大型商業建筑結構用碳纖維改造加固施工技術

劉書健

（大連綠地置業有限公司，遼寧大連 116001）

大型商業建筑結構用碳纖維改造加固施工技術

劉書健

（大連綠地置業有限公司，遼寧大連 116001）

以開元廣場大型超市建筑結構為研究對象，考慮工程的實際情況，采用碳纖維加固技術對原有結構進行加固。根據碳纖維加固技術的特點，合理的安排人力，選擇適當的機具，經過科學的工藝流程，較好地完成了對結構的加固工作。

碳纖維布，加固補強，大跨度結構，大型商業建筑

1 工程概況

開元廣場地處松江新城商業核心區，位于新松江路、人民北路和西林路交叉口，由住宅、單身精裝修公寓、五星級酒店和集購物、餐飲以及娛樂休閑為一體的SHOPPINGMALL組成，總建筑面積約268 000 m2，其中SHOPPINGMALL建筑面積約100 000 m2。為了配合招商工作，需要對建筑的平面進行重新布置，其中大多涉及到結構改造，主梁截面為850 mm×400 mm，想隨便改動并非易事，因此需對原有結構進行加固。大型超市部分的兩部坡梯的位置需進行調整，原有預留洞口需要封閉，其他位置則需要重新開洞，且需要在較短時間內完成，是工程的重點和難點。此外大型超市內部空間開闊，梁、板的跨度較大，采用一般加固技術施工復雜，施工周期長，對結構尺寸及凈高的影響較大，且施工質量不易得到保證，后期的定期維護也是難點，因此選擇合適的加固技術是工程按時按質完成的關鍵。

2 碳纖維加固技術特點分析

碳纖維加固技術與粘貼鋼板，植筋加固等傳統的加固方法相比，具有明顯的技術優勢［1-3］:

1）適用面廣。碳纖維織物為柔性材料，適用于各種結構的各種類型、形狀及部位的改造加固，如圖1所示。2）施工簡便，功效高。碳纖維加固技術無需大型施工機械，施工作業空間不受限制，且碳纖維加固技術是粘貼鋼板加固施工工效的4倍～8倍。3）對原結構不產生損害，不影響結構的外觀。碳纖維加固技術采用環氧樹脂類的粘結材料在混凝土表面粘貼碳纖維布，不必開鑿混凝土或者設置錨栓，不會破壞原結構，還可對內部混凝土結構形成保護，碳纖維布厚度較小，對原結構的尺寸影響較小。4）耐久性好。碳纖維材料具有較好的耐腐蝕性，加固后結構耐久性較好。

由于碳纖維加固具有以上優點，完全可以滿足大型超市加固改造的要求，且可以在較短的時間內完成結構的加固改造。經過廣泛的討論和專家論證，最終選擇采用碳纖維加固技術來對結構進行加固改造。

3 工藝流程

碳纖維加固施工技術的工藝流程為:混凝土粘貼面處理→粘貼面修補找平、涂底膠→卸荷→粘貼碳纖維布→檢驗與維護。現場施工情況如圖2所示。

圖1 各部位碳纖維布加固應用

圖2 現場施工照片

3.1 混凝土粘貼面處理

加固前先清除混凝土表面強度較弱的風化層、脫模劑層、浮漿粉飾層以及油污等，然后再用角磨機將混凝土表面打磨平整光滑，除去1 mm～2 mm厚的混凝土表層，并消除階梯狀部分的落差;混凝土構件的轉角處宜進行倒圓角處理，混凝土表面處理光滑后，將混凝土表面的浮塵用壓縮空氣吹凈。

3.2 粘貼面修補找平、涂刷底膠

按照說明書的要求將修補找平結構膠配好，為了避免結構膠混入空氣形成氣泡，攪拌應沿同一方向進行。用配置好的JGN-TP結構膠將混凝土表面的縫隙、蜂窩、麻面、凹陷部位等不平處修補填平。

粘貼面修補找平后，將JGN-TD結構膠配置好。用毛刷和塑料刮板將JGN-TD結構膠（底膠）均勻涂抹于混凝土構件的表面，不得有漏刷、流淌和氣泡等現象，厚度不超過0.4 mm。底膠固化至手指觸摸感覺干燥后（固化速度隨施工現場溫度升高而加快），進行下一道工序的施工。

3.3 卸荷

碳纖維加固以適度卸荷加固效果最佳（根據實際情況和設計要求，有時也可不進行卸荷），本次工程因沒有投入使用，不需要進行卸荷操作。

3.4 粘貼碳纖維布

將JGN-TM粘浸膠配置好，在平整木板或紙板上將碳纖維布裁剪成設計要求的尺寸，裁剪時應整齊劃一，避免毛刺和缺角。在混凝土粘貼部位均勻涂抹粘浸膠。將碳纖維布拉緊對齊，然后粘貼于混凝土表面，再用脫泡輥子與消泡輥子反復碾壓，使結構膠將各條纖維絲完全包裹起來，直至膠滲出。重復上述步驟進行下一層粘貼，最后將碳纖維布表面的粘浸膠涂抹均勻平整。碳纖維布的上下兩層之間和左右要有一定的搭接長度，不應小于0.15 m;左右搭接長度不宜小于0.1 m。

3.5 檢測與維護

加固完成后碳纖維布總有效粘結面積不應小于95%，待表面干燥后可用輕擊粘貼部位來判斷粘貼效果，粘貼不應出現較大面積的空鼓（面積大于100 cm2）。若出現較大面積的空鼓，將空鼓處的碳纖維布切除，在切除部位補粘碳纖維布塊，碳纖維布塊與四周的搭接長度不宜小于0.15 m。檢測完成后可采取適當的維護措施（例如提高周圍環境溫度）來保證加固效果。

4 機具設備

采用碳纖維加固技術需要的機具設備相對較少，表1列出了每班作業人員所需配備的機具設備。

表1 根據需要每班作業人員配備的機具設備

5 勞動力組織

采用碳纖維加固技術需要的施工人員較少，操作簡單，每班僅需11人，表2為每班施工人員的具體分工情況。

表2 施工人員具體分工

6 質量控制

質量控制主要有以下三方面:1）表面檢測:表面平整不得有膠、間隙、干砂、皺褶、氣泡、凹陷等，并用小錘輕擊檢查是否有空鼓，少量空鼓（＜3 cm）便視為合格;對于較大的空鼓（≥3 cm）或較多的小空鼓應進行灌膠（注入TR樹脂）處理。2）硬度檢測:完工后5 d～7 d，硬度值若達到70%以上，則視為合格;若未達到，7 d后重新測試，達70%以上才算合格，否則需重新施工。3）強度檢測:破壞面為混凝土自身則視為合格;破壞面為碳纖維布與混凝土表面之間的界面時（混凝土未破壞），若粘結強度大于20 kGf/cm2為合格，小于20 kGf/cm2為不合格。

7 經濟技術分析

實踐表明，每粘貼1 m2碳纖維布約需JGN-TD底膠0.2 kg，需JGN-TM面膠1 kg，JGN-TP修補膠用量視粘貼面平整度而定，每平方米200 g的碳纖維布價格約290.00元;每平方米300 g的碳纖維布價格約350.00元。而每平方米10 mm厚的粘鋼價格為4 000.00元，每平方米植筋后混凝土加固的價格為3 200.00元。由此可以看出碳纖維加固技術的綜合造價較一般加固要低。

8 結語

目前加固后工程使用已經快一年，后期回訪觀察并未發現人眼能夠發現的結構裂縫，證明采用碳纖維加固技術是成功的，施工周期比常規加固減少了約兩周。選用碳纖維加固技術較粘鋼和植筋加固的綜合造價低，加固材料費節約20%，人工費節約15%。實踐證明，碳纖維布加固技術無論是在工程進度，還是在經濟上均比采用傳統的加固技術更有效，且工程質量完全可以滿足需求。

［1］宋中南.我國混凝土結構加固修復業技術現狀與發展對策［J］.混凝土，2002，156（10）：1010-1011.

［2］王文煒，趙國藩.FRP加固混凝土結構技術及應用［M］.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［3］王文煒，李果.纖維增強塑料（FRP）在混凝土結構中的研究與應用［J］.混凝土，2001（10）：37-39.

［4］CECS 146∶2003，碳纖維片材加固混凝土結構技術規程［S］.

On carbon fiber reconstruction and consolidation technique at large-scale comm ercial buildings structure

LIU Shu-jian

（Dalian Green Land Property Corporation，Dalian 116001，China）

Taking the architectural structure of the large-scale supermarket at Kaiyuan Square as the research object，the study considers the factual circumstances of the project，adopts the carbon consolidation technique to reinforce the former structure，and indicates the structural consolidation can be accomplished better according to the features of the carbon fiber consolidation technique，the reasonable labor arrangement，the proper selection formachine，and scientific craft procedure.

carbon fiber cloth，reinforcement and consolidation，large-span structure，large-scale commercial building

TU746.3

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.143

1009-6825（2012）18-0104-03

2012-04-22

劉書?。?975-），男，工程師