碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)的施工要點

0 引 言
隨著社會不斷發(fā)展，有許多建筑物原設計的使用功能也隨業(yè)主的使用要求變化而不斷變化，建筑物因使用功能改變而造成原有結(jié)構(gòu)設計承載力不足，從而需要進行結(jié)構(gòu)加固。碳纖維加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因其施工簡便、快速，不占用空間，加固效好而成為眾多加固方法中的首選方法。中煤建設集團公司近來承接了多項結(jié)構(gòu)加固工程，大部分都采用碳纖維進行加固。根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗及目前施工情況，簡要介紹碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)的施工要點。
1 準備階段
(1)詳細理解、分析設計圖紙，充分領(lǐng)會設計
意圖。
(2)結(jié)合操作現(xiàn)場及擬加固混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況，制訂具體的操作措施，分析該項目的難點、關(guān)鍵點，重點應注意的部位。編制施工進度安排，并進行詳細交底，要讓每個操作人員都十分清楚加固所用材料型號、加固間距，防止用錯。
(3)基底處理。清除擬加固構(gòu)件表面剝落、疏松、受腐蝕等混凝土，直至露出新的混凝土結(jié)構(gòu)面，用基底處理材料修復空洞、蜂窩、麻面等確保表面平整；將擬加固的混凝土結(jié)構(gòu)表面打磨平整，清除表層的松動石子、浮漿等雜質(zhì)，露出新結(jié)構(gòu)面；結(jié)構(gòu)面陽角的處理：將混凝土結(jié)構(gòu)陽角用角向磨光機打磨成圓弧狀狀，圓弧半徑不小于20 mm；擬加固結(jié)構(gòu)部位表面必須清理干凈，無油污等雜質(zhì)并確保干燥。
(4)結(jié)構(gòu)空間較高時，應搭設安全、牢固的操作平臺。
(5)由于碳纖維布或片材及配套粘接樹脂均為易燃材料，操作時應嚴格控制火源并配備足夠的消防設施。
2 材料選用
(1)碳纖維加固材料應嚴格選用設計施工圖中設計的纖維布或片材，以及配套樹脂和表面防護材料。如果碳纖維布或片材和配套樹脂無法采購設計使用材料時，應經(jīng)設計人員同意，并做相容試驗。
(2)碳纖維布、碳纖維片材、配套樹脂應有國家認可質(zhì)檢部門出具的產(chǎn)品性能檢測報告和產(chǎn)品合格證，配套樹脂還應提供耐久性能指標及施工和使用環(huán)境要求。
(3)單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量一般為150 m 、200 m 、300 g／m 、450 g，m 等幾種，具體各工程施工采用的碳纖維布以設計選用為準，一般采用200咖 、300 g／m：較多。
(4)配套樹脂主要有底層樹脂、找平樹脂、浸漬樹脂或粘接樹脂，各種樹脂的主要性能指標如
表1所示。
表1 樹脂的主要性能指標
樹脂的主要性能指標
(5)表面防護材料。加固施工完畢后，碳纖維加固層表面應進行防護處理，主要是防止外來因素破壞加固面層和發(fā)生火災。碳纖維加固層的防護常用辦法是面層浸漬樹脂未固化前，在表面滿撒石英砂，48 h后在加固表面抹水泥砂漿。
3 碳纖維加固施工主要步驟
(1)涂刷底層樹脂。在已處理過的混凝土基層表面上再次徹底清理去除灰塵，確?；炷帘砻鏌o塵土，干燥良好；配制底層樹脂：將主劑、固化劑按材料說明書中的配比要求準確稱取，在容器內(nèi)使用電動攪拌機械混合攪拌2～3 min，直至顏色
均勻待用；用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于擬加固的混凝土表面，操作時要防止局部涂刷過厚，板底涂刷時應防止形成流墜。
(2)找平處理。底層樹脂干燥后，按找平樹脂材料主劑與固化劑之比按2-1的質(zhì)量比準確稱取后混合均勻，用鏟刀或刮板將涂刷過底層樹脂的混凝土表面凹坑處抹平，不得有棱角出現(xiàn)；陰角處理采用找平樹脂將陰角做成光滑的內(nèi)圓弧狀，圓弧半徑大于20 mm；找平層操作完成后，應保持操作現(xiàn)場通風干燥48 h，確保充分固結(jié)后方可進行下道工序。
4 施工操作步驟
(1)操作人員根據(jù)圖紙設計尺寸加上搭接尺寸準確裁剪碳纖維布，購買材料時可以根據(jù)設計寬度合理選擇，以盡量少裁割縱向為宜。
(2)技術(shù)人員按照設計圖紙表示位置，將擬粘貼加固碳纖維布的位置準確表示出來。
(3)配制并涂刷浸漬樹脂：將浸漬樹脂主劑與固化劑之比按2：1的質(zhì)量比準確稱取后，在容器里用電動攪拌機械混合2 3 min，直到顏色均勻后待用。使用滾筒刷將浸漬樹脂均勻涂刷在現(xiàn)場標示的粘貼碳纖維布位置，涂刷面積應大于纖維布的面積。
(4)先用手輕壓碳纖維布貼于需粘貼的位置，然后采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，排除氣泡，讓樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不得損傷碳纖維布。
(5)當需要粘貼多層碳纖維布時，重復上述步驟，并應在上一層碳纖維表面的浸漬樹脂指觸干燥后盡快進行下一層粘貼。
(6)最后一層碳纖維布粘貼完畢后，在表面均勻涂刷樹脂。
(7)粘貼碳纖維板時其表面應擦拭干凈至無粉塵，碳纖維板粘貼面涂刷粘接樹脂應均勻并呈突起狀，厚度不小于2 mm。
(8)將涂好粘接樹脂的碳纖維板用手輕壓貼事先確定的位置，用滾筒均勻平穩(wěn)壓實，使樹脂從四周擠出以確保密實無空洞。當需要平行粘貼碳纖維板時，板與板之間的空隙不小于5 mm。
(9)碳纖維布宜通長粘貼，過長或無法通長粘貼時可以分段粘貼，其搭接長度不應低于100 mm或根據(jù)設計要求。
(10)碳纖維加固表面防護，在表面涂刷浸漬樹脂未固化前，均勻撒石英砂一層，以便裝飾面層粘接牢固。
5 質(zhì)量要求
(1)材料進場時，要認真檢查進場的碳纖維布或片材和配套樹脂粘接材料的產(chǎn)品合格證、材料出廠質(zhì)量檢驗報告，在現(xiàn)場監(jiān)理人員的監(jiān)督下取樣，并及時送實驗室檢驗復試。
(2)粘貼碳纖維布或片材時，布或片材與原結(jié)構(gòu)面的實際粘貼面積應大于設計面積，粘貼的位置與設計位置偏差不大于10 mm。
(3)混凝土與碳纖維布或片材之間的粘接質(zhì)量檢查，可用小錘輕輕敲打或用手按壓粘接好的材料表面，粘接總有效面積不低于95％。當空鼓的面積小于10 000 mm 時，可采用針管向空隙內(nèi)注膠進行修補。當空鼓面積大于10 000 mm 時，則必須將空鼓部位全部切除，重新打磨平整，再搭接粘貼上相同的碳纖維布或片材，四周搭接長度大于100mm。
(4)現(xiàn)場試驗。施工現(xiàn)場試驗應當在已經(jīng)施工完成的加固的結(jié)構(gòu)表面上進行，試件選擇按照實際粘貼碳纖維布或片材的表面面積計：500 m以下粘貼面積取一組試樣(每組3個點)，500～1 000 m 取兩組試樣，1 000 m 以上粘貼面積每
1 000 mz取兩組試樣。試樣應該由檢驗人員隨機選取，試樣選取的間距縱橫應大于0．5 m?，F(xiàn)場檢測試樣制備：①表面處理，被測部位的加固表面應清除污漬并保持干燥；②切割預切縫：從加固表面向混凝土機體內(nèi)部切割預切縫，切人混凝土內(nèi)深度2—3 mm、寬度1～2 mm、預切縫形狀為直徑40 mm的圓形；③粘貼鋼標準塊：采用取樣粘貼劑粘貼直徑為40 mm的圓形鋼標準塊，取始實施時，結(jié)合項目總體要求成立標段劃分小組劃分標段，如有必要委托監(jiān)理機構(gòu)參與標段劃分。③ 根據(jù)國家對施工企業(yè)的從業(yè)資質(zhì)要求劃分標段。一般建設項目按照先勘察、后設計、再施工的先后順序原則，根據(jù)具體招標項目的建設內(nèi)容，將其按行業(yè)和專業(yè)進行分類，對照國家對施工企業(yè)的從業(yè)資質(zhì)和等級要求進行標段劃分，嚴禁跨資質(zhì)、超資質(zhì)等級投標。即有什么樣的資質(zhì)干什么樣的活。④根據(jù)國家強制性規(guī)定劃分標段。對于國家和地方有關(guān)主管部門有強制性規(guī)定，標段劃分必須按照強制性要求執(zhí)行。如煤礦建設項目，《煤礦建設安全規(guī)范》(AQ 1083—2011)中要求“煤礦建設項目招標時應合理劃分工程標段，一個建設項目單項工程(或同類專業(yè)工程)，原則上發(fā)包給1家有相應資質(zhì)的施工單位，大型及以上項目單項工程(或同類專業(yè)工程)施工單位不得超過2家?！?010年，國家發(fā)改委、能源局、安監(jiān)局、煤監(jiān)局四部委下發(fā)的《關(guān)于進一步加強煤礦建設項目安全管理的通知》(發(fā)改能源[20101709號)，明確要求：“項目建設單位應按照招標投標法和項目核準文件等要求，做好項目勘察、設計、施工、監(jiān)理以及重要設備、材料等采購活動的招投標工作，不得隨意肢解工程。項目招標確需劃分標段的，要以有利于施工安全為前提，嚴格控制單項工程(或同類專業(yè)工程)施工單位數(shù)量。礦井一期(從井筒開挖到井底車場施工前)工程施工單位原則上不超過2家；二期(從施工井底車場開始到進人采區(qū)施工前)、三期(從施工采區(qū)車場開始到整個采區(qū)巷道施工)工程施工單位原則上不超過3家。高瓦斯、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出、有突水危險或水文地質(zhì)
條件類型復雜及以上的礦井，施工單位應具有國家特級施工資質(zhì)，并具有同類項目的施工業(yè)績?！边@條規(guī)定要求雖然說是對施工單位的數(shù)量和資質(zhì)的限制和要求，實質(zhì)是對標段劃分的強制性要求。⑤根據(jù)招標項目規(guī)模劃分標段。招標項目規(guī)模較
大時，同一專業(yè)可劃分成若干標段；招標項目規(guī)模不是很大時，同一專業(yè)就不再細分標段。項目規(guī)模按照國家有關(guān)劃分標準執(zhí)行。⑥根據(jù)招標項目特點劃分標段。對于像鐵路、公路、水利、市政和管線等線性工程，其作業(yè)面大，可以多劃分標段；對于體量大、建筑單體多、占地面積大且平面容易分割的項目可以多劃分標段；對于單體體量大的裝飾裝修工程，可以以一個樓層或多個樓層為一個標段。對于園林綠化工程，因?qū)Ω骶坝^點造型等要求各異，可根據(jù)具體情況多劃分標段，等等。⑦根據(jù)招標項目對工期要求劃分標段。工期作為項目目標控制的重點之一，建設單位(項目法人)對此非常關(guān)注。特別地、商業(yè)運營項目的建設單位(項目法人)希望項目早建成早受益早回收投資成本，這類項目在其他條件許可的情況下，可以多劃分標
段以滿足建設單位(項目法人)對工期的要求。⑧根據(jù)招標項目現(xiàn)場條件劃分標段。項目建設的現(xiàn)場條件千差萬別，有的在平原地區(qū)有的在山區(qū)，有的在城市有的在農(nóng)村??，這就形成具體的項目施工現(xiàn)場場地、進場道路的大小和難易。對于在山區(qū)實施
的項目，由于作業(yè)面小、進場困難，至少在項目前期工程中盡可能壓縮標段，后期工程適當增加標段。
6 注意事項
由于碳纖維布、片材是導電材料，操作過程中應遠離電源或者采取防護措施；操作過程中不得彎折碳纖維布或片材；樹脂、碳纖維布或片材等原材料應遠離火源、密封儲存并避免陽光直接照射；在樹脂的配制和使用過程中，要保證操作現(xiàn)場通
風干燥；施工操作環(huán)境溫度應確保在5℃以上，并且滿足樹脂使用說明書中要求的環(huán)境溫度。當溫度低于5℃時，應采取升溫措施或者選用適合低溫環(huán)境的材料；混凝土表面有潮濕現(xiàn)象，應用熱風機吹干后再進行下道工序；施工完畢應確保48 h
保護，此階段禁止有過度震動、沖擊，避免水分；禁止碳纖維布或片材加固完成后，在下一道工序施工過程進行開洞或使用射釘進行固定裝飾材料；碳纖維加固不適用于使用溫度高于60℃的部分。詳情請參考http://www.www926ya.com/