大型商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)用碳纖維改造加固施工技術(shù)

劉書健

（大連綠地置業(yè)有限公司，遼寧大連 116001）

大型商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)用碳纖維改造加固施工技術(shù)

劉書健

（大連綠地置業(yè)有限公司，遼寧大連 116001）

以開元廣場大型超市建筑結(jié)構(gòu)為研究對象，考慮工程的實際情況，采用碳纖維加固技術(shù)對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。根據(jù)碳纖維加固技術(shù)的特點，合理的安排人力，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)具，經(jīng)過科學(xué)的工藝流程，較好地完成了對結(jié)構(gòu)的加固工作。

碳纖維布，加固補(bǔ)強(qiáng)，大跨度結(jié)構(gòu)，大型商業(yè)建筑

1 工程概況

開元廣場地處松江新城商業(yè)核心區(qū)，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(jìn)行重新布置，其中大多涉及到結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。大型超市部分的兩部坡梯的位置需進(jìn)行調(diào)整，原有預(yù)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(nèi)完成，是工程的重點和難點。此外大型超市內(nèi)部空間開闊，梁、板的跨度較大，采用一般加固技術(shù)施工復(fù)雜，施工周期長，對結(jié)構(gòu)尺寸及凈高的影響較大，且施工質(zhì)量不易得到保證，后期的定期維護(hù)也是難點，因此選擇合適的加固技術(shù)是工程按時按質(zhì)完成的關(guān)鍵。

2 碳纖維加固技術(shù)特點分析

碳纖維加固技術(shù)與粘貼鋼板，植筋加固等傳統(tǒng)的加固方法相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢［1-3］:

1）適用面廣。碳纖維織物為柔性材料，適用于各種結(jié)構(gòu)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(shù)無需大型施工機(jī)械，施工作業(yè)空間不受限制，且碳纖維加固技術(shù)是粘貼鋼板加固施工工效的4倍～8倍。3）對原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生損害，不影響結(jié)構(gòu)的外觀。碳纖維加固技術(shù)采用環(huán)氧樹脂類的粘結(jié)材料在混凝土表面粘貼碳纖維布，不必開鑿混凝土或者設(shè)置錨栓，不會破壞原結(jié)構(gòu)，還可對內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)形成保護(hù)，碳纖維布厚度較小，對原結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)耐久性較好。

由于碳纖維加固具有以上優(yōu)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(nèi)完成結(jié)構(gòu)的加固改造。經(jīng)過廣泛的討論和專家論證，最終選擇采用碳纖維加固技術(shù)來對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造。

3 工藝流程

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

圖1 各部位碳纖維布加固應(yīng)用

圖2 現(xiàn)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(qiáng)度較弱的風(fēng)化層、脫模劑層、浮漿粉飾層以及油污等，然后再用角磨機(jī)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(gòu)件的轉(zhuǎn)角處宜進(jìn)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(bǔ)找平、涂刷底膠

按照說明書的要求將修補(bǔ)找平結(jié)構(gòu)膠配好，為了避免結(jié)構(gòu)膠混入空氣形成氣泡，攪拌應(yīng)沿同一方向進(jìn)行。用配置好的JGN-TP結(jié)構(gòu)膠將混凝土表面的縫隙、蜂窩、麻面、凹陷部位等不平處修補(bǔ)填平。

粘貼面修補(bǔ)找平后，將JGN-TD結(jié)構(gòu)膠配置好。用毛刷和塑料刮板將JGN-TD結(jié)構(gòu)膠（底膠）均勻涂抹于混凝土構(gòu)件的表面，不得有漏刷、流淌和氣泡等現(xiàn)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(xiàn)場溫度升高而加快），進(jìn)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(jù)實際情況和設(shè)計要求，有時也可不進(jìn)行卸荷），本次工程因沒有投入使用，不需要進(jìn)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(shè)計要求的尺寸，裁剪時應(yīng)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(fù)碾壓，使結(jié)構(gòu)膠將各條纖維絲完全包裹起來，直至膠滲出。重復(fù)上述步驟進(jìn)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(yīng)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(hù)

加固完成后碳纖維布總有效粘結(jié)面積不應(yīng)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(yīng)出現(xiàn)較大面積的空鼓（面積大于100 cm2）。若出現(xiàn)較大面積的空鼓，將空鼓處的碳纖維布切除，在切除部位補(bǔ)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(dāng)?shù)木S護(hù)措施（例如提高周圍環(huán)境溫度）來保證加固效果。

4 機(jī)具設(shè)備

采用碳纖維加固技術(shù)需要的機(jī)具設(shè)備相對較少，表1列出了每班作業(yè)人員所需配備的機(jī)具設(shè)備。

表1 根據(jù)需要每班作業(yè)人員配備的機(jī)具設(shè)備

5 勞動力組織

采用碳纖維加固技術(shù)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(zhì)量控制

質(zhì)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(yīng)進(jìn)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(dá)到70%以上，則視為合格;若未達(dá)到，7 d后重新測試，達(dá)70%以上才算合格，否則需重新施工。3）強(qiáng)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(jié)強(qiáng)度大于20 kGf/cm2為合格，小于20 kGf/cm2為不合格。

7 經(jīng)濟(jì)技術(shù)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(bǔ)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(shù)的綜合造價較一般加固要低。

8 結(jié)語

目前加固后工程使用已經(jīng)快一年，后期回訪觀察并未發(fā)現(xiàn)人眼能夠發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫，證明采用碳纖維加固技術(shù)是成功的，施工周期比常規(guī)加固減少了約兩周。選用碳纖維加固技術(shù)較粘鋼和植筋加固的綜合造價低，加固材料費節(jié)約20%，人工費節(jié)約15%。實踐證明，碳纖維布加固技術(shù)無論是在工程進(jìn)度，還是在經(jīng)濟(jì)上均比采用傳統(tǒng)的加固技術(shù)更有效，且工程質(zhì)量完全可以滿足需求。

［1］宋中南.我國混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)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(jié)構(gòu)技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］王文煒，李果.纖維增強(qiáng)塑料（FRP）在混凝土結(jié)構(gòu)中的研究與應(yīng)用［J］.混凝土，2001（10）：37-39.

［4］CECS 146∶2003，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)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

劉書健（1975-），男，工程師