引言隨著建筑加固技術(shù)不斷更新,越來越多的新型加固材料、加固方法應(yīng)運(yùn)而生,纖維復(fù)合材料就是其中一種,并得到了建筑業(yè)界廣泛推廣且取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。然而在設(shè)計(jì)、施工過程中,由于施工圖所載內(nèi)容不夠詳細(xì),有些從業(yè)人員對相應(yīng)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范熟悉程度不夠,施工單位為追求經(jīng)濟(jì)效益盲目使用價(jià)格低廉、沒有質(zhì)量保證的建筑材料及在施工過程中不按正常工藝流程,偷工減料導(dǎo)致加固后果較差,并隨著建筑物使用年限的增加,不斷老化的加固材料形成的加固構(gòu)件,給日后使用者帶來了極大的安全隱患。本文針對纖維復(fù)合材料在選材、施工流程及應(yīng)用方面進(jìn)行論述。
1.材料選用1.1纖維復(fù)合材料的選用(1)常用于鋼筋混凝土加固的纖維復(fù)合材料一般多為碳纖維和玻璃纖維,在使用這兩種材料時(shí)必須為連續(xù)纖維,且品種和性能必須符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)程》GB50367-2006中的明確規(guī)定。
(2)對符合安全性能指標(biāo)要求的纖維復(fù)合材料與其他改性環(huán)氧樹脂膠粘劑配套使用時(shí),必須做抗拉強(qiáng)度測試;仰貼條件下纖維復(fù)合材料和混凝土應(yīng)做下拉粘結(jié)強(qiáng)度測試、層間剪切強(qiáng)度測試等。當(dāng)廠商直接提供配套貼粘劑與纖維復(fù)合材料時(shí),應(yīng)提供書面試驗(yàn)證明資料,該資料應(yīng)存檔備查。
1.2結(jié)構(gòu)加固粘膠劑材料的選用(1)浸漬,粘貼纖維復(fù)合材料的膠粘劑必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑,其安全性能及指標(biāo)必須符合GB50367-2006中規(guī)定。承重結(jié)構(gòu)加固工程中不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等浸漬、粘貼膠粘劑。其承重結(jié)構(gòu)用的膠粘劑一般選用A級或B級,膠粘劑分為有底膠型和免底膠型(保留廠家證書留檔備查)。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)加固方法和粘貼的材料選用安全性能不一樣的膠粘劑。
(2)膠粘劑質(zhì)量保證必須由廠商提供技術(shù)參數(shù)說明材料。其中鋼粘結(jié)抗剪性能必須通過“濕熱老化”測試檢驗(yàn)是否合格;加固膠粘劑必須通過毒性檢驗(yàn),測試是否使用乙二胺作改性環(huán)氧樹脂固化劑、揮發(fā)性有害溶劑和非反應(yīng)性稀釋劑等有害物質(zhì)成分。
2.纖維復(fù)合材料在建筑加固施工中的應(yīng)用2.1施工工藝步驟施工準(zhǔn)備→粘貼部位的混凝土表面處理→涂刷底膠→修補(bǔ)找平→刷膠、粘貼纖維材料→修補(bǔ)不足→表面防護(hù)。
(1)施工準(zhǔn)備①熟悉施工圖紙。
②加固的承重構(gòu)件上部荷載卸荷。
③根據(jù)圖紙?jiān)谛枰庸袒炷帘砻鎻椌€定位,保證粘貼的準(zhǔn)確性。
(2)加固構(gòu)建混凝土表面處理①清除被加固構(gòu)件表面剝落、酥松、蜂窩、腐蝕等缺陷混凝土,露出混凝土原結(jié)構(gòu)層物質(zhì)。
②對構(gòu)件(矩形)邊角修角處理確保截面棱角應(yīng)在粘貼前通過打磨加以圓化如圖1.梁的圓化半徑對碳纖維不應(yīng)小于20mm,對玻璃纖維不應(yīng)小于15mm;柱的圓化半徑對碳纖維不應(yīng)小于25mm,對玻璃纖維不應(yīng)小于20mm.圓化的目的是為了減少在構(gòu)件轉(zhuǎn)角部位的應(yīng)力集中。
③將所需粘貼纖維材料的混凝土表面打磨平整,用鋼絲刷(除去表層浮漿、油污等)雜質(zhì),直至完全露出混凝土新面,并用丙酮將混凝土表面清理干凈且保持干燥。
(3)涂刷底膠當(dāng)采用有底膠粘劑時(shí),在修補(bǔ)構(gòu)件缺陷前應(yīng)在構(gòu)件表面缺陷處涂刷底膠(多采用滾筒),在底膠指觸干燥后進(jìn)行下道工序(如采用免底膠粘劑時(shí)可省略本步驟)。
(4)修補(bǔ)找平①修補(bǔ)。對于有新裂縫構(gòu)件為使原構(gòu)件在加固后可以視為一個(gè)新整體,保證裂縫修補(bǔ)時(shí)處于不再發(fā)展?fàn)顟B(tài),分析易形成裂縫的原因、裂縫現(xiàn)階段狀態(tài)及嚴(yán)重程度采用下列方法:表面封閉法:利用混凝土表層微向獨(dú)立裂縫(裂縫寬w≤0.2mm)或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用吸收低黏度具體良好滲透性的修補(bǔ)膠液封閉裂縫通道(如:改性環(huán)氧樹脂類、改性丙烯酸酯類、改性聚氨酯類)。
注射法:以一定的壓力將低黏度,高強(qiáng)度的裂縫修補(bǔ)膠液注入裂縫腔內(nèi);此方法適用0.1mm≤w≤1.5mm靜止的獨(dú)立裂縫、貫穿裂縫。注射前應(yīng)按產(chǎn)品說明書的規(guī)定對裂縫周邊進(jìn)行密封。
壓力注漿法:在一定時(shí)間以較高壓力將修補(bǔ)裂縫用的注漿料(如:聚合物水泥漿料等)壓入裂縫腔內(nèi)。此法適用于處理大型結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫。
填充密封法:在構(gòu)件表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于200mm的U型槽然后用改性環(huán)氧樹脂充填。此法運(yùn)用處理w>0.5mm的裂縫。
②找平。原混凝土構(gòu)件一般都或多或少存在凹陷不平,局部蜂窩狀等缺陷,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)除剔鑿混凝土外還可以采用環(huán)氧樹脂砂漿抹平,壓力注漿料注縫等方法找平混凝土表面。
(5)粘貼纖維材料對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正彎矩進(jìn)行正截面加固時(shí),纖維方向與加固處受拉方向一致,其受拉面沿縱向粘貼的纖維復(fù)合材料應(yīng)延伸至支座邊緣,且應(yīng)在纖維復(fù)合材料的頂端部及集中荷載作用點(diǎn)的兩側(cè)設(shè)置U型箍或壓條,以加強(qiáng)受拉纖維錨固和構(gòu)件抗剪能力。
纖維沿受力方向搭接長度不應(yīng)小于100mm時(shí),應(yīng)采用多層多條加固,各層、各條纖維布應(yīng)錯位搭接(搭接率宜參考鋼筋搭接)。纖維布實(shí)際粘貼尺寸應(yīng)大于等于設(shè)計(jì)量,正常情況下總有效粘貼面積不得低于95%,位置偏差不得大于2cm.膠粘劑的配制應(yīng)嚴(yán)格參照產(chǎn)品使用說明進(jìn)行,不得額外添加固化劑及非反應(yīng)性稀釋劑,且應(yīng)用攪拌器攪拌均勻。每次配制數(shù)量應(yīng)按施工面積,人員數(shù)量,施工難易程度,天氣溫度等綜合因素考慮,以免膠粘劑過早固化無法使用,攪拌過程中容器內(nèi)應(yīng)避免油污和雜質(zhì)污染。
纖維絲織物應(yīng)按施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸沿纖維剪裁,纖維布單位面積質(zhì)量不大于300g/m2寬度一般以200~300mm為主,有可靠保證措施時(shí)可以適當(dāng)放寬,但不宜超過1000mm以免影響粘結(jié)強(qiáng)度。
粘貼多層時(shí)應(yīng)按從里到外由短到長的順序進(jìn)行,每層與下層粘貼時(shí)以上層膠粘劑以指觸干燥為宜,用滾筒沿纖維軸單向滾壓,快速擠出膠粘劑中的氣泡,在粘貼過程中不得有纖維打折、堆疊現(xiàn)象,確保受拉時(shí)纖維束不產(chǎn)生應(yīng)力集中。
(6)修補(bǔ)不足粘貼好的纖維絲織物在進(jìn)行防護(hù)層施工前應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢,對存在氣泡或起殼較大面積空鼓處進(jìn)行修補(bǔ);當(dāng)空鼓面積小于100cm2時(shí)采用針管注膠方式進(jìn)行,若大于100cm2時(shí)宜將空鼓處纖維物切除,重新搭接粘貼等厚纖維材料。(若采用圖2、圖3方式錨固,應(yīng)在錨栓孔部位提前補(bǔ)層處理以滿足截面抗拉要求)。
(7)表面防護(hù)由于環(huán)氧樹脂、纖維復(fù)合材均有耐火性差,且兩種材料膠結(jié)硬化后表面直接暴露于空氣中易老化,因此在上層應(yīng)加設(shè)保護(hù)層。一般多采用粘貼玻璃纖維網(wǎng)做過度,后粉刷水泥砂漿再滾防火涂料。
2.2一般節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法(1)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2006中關(guān)于早期框架頂層梁柱端節(jié)點(diǎn)處貼纖維復(fù)合材料錨固方法如圖2.
(2)梁上無現(xiàn)澆板,或負(fù)彎矩形區(qū)的支座點(diǎn)處需采取加強(qiáng)錨固措施如圖3.
以上兩個(gè)節(jié)點(diǎn)做法以前較多,而現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)單位采用下圖4方式。該方式復(fù)雜,但其加固效果更可靠,并且兼有增強(qiáng)功效,因此值得推廣。
3.結(jié)束語隨著市場經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展,原有建筑物的使用功能,很多已不能適應(yīng)現(xiàn)階段要求,因此產(chǎn)生了建筑加固產(chǎn)品,并對加固建筑物技術(shù)提出了更高的要求。纖維復(fù)合材料是近幾年來通過科學(xué)不斷的實(shí)踐,參考國外先進(jìn)理論,研發(fā)了一種輕而薄、柔軟、易貼附、施工工藝簡單、耐久、耐酸、耐腐、耐堿及后期基本無需保養(yǎng)等特點(diǎn)的新型建筑加固材料,應(yīng)用到各類工程中且取得了良好的實(shí)際效果。
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