混凝土結構加固技術在工程中的應用

戴鮮英

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030013)

某大樓計劃將某層原設計的辦公區改為檔案庫，無形中增加了使用活荷載，因此需對原結構構件部分加固補強，經計算，對其涉及到的梁板構件采用粘貼碳纖維的方法進行補強加固。

1 施工依據

1)加固設計要求;

2)CECS 146∶2003碳纖維片材加固混凝土結構技術規程;

3)GB 50367-2006混凝土結構加固設計規范;

4)特種專業加固技術對材料、施工工藝等專業方面的要求。

2 加固設計

1)承載力不滿足要求的梁采用粘貼碳纖維加固，碳纖維規格為300 g/m2。

對JGL1，JGL2在梁底粘貼三層碳纖維，兩端各粘貼四道雙層碳纖維U形箍，寬150 mm，凈距150 mm;次梁交接處兩側各粘貼四道雙層碳纖維U形箍，寬150 mm。

2)對JGL3采用加大截面法加固，梁底增加100 mm高灌漿料，增設4Φ25鋼筋;澆筑完成后，在梁外側增加碳纖維U形箍，U形箍規格:幅寬150 mm，凈間距150 mm，單層粘貼，支座及次梁交接處兩側各四道U形箍雙層粘貼;梁頂增加35 mm高灌漿料(與疊合板同時增設)，粘貼規格為300 g/m2碳纖維三層，幅寬350 mm。

3)JGL4采用加大截面法加固，梁底增加100 mm高灌漿料，增設3Φ25鋼筋，澆筑完成后，在梁外側增加碳纖維U形箍，U形箍規格:幅寬150 mm，凈間距150 mm，單層粘貼，支座及主梁交接處兩側各四道U形箍雙層粘貼;梁頂增加35 mm高灌漿料(與疊合板同時增設)，粘貼規格為300 g/m2碳纖維三層，幅寬250 mm。

灌漿料強度等級大于C40。

4)樓板采用在板頂增加35 mm灌漿料疊合層加固。疊合層上粘貼規格300 g/m2碳纖維片材:短向:幅寬150 mm，凈間距100 mm，雙層粘貼;長向:幅寬150 mm，凈間距200 mm，雙層粘貼。板底下粘貼:規格300 g/m2碳纖維片材:短向:幅寬150 mm，凈間距100 mm，單層粘貼;長向:幅寬150 mm，凈間距200 mm，單層粘貼。

3 具體施工工藝及方法

3.1 梁底擴截面加固

根據施工圖要求，本次加固工程需對JGL3，JGL4進行擴截面加固。

加固工程所使用的灌漿料擬選用“北京泰合立都建材有限責任公司”生產的“THCGM高強無收縮灌漿料”，該材料的性能如表1所示。

表1 THCGM-1材料性能表

擴截面加固施工技術及工藝流程如下。

3.1.1 植筋

1)根據設計圖紙尺寸，在剪力墻相關部位鉆孔φ32，鉆孔深度400 mm;

2)將孔內清理并吹掃干凈后，注入植筋膠，植筋膠填滿孔2/3即可;

3)將下好料的鋼筋緩慢的插入孔內，并臨時固定，在植筋膠固化前，不得擾動鋼筋;

4)對JGL3，可鉆通剪力墻，在墻端增設鋼墊板，并采用螺栓錨固。

3.1.2 鋼筋綁扎

待植入的鋼筋徹底錨固后(植入48 h后)，按設計圖將下好料Φ25鋼筋與植筋進行焊接連接，焊接采用雙面焊，搭接長度5d;焊接接頭與植筋距離大于1 000 mm，焊接時，采用浸濕毛巾對植筋端進行包裹降溫處理。

3.1.3 混凝土界面處理

將梁表面鑿毛，將梁底鋼筋保護層剔除，露出原梁底鋼筋及箍筋。

3.1.4 模板支設

1)模板材料選用膠竹板，方木龍骨，按梁的不同尺寸進行下料組裝;

2)模板固定應抗變形、整體密封性能好，無漏漿;因采用高流態灌漿料，所以，模板要求接縫密實，模板接縫處使用密封膠帶封閉，以確保灌漿料不流失;

3)模板按灌注要求預留灌注孔。

3.1.5 壓力灌注高強度無收縮灌漿料

1)灌注設備采用RPT壓力灌噴機，灌注工作壓力3 MPa，額定功率7.5 kW，電壓380 V。灌注流量30 L/min，輸送管孔徑32 mm。

2)灌注由一側開始依次通過灌注嘴灌注。觀察漿液從鄰近的排氣孔中溢出，此時關閉灌漿孔和排氣孔，從鄰近的灌漿孔繼續灌注，直到將整個梁全部灌注完畢。

3)養護:高強度灌漿料的早期強度增長較快，3 d后即可拆模，拆模后，表面澆水養護即可，視現場環境溫度，每天澆水3次～5次。

3.2 碳纖維粘貼

3.2.1 施工技術及工藝流程

根據現場實際情況，使用日本進口“東麗”UT70-30(300 g/m2)單向編織的碳纖維片材(高強度Ⅰ級)和相應配套的粘結樹脂膠(A級膠)。對所涉及的混凝土構件進行加固補強。

碳纖維片材加固混凝土構件施工工藝流程如下:

1)施工準備工作。

認真閱讀設計圖紙，充分理解設計意圖。現場備好碳纖維片材、配套樹脂、機具等。

2)表層處理。

將被粘貼的混凝土表面疏松、蜂窩、油漬等清除干凈，對加固部位表面不平整處打磨，使其平整，表面露出新混凝土面層。轉角粘貼處應進行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑R≥20 mm。

用高壓空氣槍等去除打磨時產生的塵土等。如果用水沖洗干凈后，要充分干燥以后才能施工。

對混凝土表面較大的孔洞及凹陷處，采用“高強度修補砂漿”進行補平處理。

混凝土表面保持干燥。

3)涂刷底層樹脂。

廠家提供特制的專用底層樹脂。

用滾筒刷在混凝土表面均勻涂抹一層底層樹脂。

待底層樹脂表面指觸干燥后，方可進行下一道工序。

4)粘貼碳纖維片材:

a.將碳纖維布按照設計尺寸進行裁剪。

b.按產品生產廠家提供的工藝規定配制浸漬樹脂，并均勻涂抹于粘貼部位。

c.在粘貼位置將碳纖維布用手輕輕壓貼，并用專用滾筒順纖維同一方向多次重復滾壓，直到擠出氣泡為止，滾壓時注意不得損傷碳纖維布，然后將浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。

d.如為多層粘貼，則重復上述步驟即可，需要注意的是纖維表面的浸漬樹脂指觸干燥后盡快進行下一層工序的粘貼。e.在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。5)表面防護處理:

粘貼完成，待最后一層浸漬樹脂固化前，用手拍方法粘結一層石英砂，作為界面處理層，待樹脂完全固化后，在表面抹聚合物砂漿保護層15 mm厚。

3.2.2 檢驗及驗收

按CECS 146∶2003碳纖維片材加固混凝土結構技術規程中有關規定:

1)施工前，應檢查碳纖維片材和配套樹脂類粘結材料等的產品合格證、產品說明書及出廠檢驗報告，各項性能指標均應符合《混凝土結構加固設計規范》中的規定;

2)施工時，應嚴格按照結構混凝土加固施工工藝流程，進行各工序隱蔽工程的檢查與驗收;

3)碳纖維片材的實際粘貼面積應不小于設計面積，位置允許偏差不應大于10 mm;

4)混凝土表面與碳纖維片材之間的粘結質量檢查，可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面，總有效粘結面積不小于95%。當碳纖維布空鼓面積不大于10 000 mm2時，可用針管注膠的方法進行修補，當空鼓面積大于10 000 mm2時，空鼓部位的碳纖維片材應全部切除，重新搭接粘貼，搭接長度不應小于100 mm。

3.3 板頂疊合層澆筑

按設計要求，板頂澆筑35 mm厚高強灌漿料疊合層，本方案擬選用“北京泰合立都建材有限責任公司”生產的“THCGM高強無收縮灌漿料”。

疊合層施工工藝流程如下所述:

1)拆除原板頂的裝飾面層及細石混凝土疊合層直到將板結構層全部露出;

2)原板結構層表面清理打磨干凈，灑水浸潤;

3)刷“TH-302”混凝土界面處理劑，并澆筑“THCGM高強無收縮灌漿料”。

4 結論及建議

按照設計要求，通過采用幾種不同施工方法的混凝土結構加固技術，最大限度滿足了建筑物新的使用功能，從而發揮其新的作用。

碳纖維補強加固混凝土結構技術作為一種技術含量高的建筑物加固補強方法，具有很高的推廣價值和社會經濟效益。