體育場(chǎng)看臺(tái)板破損和裂縫修復(fù)施工技術(shù)的研究

摘 要：本文研究了一種修補(bǔ)技術(shù)，該技術(shù)首先剔除破損部位混凝土，然后將銹蝕鋼筋除銹，最后用內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿修補(bǔ)。修補(bǔ)后，使用粘貼碳纖維方法進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該修補(bǔ)技術(shù)可以有效地修復(fù)破損和裂縫，并提高看臺(tái)板的承載能力和安全性。

關(guān)鍵詞：體育場(chǎng)看臺(tái)板；破損；裂縫；修補(bǔ)技術(shù)；碳纖維文章編號(hào)：2095-4085（2024）02-0031-03

0 引言

本文以援塞內(nèi)加爾4座體育場(chǎng)維修項(xiàng)目作為研究案例，通過(guò)本論文施工技術(shù)的實(shí)施，對(duì)該體育場(chǎng)看臺(tái)板的破損和開(kāi)裂情況進(jìn)行了有效修復(fù)，并提高了看臺(tái)板的承載能力和安全性。

1 工程概況

該體育館的占地面積為147 318.5m2，體育場(chǎng)館的建筑面積54 346.69m2。該體育場(chǎng)館是6萬(wàn)座大型體育場(chǎng)的多層民用建筑（具有有效房間的樓層頂板高度為20.7mlt;24m），體育場(chǎng)等級(jí)為甲級(jí)。其中，主體育場(chǎng)5層，附屬建筑1層，主體育場(chǎng)32.500m（罩棚最高處結(jié)構(gòu)中線）。看臺(tái)外面設(shè)計(jì)使用聚脲防水［1］形式。根據(jù)對(duì)體育場(chǎng)看臺(tái)破損情況的排查，看臺(tái)板完好率為6.26%，開(kāi)裂和破損率為93.74%，破損尤為嚴(yán)重。

2 破損和裂縫產(chǎn)生原因

（1）材料老化：看臺(tái)板通常使用混凝土和鋼筋等材料，長(zhǎng)期使用和天氣條件的影響導(dǎo)致這些材料的老化。該體育場(chǎng)距海岸線只有2公里，鹽霧腐蝕嚴(yán)重。看臺(tái)板內(nèi)鋼筋在接觸空氣中氯離子后通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂［2］。

（2）過(guò)度使用：該體育場(chǎng)距今37年，承辦過(guò)很多賽事，體育場(chǎng)通常承載著大量的觀眾和設(shè)備，加之非洲人民對(duì)體育的熱愛(ài)，導(dǎo)致情緒高漲，觀賽過(guò)程中常常出現(xiàn)對(duì)看臺(tái)板座椅敲打、踩踏的現(xiàn)象。所以過(guò)度的使用導(dǎo)致看臺(tái)板產(chǎn)生破損和裂縫。

（3）技術(shù)的不成熟：80年代對(duì)沿海鹽霧的預(yù)防措施不夠成熟，隨著時(shí)間的積累，對(duì)原材保護(hù)的時(shí)效較短，導(dǎo)致看臺(tái)板的破損和裂縫。

（4）不當(dāng)?shù)木S護(hù)和保養(yǎng)：看臺(tái)板沒(méi)有得到及時(shí)和正確的維護(hù)和保養(yǎng)，也導(dǎo)致破損和裂縫。

對(duì)于破損和裂縫的修復(fù)，需要根據(jù)具體情況選擇合適的修補(bǔ)技術(shù)。在本研究中，我們提出了一種修補(bǔ)技術(shù)，旨在修復(fù)破損和裂縫，同時(shí)提高看臺(tái)板的承載能力和安全性。

3 修補(bǔ)施工技術(shù)

3.1 剔除破損部位混凝土

首先需要將破損和裂縫部分的混凝土進(jìn)行剔除，以清除受損部分的影響，為下一步的修補(bǔ)施工做好準(zhǔn)備。在剔除時(shí)，應(yīng)注意不要破壞周?chē)】祷炷恋慕Y(jié)構(gòu)完整性。剔除破損部位混凝土是體育場(chǎng)看臺(tái)板修補(bǔ)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其主要目的是去除已經(jīng)破損或者疏松的混凝土部分，為后續(xù)修補(bǔ)和加固工作提供一個(gè)清潔平整的基礎(chǔ)。施工步驟如下。

（1）清理：清理破損部位的表面，清除雜物和灰塵。

（2）切割：使用切割機(jī)對(duì)破損部位進(jìn)行切割。采用環(huán)形切割機(jī)和電動(dòng)錘進(jìn)行切割。切割寬度一般在20～30cm之間。

（3）拆除：使用手動(dòng)工具將破損混凝土拆除。拆除深度一般要比切割寬度深3～5cm，以確保新拌混凝土與舊混凝土粘結(jié)牢固。

（4）清洗：采用高壓水槍清洗破損部位的表面，去除灰塵和雜物，使新混凝土能夠與舊混凝土粘結(jié)牢固，清洗完畢后應(yīng)等待破損部位表面完全干燥，再進(jìn)行后續(xù)施工。

3.2 將銹蝕鋼筋除銹

在體育場(chǎng)看臺(tái)板修補(bǔ)中，在剔除破損混凝土后，還需要將鋼筋表面的銹蝕物清除，以確保鋼筋的表面光滑、無(wú)銹蝕，便于后續(xù)的修補(bǔ)材料粘貼和加固。鋼筋表面的清理采用機(jī)械清理的方法。

3.3 鋼筋替換

鋼筋因腐蝕、老化、損壞等原因會(huì)失去原有的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需要及時(shí)替換掉這些鋼筋，以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

（1）斷開(kāi)鋼筋：首先需要使用切割機(jī)或其他工具將需要替換的鋼筋切斷，同時(shí)注意不要損壞周?chē)幕炷两Y(jié)構(gòu)。

（2）拆除舊鋼筋：將舊鋼筋從混凝土結(jié)構(gòu)中拆除出來(lái)，使用電錘等工具將周?chē)幕炷两Y(jié)構(gòu)打掉，直到舊鋼筋完全暴露出來(lái)。

（3）清理和處理鋼筋：清理舊鋼筋上的銹蝕和污垢，檢查舊鋼筋是否有裂紋或其他損壞。對(duì)于損壞嚴(yán)重的鋼筋需要徹底替換掉，而對(duì)于輕微損壞的鋼筋可以進(jìn)行局部修補(bǔ)或加固。

（4）制作新鋼筋：根據(jù)替換鋼筋的尺寸和形狀，選擇同型號(hào)的鋼筋材料進(jìn)行制作。

（5）安裝新鋼筋：將新鋼筋安裝到混凝土結(jié)構(gòu)中，通過(guò)焊接、綁扎等方式固定鋼筋，確保鋼筋與混凝土結(jié)構(gòu)緊密連接。

3.4 用內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿修補(bǔ)

鋼筋表面清理后，需要采用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。聚合物砂漿具有良好的抗?jié)B、抗凍、抗堿性和高強(qiáng)度等特點(diǎn)，可以有效地填補(bǔ)破損部位和裂縫，提高看臺(tái)板的承載能力和安全性。在施工時(shí)，可以摻入阻銹劑，以保護(hù)鋼筋不再生銹。

3.4.1 施工步驟

（1）攪拌：將內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿按照要求的比例和水泥混合攪拌均勻，直至形成均勻的漿狀物。

（2）涂抹：將攪拌好的內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿涂抹在已經(jīng)清理干凈的破損部位，用抹刀進(jìn)行修補(bǔ)，確保填充均勻。

（3）養(yǎng)護(hù)：等待修補(bǔ)的砂漿逐漸硬化，通常需要等待幾天至一周左右，具體時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度、濕度等環(huán)境因素而定。

3.4.2 技術(shù)要求

（1）砂漿強(qiáng)度等級(jí)：選擇比原設(shè)計(jì)高一標(biāo)號(hào)的強(qiáng)度等級(jí)。

（2）材料比例：內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿與水泥的比例應(yīng)按照廠家提供的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行搭配。

（3）施工厚度：通常要求修補(bǔ)厚度不少于2cm，以保證修補(bǔ)后的強(qiáng)度和耐久性。

（4）養(yǎng)護(hù)時(shí)間：修補(bǔ)后的砂漿需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，時(shí)間通常不少于7d，具體時(shí)間應(yīng)根據(jù)材料和環(huán)境因素而定。

（5）施工環(huán)境：施工時(shí)應(yīng)避免在高溫、低溫、潮濕等環(huán)境下進(jìn)行施工，以免影響修補(bǔ)效果。

3.5 粘貼碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)

修補(bǔ)完成后，還需要進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，以提高看臺(tái)板的承載能力和安全性［3］。其中，采用粘貼碳纖維的方法可以有效地提高看臺(tái)板的抗拉強(qiáng)度和耐久性。具體做法是將預(yù)先剪好的碳纖維貼在經(jīng)過(guò)修補(bǔ)的部位上，并使用聚合物膠水將其固定，以加固看臺(tái)板的結(jié)構(gòu)。

碳纖維加固技術(shù)是目前常用的加固方法之一，其優(yōu)點(diǎn)包括施工簡(jiǎn)單、加固效果好、重量輕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)中。在體育場(chǎng)看臺(tái)板的破損和裂縫修補(bǔ)中，也可以采用碳纖維加固技術(shù)來(lái)加固補(bǔ)強(qiáng)。

3.5.1 施工步驟

（1）碳纖維布鋪貼：將碳纖維布按照修補(bǔ)區(qū)域的大小裁剪好，并涂上環(huán)氧樹(shù)脂膠水。然后將碳纖維布鋪貼在修補(bǔ)區(qū)域上，并用刮板將其平整。

（2）碳纖維布?jí)簩?shí)：將碳纖維布?jí)簩?shí)，以確保其與混凝土表面充分粘合。

（3）環(huán)氧樹(shù)脂噴涂：將環(huán)氧樹(shù)脂噴涂在碳纖維布上，以提高其防水性和耐久性。

3.5.2 施工技術(shù)要求

3.5.2.1 施工前準(zhǔn)備

在施工前，需要將加固區(qū)域進(jìn)行清理、打磨和防腐處理，以確保施工表面光滑、無(wú)塵和無(wú)雜質(zhì)。同時(shí)，需要為碳纖維的粘貼和固定做好準(zhǔn)備，包括膠水、毛刷、工具等。

3.5.2.2 碳纖維的粘貼和固定

在施工時(shí)，將預(yù)先剪好的碳纖維按照預(yù)定方案粘貼到加固區(qū)域上，并使用聚合物膠水將其固定。應(yīng)注意碳纖維的粘貼位置、覆蓋范圍和疊放方式等，以確保加固效果和施工質(zhì)量。同時(shí)，應(yīng)控制膠水的用量和涂布均勻度，避免產(chǎn)生氣泡和缺陷。

3.5.2.3 后續(xù)處理

在碳纖維粘貼和固定完成后，需要進(jìn)行后續(xù)處理和加固，包括使用手持振動(dòng)器將碳纖維和基材充分壓實(shí)和貼合，以保證加固效果和強(qiáng)度［4］。在碳纖維固化前，還需要進(jìn)行一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)和保護(hù)，以確保加固效果和質(zhì)量。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 混凝土剔除效果

采用了切割機(jī)和電錘對(duì)破損混凝土進(jìn)行剔除。剔除后的表面平整，邊界清晰，沒(méi)有明顯的殘留混凝土或松散顆粒。

我們使用了專(zhuān)業(yè)的切割機(jī)和電錘對(duì)破損的混凝土進(jìn)行剔除。切割機(jī)能夠精確地切割破損區(qū)域，而電錘則能夠快速而有效地移除大塊的破損混凝土。

經(jīng)過(guò)剔除處理后，破損部位的混凝土表面變得平整，邊界清晰。切割和電錘的操作使得破損混凝土與周?chē)慕Y(jié)構(gòu)分離，確保后續(xù)的修補(bǔ)工作能夠更好地進(jìn)行。

重要的是，剔除后的破損區(qū)域沒(méi)有明顯的殘留混凝土或松散顆粒，這是關(guān)鍵的一步，因?yàn)樾扪a(bǔ)工作需要一個(gè)干凈的基礎(chǔ)來(lái)確保修補(bǔ)材料能夠與周?chē)幕炷脸浞终辰Y(jié)。剔除過(guò)程確保了破損部位的表面平整，沒(méi)有任何影響修補(bǔ)工作的障礙物。

此外，剔除后的邊界清晰，沒(méi)有模糊或不規(guī)則的形狀，這對(duì)于后續(xù)施工的精確性和修補(bǔ)效果的一致性非常重要。清晰的邊界使得修補(bǔ)材料能夠準(zhǔn)確地填充破損區(qū)域，確保修補(bǔ)部分與周?chē)Y(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)和一致性。

4.2 鋼筋除銹效果

通過(guò)機(jī)械、化學(xué)和物理除銹方法對(duì)鋼筋進(jìn)行處理。除銹后的鋼筋表面清潔光滑，無(wú)銹蝕和雜物，能夠提供良好的粘結(jié)界面。

采用了多種除銹方法對(duì)鋼筋進(jìn)行處理，包括機(jī)械、化學(xué)和物理除銹。這些方法的目標(biāo)是去除鋼筋表面的銹蝕和雜物，以確保后續(xù)的修補(bǔ)和加固能夠在一個(gè)清潔、均勻的表面進(jìn)行。

（1）機(jī)械除銹是通過(guò)使用刷子、鋼絲刷等工具對(duì)鋼筋表面進(jìn)行刷洗的方法。這種方法能夠有效地去除鋼筋表面的銹蝕物和雜物，使鋼筋表面恢復(fù)光滑、清潔的狀態(tài)。

（2）化學(xué)除銹是使用化學(xué)劑來(lái)處理鋼筋表面的銹蝕。化學(xué)劑能夠與鋼筋表面的銹蝕物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其溶解或轉(zhuǎn)化為可清洗的物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)除銹的目的。這種方法能夠清除細(xì)微的銹蝕，并且對(duì)于復(fù)雜形狀的鋼筋也具有較好的適應(yīng)性。

（3）物理除銹是通過(guò)噴砂機(jī)、噴磨機(jī)等工具對(duì)鋼筋表面進(jìn)行噴砂或噴磨的方法。噴砂或噴磨能夠高速?zèng)_擊鋼筋表面，去除表面的銹蝕物和雜物，使鋼筋表面恢復(fù)光滑、清潔的狀態(tài)。這種方法適用于較為頑固的銹蝕，能夠快速有效地清除鋼筋表面的銹蝕。

4.3 內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿修補(bǔ)效果

使用內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后的破損部位與周?chē)炷亮己玫亟Y(jié)合，修復(fù)區(qū)域表面平整，無(wú)明顯的裂縫和空洞。

修補(bǔ)過(guò)程中，我們將預(yù)先準(zhǔn)備好的內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿均勻地涂抹到破損部位上，由于該砂漿內(nèi)部含有阻銹劑，它能夠與鋼筋表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，阻止銹蝕的進(jìn)一步擴(kuò)散。這樣既能有效地保護(hù)鋼筋，又可提高修補(bǔ)部分與周?chē)炷恋慕Y(jié)合強(qiáng)度。

修補(bǔ)后的破損部位與周?chē)炷亮己玫亟Y(jié)合在一起。修補(bǔ)過(guò)程中，聚合物砂漿與原始混凝土進(jìn)行了充分的粘結(jié)，形成了一個(gè)堅(jiān)固的連接。這確保了修復(fù)部分具有與周?chē)Y(jié)構(gòu)相同的力學(xué)性能和耐久性，從而提高了體育場(chǎng)看臺(tái)板的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

修復(fù)區(qū)域的表面平整，沒(méi)有明顯的裂縫和空洞。聚合物砂漿在施工過(guò)程中能夠流動(dòng)性良好，并且能夠填充和修復(fù)破損部分的細(xì)微空隙。修補(bǔ)后的表面平整度高，無(wú)明顯的凹凸不平、裂縫或空洞，保證了體育場(chǎng)看臺(tái)板的外觀美觀性和使用安全性。

4.4 碳纖維加固效果

施工完成后，通過(guò)粘貼碳纖維布對(duì)修復(fù)區(qū)域進(jìn)行加固。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，碳纖維加固能夠有效提高修復(fù)區(qū)域的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增強(qiáng)了體育場(chǎng)看臺(tái)板的抗拉能力和承載能力。

加固過(guò)程中，我們首先對(duì)修復(fù)區(qū)域進(jìn)行了表面處理，確保其清潔、干燥，并涂抹了合適的粘結(jié)劑。然后，將預(yù)先剪裁好的碳纖維布粘貼在修復(fù)區(qū)域上，使其與表面粘結(jié)緊密。

碳纖維布的特殊結(jié)構(gòu)和材料使其能夠有效地分散和吸收應(yīng)力。在加固過(guò)程中，碳纖維布能夠?qū)?yīng)力分散到更大的面積范圍內(nèi)，減輕修復(fù)區(qū)域的受力集中，從而提高其抗拉能力和承載能力［5］。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，碳纖維加固對(duì)修復(fù)區(qū)域的效果顯著。修復(fù)后的區(qū)域在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面得到了顯著提升。碳纖維布的加固使修復(fù)區(qū)域能夠承受更大的外部荷載，提高了體育場(chǎng)看臺(tái)板的整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

此外，碳纖維布具有輕質(zhì)高強(qiáng)度的特點(diǎn)，不會(huì)增加過(guò)多的自重負(fù)荷，對(duì)結(jié)構(gòu)原有的荷載承受能力影響較小。這使得碳纖維加固成為一種優(yōu)選的加固方法，特別適用于體育場(chǎng)看臺(tái)板等需要輕質(zhì)高強(qiáng)度加固的結(jié)構(gòu)。

4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用剔除破損混凝土、銹蝕鋼筋除銹、內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿修補(bǔ)和碳纖維加固的修補(bǔ)施工技術(shù)能夠有效修復(fù)體育場(chǎng)看臺(tái)板的破損部位，并提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)剔除破損部位混凝土，將銹蝕鋼筋除銹，再用內(nèi)摻阻銹劑的聚合物砂漿修補(bǔ)，修補(bǔ)后采用粘貼碳纖維方法加固補(bǔ)強(qiáng)，成功地解決了體育場(chǎng)看臺(tái)板破損和裂縫問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，修補(bǔ)技術(shù)可以有效地修復(fù)破損和裂縫，并提高看臺(tái)板的承載能力和安全性。

在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的修補(bǔ)材料和方法，并注意正確的維護(hù)和保養(yǎng)，以延長(zhǎng)看臺(tái)板的使用壽命。此外，還應(yīng)定期檢查和維護(hù)體育場(chǎng)看臺(tái)板，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)潛在的安全隱患，確保觀眾的人身安全。

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