L型水平筋Φ6@100总长1200与墙体钢筋网焊接。
②圈梁。局部圈梁被开洞不连续处应用高标号细石砼填塞后在圈梁上下两侧表面采用2Φ12长1200穿过横墙与墙体钢筋网片焊接。
（2）对强度不足构件补强处理措施
①墙体：（1）240厚墙体：双面均采用单层钢筋网片（Φ6@300×300）M10水泥砂浆补强。（厚30-40）；（2）120厚承重墙体：采用钢筋网（Φ6@300×300）M10水泥砂浆补强。（厚30-40）；（3）120厚非承重墙体：（即仅从二层以上有卫生间处的120厚墙体）拆除重新砌筑。
②梁：二层，三层在5～8轴xA～F轴处功能由会议室改为套房增加隔墙，该部位梁板采用碳纤维加聚合物砂浆进行加固。
③楼板：走廊板和局部功能改变处板板顶（如会议室改为套房）采用高强钢绞线30厚聚合物砂浆加固。板底采用碳纤维布加固。
④其它：经相关材料强度检测后需补强构件
该工程综合运用了碳纤维加固技术及多种材料加固技术，经计算充分发挥了各种材料的力学特性，取得了良好经济及质量效果。得到了业主及各单位的肯定和赞赏。
结束语
在我国改建加固工程业务的增长率近50%，一大批因生产规模扩大、功能升级改造需要加固加层的建筑物，它们因结构老化或结构超载需要补强。同时，随着国家建筑抗震设防标准的逐步提高，许多地区现有老建筑已经不能满足新规范要求，因此需要进行加固。碳纤维加固及多种加固技术的综合应用因充分发挥各种材料的力学特性，比单一的加固技术具有更高的经济及质量效益必定会有广泛的发展前景。（作者单位：江西城宇建设集团有限公司）
参考文献：
[1] 郑靖靖 耿欧 王希 陈辞 柴博士.某商城的加固改造设计[J].工程抗震与加固改造，2012（01）.
[2] 林向军 吴华杰.碳纤维加固技术在某厂房加层改造中的应用[J].建筑结构，2010（S2）.
关键词：碳纤维；加固技术；工程应用
1、碳纤维及其性能概述
碳素纤维又称碳纤维，学名叫“聚丙烯晴基碳纤维。碳纤维还具有有良好的耐疲劳性、轴向强度高，它的比热及导电性介于金属和非金属之间，热膨胀系数小，无蠕变，耐腐蚀性能优良，除此之外碳纤维更有良好的生物相容性、吸能减震性、敏感性等。由于碳纤维也存在着它的不足之处，例如它耐冲击性较差，容易与强酸发生氧化反应，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
2、碳纤维加固技术概述
碳纤维加固技术是指通过高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，从而加固建筑物。碳纤维加固技术应用广泛，适用于各种结构部件，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。
3、碳纤维加固施工工艺流程及施工工艺要点
3.1混凝土进行表面处理。在进行施工前，首先要将混凝土表面清理干净，特别是混凝土发生破损、残缺的部分，然后，将混凝土表面钢筋裸露的部分，缺少特殊构件的部位进行复原和修补。修补完成后，对于混凝土表面的裂缝进行处理，一般情况下，缝宽在0.2mm以下时，运用环氧树脂涂刷其表面进行密封；对于缝宽大于0.2mm的裂缝来说，用环氧树脂进行浇灌来填补裂缝。下一步进行打磨，用工具将构件的表面凸出的部分，包括模板的接搓和混凝土的构件交接的地方进行打磨，保证处理后的混凝土表面光顺，最后，将处理后的构件进行清洗，然后在通风条件下干燥。
3.2涂刷基底胶。为了使碳纤维布与混凝土表面的粘结更加有力，应采用主剂：固化剂为3：1的基底胶，这样效果最好，然后将配好的底胶（粘结剂），用滚筒均匀涂刷于需要粘结的混凝土表面。
3.3碳纤维布粘贴。在确认粘贴表面干燥后再粘贴碳纤维材料，在需粘贴碳纤维布的部位均匀涂抹调制好的材料粘结剂，厚度应满足设计要求。在粘贴碳纤维的边缘部位不得漏刷。要在搭接、混凝土转角等部位应多涂一些。然后进行粘贴，在碳纤维和树脂之间避免空气的进入，为了加强碳纤维的粘贴效果，可以通过罗拉在碳纤维上滚压的方式将树脂渗透到碳纤维中。最后，在其干燥后用水泥砂浆抹面保护。
4、碳纤维加固技术与多种材料加固技术在某宾馆改造项目中的综合应用实例及其启发
本工程原为某市宾馆（此次改造升级后做为星级酒店配套建筑）建筑面积约6300平方米，建筑物总长为54.6m，总宽度为21.9m，六层砖混（局部内框架及底层部分托梁）楼房，楼层总高为18m，每层层高均为3m，基础形式为C20混凝土条形基础。墙体一至二层采用Mu10机砖，M5混合砂浆，三～六层采用Mu7.5机砖，M2.5混合砂浆砌筑。墙厚为240、120两种，240墙体为承重墙，120墙体部分承重墙。楼板为现浇砼楼板，楼板板厚为120～80CM，板筋采用I级钢。本工程竣工时间为1995年。使用年限已近20年。
4.1鉴定结果
（1）砼柱：该建筑部分砼柱表面出现峰窝、麻面现象；一层柱9、C轴和9、E轴在原加固过程中，纵筋连接方式不当，未伸入到上部砼构件内且采取有效的锚固措施。（2）砼梁：该建筑部分雨篷梁出现垂直贯穿裂缝；9～11部分轴砼梁出现裂缝；底层2轴、4轴部分大梁支座处因承重墙体大开洞，墙体局部受压不满足规范要求。（3）圈梁：该建筑部分圈梁因开洞导致不连续。（4）砖砌体：该建筑多处砖砌体和砌筑砂浆风化严重；多处墙体弓凸、外鼓、严重变形，出现松动、脱落等现象；较多墙体砌筑方式错误，未采用丁砌砌筑方式；所有管道井及部分承重墙体破坏严重，基本失去承重作用；六层部分墙体出现明显裂缝，外墙渗水严重；部分墙体砖块之间用建筑垃圾填充；五、六层墙体多处使用欠火砖等。（5）砼楼板：该建筑所有卫生间楼板板底均出现混凝土保护层脱落、露筋、钢筋严重锈蚀等现象；部分楼板板底出现混凝土离析现象，局部破坏严重；部分楼板渗水。
4.2加固方案。加固方案主要考虑加强房屋整体性和对强度不足构件进行补强处理下两个方面。具体措施如下：
（1）加强房屋整体性措施
①建筑四周阳角。由于本房屋未设置构造柱，故在房屋各阳角处设置以下措施代替构造柱作用：墙体钢筋网在墙角500范围内竖向分布筋采用Φ10加密@100，加设L型水平筋Φ6@100总长1200与墙体钢筋网焊接。
②圈梁。局部圈梁被开洞不连续处应用高标号细石砼填塞后在圈梁上下两侧表面采用2Φ12长1200穿过横墙与墙体钢筋网片焊接。
（2）对强度不足构件补强处理措施
①墙体：（1）240厚墙体：双面均采用单层钢筋网片（Φ6@300×300）M10水泥砂浆补强。（厚30-40）；（2）120厚承重墙体：采用钢筋网（Φ6@300×300）M10水泥砂浆补强。（厚30-40）；（3）120厚非承重墙体：（即仅从二层以上有卫生间处的120厚墙体）拆除重新砌筑。
②梁：二层，三层在5～8轴xA～F轴处功能由会议室改为套房增加隔墙，该部位梁板采用碳纤维加聚合物砂浆进行加固。
③楼板：走廊板和局部功能改变处板板顶（如会议室改为套房）采用高强钢绞线30厚聚合物砂浆加固。板底采用碳纤维布加固。
④其它：经相关材料强度检测后需补强构件
该工程综合运用了碳纤维加固技术及多种材料加固技术，经计算充分发挥了各种材料的力学特性，取得了良好经济及质量效果。得到了业主及各单位的肯定和赞赏。
结束语
在我国改建加固工程业务的增长率近50%，一大批因生产规模扩大、功能升级改造需要加固加层的建筑物，它们因结构老化或结构超载需要补强。同时，随着国家建筑抗震设防标准的逐步提高，许多地区现有老建筑已经不能满足新规范要求，因此需要进行加固。碳纤维加固及多种加固技术的综合应用因充分发挥各种材料的力学特性，比单一的加固技术具有更高的经济及质量效益必定会有广泛的发展前景。（作者单位：江西城宇建设集团有限公司）
参考文献：
[1] 郑靖靖 耿欧 王希 陈辞 柴博士.某商城的加固改造设计[J].工程抗震与加固改造，2012（01）.
[2] 林向军 吴华杰.碳纤维加固技术在某厂房加层改造中的应用[J].建筑结构，2010（S2）.