碳纤维及钢板加固施工技术

2023-01-24

1 工程概况

某烂尾楼工程位于佛山市禅城区, 原计划建十六层办公楼, 由于资金问题, 建至十二层框架时停工, 十年后经转让开发商, 重新开工建设。现开发商要求建成十四层的酒店, 经专业公司结构检测, 由于工程停工时间长及改变用途, 导致原结构局部承载力不够, 混凝土柱使用湿法包钢加固, 主要分布在地下室至四层;混凝土梁采取梁底贴钢板、梁侧贴碳纤维布加固方法, 加固范围平均分布在首层至十二层。

2 施工程序

(1) 梁加固施工程序。

施工临时设施搭设→放线定位→混凝土表面打磨→钢材处理→胶体配制→贴钢板→固化→贴碳纤维布→表面糙化。

(2) 柱加固施工程序。

施工临时设施搭设→放线定位→混凝土表面打磨→钢材处理→植筋、植螺栓→钢材安装、焊接→封缝→胶体配制→压力灌浆→固化、糙化。

3 施工方法

3.1 梁加固

(1) 根据图纸用墨斗在混凝土梁上定出钢材和碳纤维布的位置, 校对无误后开始打磨, 粘贴碳纤维布位置的梁构件转角打磨成半径不少于20mm的光滑圆角。混凝土表面出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除, 对较大面积的劣质层, 在剔除后要用聚合物水泥砂浆进行修复, 如果混凝土构件有裂缝且大于0.3mm, 要先对其进行压力灌浆处理; (2) 钢材粘贴面必须用角磨机打磨进行除锈处理, 直至出现金属光泽, 然后打磨粗糙, 打磨粗糙度越大越好, 打磨纹路应与钢材受力方向垂直; (3) 结构胶按比例将A、B组份注入容器进行配胶, 用搅拌器沿同一方向搅拌均匀, 防止产生气泡, 整个配胶过程中严禁让结构胶沾上任何油或水。将配制好的结构胶用灰刀涂于处理好的钢材上, 断面要形成中间厚两边薄, 沿钢材纵向均匀涂布; (4) 涂胶完毕后, 马上将钢材贴至梁底, 然后用夹具和门式架上托支撑、固定钢材, 支撑方向必须从一头到另一头或从中间向两边。支撑时如果发现钢材与混凝土构件末有紧密粘贴, 严禁支撑下一处, 应在钢材与混凝土构件末紧密粘贴处增加一道支撑, 直至钢材与混凝土构件紧密粘贴为止, 方能支撑下一处; (5) 支撑完毕后, 将从钢材边溢出的结构胶用灰刀刮掉, 在不足的地方补上结构胶, 不能让钢材与混凝土构件之间空鼓, 从配胶到支撑完毕的整个过程必须在结构胶固化之前完成, 大约60分钟; (6) 将碳纤维布粘贴底胶用滚筒刷均匀涂布在清洁干净的混凝土表面, 厚不超过0.4mm, 并不得漏刷或有流淌、气泡, 按图纸尺寸裁剪好碳纤维布, 将配制好的面胶均匀涂抹于需要粘贴部位的混凝土面上, 将裁剪好的碳纤维布敷在涂好面胶的的基层上;用特制的的滚筒沿纤维方向在已贴好碳纤维织物的面上多次滚压, 使面胶充分浸透碳纤维中, 且使其平整, 无气泡。多层粘贴时, 逐层重复上述步骤; (7) 碳纤维表面涂刷面胶, 钢材表面扫结构胶, 洒上石英砂作为糙化面, 以增强批荡层的粘结力。

3.2 柱加固

(1) 根据图纸用墨斗在混凝土柱上定出钢材安装的位置, 校对无误后开始打磨, 将要加固部位的混凝土表面用角磨机打磨清理, 转角位置打磨成小圆角, 当角钢需要贯穿楼层时, 需把混凝土柱角部位置的楼板凿穿。混凝土表面出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除, 对较大面积的劣质层, 在剔除后要用聚合物水泥砂浆进行修复, 如果混凝土构件有裂缝且大于0.3mm, 要先对其进行压力灌浆处理; (2) 钢材粘贴面必须用角磨机打磨进行除锈处理, 直至出现金属光泽, 然后打磨粗糙, 打磨粗糙度越大越好, 打磨纹路应与钢材受力方向垂直。角钢在转角位旁、缀板在板中央每隔500mm—700mm钻一φ8的灌浆孔, 留待灌浆时使用; (3) 在混凝土柱上定出植筋或螺栓位置, 校对无误后方可钻孔, 钻孔时要留意钻入速度, 如果遇到柱钢筋, 要避开钢筋在旁边重新钻孔, 在钻孔期间要不断检查孔身的垂直度和深度, 钻孔深度为15d。钻孔完成后马上清孔, 先用毛刷将孔内灰尘刷出, 再用强力吹风机将灰尘吹出, 重复上面步骤数次, 直至清孔干净为止; (4) 结构胶按比例将A、B组份注入容器进行配胶, 用手动注射器将结构胶注入孔内, 要从孔底开始注胶, 注胶过程应动作缓慢, 确保胶体充满孔身, 注满胶后, 立即将钢筋或螺栓缓缓旋入孔内胶中, 在常温下4min内将螺栓旋至孔底, 并保持钢筋或螺栓位置符合设计要求。植钢筋或螺栓完毕后, 立即用水泥将孔口封堵密实, 防止结构胶从孔内流出, 等结构胶固化后方能进行下一道工序; (5) 钢材按现场实际尺寸开料, 并做好标识, 先用夹具将角钢固定在混凝土柱上, 驳接位置施电焊点焊固定, 将缀板按已定好的位置点焊固定在角钢上, 安装时要确保钢材与混凝土表面有一定空隙, 然后将角钢、缀板之间的接口施电弧焊焊好, 要求焊缝平滑饱满, 不能有咬边现象; (6) 按比例将108胶及水泥、砂加水搅拌, 制成水泥砂浆, 用灰刀将水泥砂浆抹在钢材与混凝土交接的缝上, 要密实, 不能留有空隙。 (7) 待封缝的水泥砂浆形成强度后, 将配好的结构胶注入压力容器中, 使用空气压缩机加压, 将胶体通过高压软管从灌浆孔灌注到已封好缝的钢材粘贴面, 使之与混凝土构件粘结。灌浆顺序是从低到高, 从一头到另一头。当胶体从相邻的灌浆孔溢出或压不进去视为灌满, 立刻将高压软管拨出, 迅速用事先准备好的麻丝将灌浆孔封堵密实, 当一个灌浆孔灌满后才能灌下一个; (8) 灌浆完毕后, 随手将结构胶扫在钢材表面, 洒上石英砂作为糙化面, 以增强批荡层的粘结力;

4 施工过程质量控制措施及安全措施

4.1 施工质量控制措施

(1) 严格控制进场原材料的质量, 钢材、碳纤维布等物资必须有出厂合格证, 不合格的材料秒不能用于工程; (2) 现场使用的建筑材料, 必须严格按送检制度抽样送检, 做到先试后用; (3) 隐蔽工程做好检查评定工作, 并做好隐蔽验收签证, 由各方签名确认; (4) 落实各工序的成品保护工作, 后续工序不得以任何借口损坏前一道工序的产品; (5) 要加固的梁、柱表面应打磨平整, 并清理干净, 以免影响粘贴效果, 胶体配制时计量必须准确, 否则胶体凝结的时间不好控制, 甚至会造成胶体凝结固化后收缩, 粘结强度降低; (6) 柱加固时, 焊口焊接必须平滑、饱满, 植筋或植螺栓清孔要干净, 孔内要干燥, 否则会对胶与混凝土的粘结产生不利的影响, 使其无法达到设计要求的粘结强度; (7) 柱加固时, 钢材安装必须造成一个空腔体系, 封缝密实, 不能渗漏, 灌浆必须灌满, 不能有太多空鼓, 以免影响加固效果。

4.2 施工安全保证措施

(1) 工人进场要落实三级教育制度, 进行有针对性的安全技术交底; (2) 施工作业要搭设操作平台, 高处作业要佩戴安全带; (3) 现场施工应遵守有关消防规定和用火申请制度, 在施工现场、作业棚、仓库和材料堆场等处设置灭火器材, 并保持施工道路的畅通; (4) 施工现场临时用电要规范化, 设置标准配电箱, 安装漏电保护开关, 施工现场电动设备应有专人使用。