一、前言
在工程施工中,经常由于施工人员野蛮施工,导致楼板负
钢筋被踩踏,因而楼板负钢筋保护层厚度过厚,减少板截面有效高度,致使板面负钢筋的承载力达不到设计要求,而导致楼板产生裂缝,楼板板面被破坏,情况严重时将发生重大的工程事故。出现这种情况时,因楼板已施工完成,无法使被踩踏钢筋复位,这就需要结构工程师对这种情况的楼板构件进行加固来满足楼板承载力要求。针对每个建筑物的不同情况选择*佳的加固方案*为关键,然而*使用先进的加固技术也是较为重要的。
碳纤维布是近几年从外国引进的加固材料,具有高强度,高弹性模量,重量轻、耐腐蚀性好的特点,其抗拉强度是普通钢筋的10倍左右。本文将结合工程实例论述
碳纤维布加固设计及施工方案。
二、 工程概况
某区域楼板(楼板厚度为120mm)负钢筋保护层厚度过厚接近80mm-90mm左右,经分析可能是在施工过程中,施工人员未注意将楼板面的负钢筋踩踏下去,故竣工验收时此区域楼板负钢筋保护层厚度不满足要求,需加固楼板,使楼板承载力满足设计要求。根据原结构一层楼面配筋图进行加固设计(本工程有地下室),需板面加固的,阴影区为板面需加固区(负钢筋被踩踏区),本文着重介绍楼板加固设计及施工方案。
三、加固方案的比较与选择
一层楼板厚120mm,局部为板厚160mm,附图一中阴影区①板面负钢筋配筋为8@200,阴影区②板面负钢筋配筋为10@200。因阴影区的负钢筋保护层厚度过厚,使板面负钢筋不能满足原设计的承载力要求,必须加固处理。目前,加固这种楼板常用方法大致有楼板粘贴
钢板条、粘贴碳纤维布等方案。每种方案都有其优缺点以及不同的适用范围,下面就对本工程楼板加固的两种方案进行比较和选择。粘贴钢板条加固方案和粘贴碳纤维布加固方案加固原理基本相似,即在原楼板的负钢筋位置(由于负钢筋被踩踏,楼板负钢筋保护层厚度过厚,导致负钢筋失去原设计承载力作用)用粘贴钢板或粘贴碳纤维布来等强代换原楼板的负钢筋承载力作用。我们
选择加固方案时主要从以下几点考虑。1.施工工序和工期:采用粘贴
碳纤维加固,施工工序简单、工期短(因为碳纤维布不像钢板本身需要进行防锈蚀处理,且碳纤维布在转角处粘贴时比钢板容易弯折);2. 加固造价:采用粘贴碳纤维布加固比采用粘贴钢板加固节省25%左右加固造价(本工程楼板支座负钢筋被踩踏处的楼板配筋值不大,若用粘贴钢板法加固,虽然理论计算加固钢板面积少于碳纤维布,但实际要还需满足结构构造措施,所以*后用的粘贴钢板面积并不少于碳纤维布面积,而粘钢板单位造价高出粘碳纤维单位造价的25%);3.加固效果:两种加固方案都能理想达到原结构设计要求。虽然粘钢板条加固方案对楼板的刚度也有所提高,但本工程楼板刚度已满足设计要求,所以加固效果基本相同。经业主综合考虑和比较,*终选择粘贴碳
纤维布加固方案。
碳纤维布适用范围:
碳纤维布与碳纤维浸渍胶配套使用成为碳纤维复合材料,适用于混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固、木质结构的加固,可有效提高构件的承载力、抗震性能和耐久性。是处理下列工程问题的优秀备选方案:
1、建筑物使用荷载增加;
2、工程使用功能改变;
3、材料老化;
4、混凝土强度等级低于设计值;
5、结构裂缝处理;
6、恶劣环境服役构件修缮、防护。
7、其他用途:体育用品、工业产品等众多领域。
施工流程
1、施工准备
拟定施工方案和施工计划,应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。
1、基面处理 基材表面应全面打磨,无任何附着物,粘贴部位有尖锐棱角的需要打磨成圆角,*小内径为20㎜。 由于使用碳纤维布材的目的在于改进结构构件,应确定基面的状况,以保证其能够将荷载从布料传递至结构表面。
2、涂底层
环氧树脂胶,并修正不合处,上墨线。
3、涂环氧树脂浸渍胶到粘结面上,胶量必须充足饱满。
4、将裁剪好的碳纤维布贴于混凝土涂胶面,碳纤维布要平直、延展。(碳纤维布如有
接头,搭接长度应为20cm,且接头应在基材全长的1/3处,不得在基材的中间)
5、使用硬橡胶棍或塑料刮板反复碾压促使碳纤维布平直、延展、无气泡,
粘合剂充分渗透。
6、再次在布材面上滚涂环氧树脂浸渍胶,保证充分覆盖布的表面,确保充分浸润碳纤维布的纤维中。
7、*后用3——6mm的沙石(
石英砂)洒在涂有胶的施工面上,确保粉刷层的粘结性。
工艺流程可以归纳为:
施工准备→砼表面处理→涂刷底胶→构件表面残缺面修补→粘贴碳纤维→
表面养护→找平材料配置→底层或树脂配制→浸渍树脂配制
操作要点:
1. 混凝土表面处理
1.1 将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净。
1.2 对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原。
1.3 裂缝修补:缝宽小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
1.4 打磨:将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的接槎等)打磨平整,修复后的构件表面尽量平顺。
1.5 清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。
2. 缺陷部位涂刷底胶
将配好的底胶(
粘结剂),用涂刷均匀于缺陷部位的砼表面。
3. 构件表面残缺面的修补
用环氧腻子对构件表面残缺面的修补是十分重要的一步,要点如下:
1 腻子主剂、固化催进剂、
固化剂按规定比例称量准确,装入容器,用
搅拌器搅拌均匀。
2 构件表面凹陷部位用环氧腻子填平,修复至表面平整。在残缺修补中使用环氧腻子时,要在气温-5℃以上,相对湿度小于85%的条件下施工。腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用
砂纸打磨平整。
4. 涂刷底胶
将配好的底胶(粘结剂),用
滚筒均匀涂刷于需要粘结的砼表面。
5. 粘贴碳纤维
粘贴碳纤维材料之前,首先应确认粘贴表面干燥。气温在-10℃以上,相对湿度RH>85%时,如无有效措施不得施工。为防止碳纤维受损,在碳纤维材料运输、储存、裁切和粘贴过程中。应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料,每段长度一般以不超过6m为宜。为防止材料在保管过程中损坏,材料的裁切数量应按当天的用量裁切为准。碳纤维纵向接头必须搭接20cm以上。该部位应多涂树脂,碳纤维横向不需要搭接。其施工工艺要点如下:
5.1 粘贴树脂的主剂、固化催促剂和固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。
5.2 粘贴时,在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(*工具)沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次,使树脂渗浸入碳纤维中。
6. 养护
粘贴碳纤维材料后,需自然养护1-2小时达到初期固化,应保证固化期间不受外界干扰和碰撞。
7. 涂装
若加固补强构件需要防火时, 可在树脂固化后涂刷耐火涂层。涂装应在树脂初期固化后进行,并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定。