碳纖維加固補強技術(shù)的應(yīng)用實例

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提 要:近年來,碳纖維增強復(fù)合材料因其獨特的優(yōu)越性,在國內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)補強工程中正得到越來越多的應(yīng)用。本文主要闡述該技術(shù)在某大廈C棟改擴建工程中的剪力墻增強加固施工過程及技術(shù)要點。
     關(guān)鍵詞:碳纖維;加固;剪力墻
     1、 前言
     碳纖維增強復(fù)合材料,因為其具有優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性,材料輕質(zhì)高強,柔軟易于隨形,施工方便等,在國際土木工程加固修復(fù)領(lǐng)域中深受重視并已獲得了較廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,一些國家已有了正式的標準、規(guī)范。近年來,在國內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)補強工程中也得到了越來越多的應(yīng)用。國家建設(shè)部建筑物鑒定與加固規(guī)范管理委員會于2002年6月頒布了《粘貼碳纖維增強復(fù)合材料加固混凝土工程施工與驗收暫行規(guī)定(修訂本)》來規(guī)范指導(dǎo)該加固技術(shù)的應(yīng)用和推廣。
     碳纖維加固補強技術(shù),是利用粘結(jié)劑將碳纖維片粘貼在混土構(gòu)件表面,使混凝土與碳纖維片形成一體,形成復(fù)合材料體,通過其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的協(xié)同工作,達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件補強加固及改善受力性能的目的,是一種非常簡單且優(yōu)良的加固補強方法。其主要特點如下:
     (1)材料特性:
     ①高抗拉強度、高彈性模量。
     ②施工方便,無需任何夾具、模板,能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補強而不改變構(gòu)件外形尺寸,可多層粘貼,并能有效地封閉混凝土的裂縫;
     ③耐腐蝕及耐久性能好。
     ④不增加結(jié)構(gòu)自重。 來源:考試大網(wǎng)
     (2)適用范圍。適用于各種形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固補強,并且加固后均可保持物體原狀,不影響表面裝飾。
     (3)加固機理。利用專用粘結(jié)劑將抗拉強度極高的碳纖維片粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面,并與之形成整體,共同工作。
     2、工程概況
     某大廈位于深圳市建設(shè)路,主體為A、B兩棟寫字樓和C棟酒店式公寓,其中A、B棟地下2層,地上28層,建筑面積65000平方米,于在2001年底完工,C棟為舊樓改造項目,建筑面積35000平方米,原結(jié)構(gòu)為框支——剪力墻結(jié)構(gòu),地下一層、地上26層,其中1~5層為框支——剪力墻結(jié)構(gòu),六層以上為剪力墻結(jié)構(gòu),1991年大廈結(jié)構(gòu)通過竣工驗收,后因故停工,轉(zhuǎn)讓給深圳市中盛投資開發(fā)有限公司,于2002年進行改擴建施工,改造內(nèi)容主要為頂層加建,改造前經(jīng)過結(jié)構(gòu)鑒定部門進行結(jié)構(gòu)檢測后認為,由于深圳地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高為7度,造成原設(shè)計的主樓框支梁上部分樓層剪力墻水平鋼筋配筋率低于現(xiàn)行抗震規(guī)范要求,因此決定采用剪力墻表面粘貼碳纖維進行加固處理。
     3、 設(shè)計方案及使用材料
     本加固工程采用在需加固剪力墻表面的水平和豎直雙方向粘貼雙層碳纖維的方法進行加固,加固方案詳見下圖:
     本加固工程用碳纖維材料采用上海同砼碳纖維布有限公司生產(chǎn)的同砼牌型號為CFS2的12K碳纖維(碳絲為T700SC),粘結(jié)劑采用華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司生產(chǎn)的華昌牌HCJ碳纖維膠粘結(jié)劑。上述產(chǎn)品均通過了建設(shè)部建筑物鑒定與加固規(guī)范管理委員會安全鑒定辦公室的鑒定,質(zhì)量合格,可以用于建筑結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的加固。施工前按規(guī)定在現(xiàn)場抽樣送深圳市建筑科學(xué)研究院建材質(zhì)量檢驗站進行檢測,檢測結(jié)果為拉伸強度大于3000MPa,與其他特性均符合《粘貼碳纖維增強復(fù)合材料加固混凝土工程施工與驗收暫行規(guī)定(修訂本)》的技術(shù)要求。