2纤维加固复杂民用建筑工程的实践应用

碳纤维加固复杂民用建筑工程的实践应用 胡正春戴云霞 (【JJ东智邦建筑物鉴定加固有限公司济南250100) 摘要：本文以山东省立医院住院部改造加固工程为实例，介绍了建筑结构用途改变、外荷载 增加、工期特别紧、影响力要求最小的情况下，采用碳纤维布新技术对复杂民用建筑实施补强 的优越性。文中还对碳纤维布在工程加固施工中应该注意的问题即加固时施工工艺操作进行了 分析。 关键词：碳纤维布碳纤维加固技术 ApplyingCFRPReinforcementtoComplexHousingStructuresinPracticalCases HuZhengchunDaiYunxia (ZhibangConstructionAppaisereinforcedmentLTDJinan250100) Abstract：Thisarticlestudiesthereinforcementof，inpatientdepartmentoftheShanDongState Hospital．Themainpurposeofthebuildingwastobemodified，addingimposedloading． Furthermorethedelayfortheworkswasveryshortandtheinfluenceoftherepairsmustbekeptto aminimum．UndertheseconditionsitwasappropriatetousetheadvantagesofCFRPtechniquesfor complexhousingstructures．Thisarticleanalysesthepointstopayparticularattentiontowhen applyingCFRPreinforcementandalsotheconstructiontechniques． Keywords：CFRPCFRPreinforcementtechniques 1 引言 随着科学技术的不断发展，各种建筑结构的加固技术也在不断发展，并形成了一种新的结 构产业。目前我国已经积累了丰富的加固补强经验，总的来说大致有以下几种方法：加大截面 法、外包钢加固法、预应力加固法、粘贴钢板加固法、玻璃钢加固法、喷射混凝土加固法等。 伴随各种加固新技术的不断运用发展，国内各厂家已经自主开发研制与生产各种加固材料，建 筑结构补强加固的经济效益已经愈来愈被重视。同时，传统加固方法的弊端也不断显露：施工 周期较长，加固占用的场地大及施工设备较多，对需要加固的结构的影响较大，特别是对生产 改造影响较大。受这些弊端的影响及经济发展、加固行业需求的推动，近年来碳纤维类材料在 土木工程加固中的运用成为国内外研究的热点，随着材料科技的发展，现在已经开发出来了许 多高科技纤维材料，在所有的纤维材料中，碳纤维是迄今为止用于土木工程领域最早、技术最 成熟、也是运用数量最大的一种高科技材料。随着碳纤维材料被应用于建筑业，碳纤维加同技 术也应运而生一一根据加固需要用结构胶把加固材料粘贴在被加固部位与被加固结构紧密结 合，形成一个整体构件使之共同受力，从而达到提高原结构承载力的目的。 112 FRP与结构补强 本文以山东省省立医院住院部改造加固工程为实例，结合碳纤维的特点以及运用其加固的 技术特点作用简单地介绍碳纤维在加固工程中的运用，在此基础上介绍用碳纤维补强加固的施 工工艺要点，对于加固行业的发展和实际运用具有一定的意义。 2工程概况 山东省省立医院工程住院部原建于1966年、1968年、1972年，使用年数近40年，因建 设单位改变建筑使用功能，部分结构构件必须作相应变更以满足使用要求。主要是对原有三栋 年代不同，层数不一，结构各异的旧楼房进行功能性的加固改造，要求达到医院 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 病房及其 医技科室的医疗卫生、装饰装修和设备配套的要求。本工程建筑面积共13000m2，砖混结构。 原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 活荷载为1．5kN／m2，新设计的所有病房、厕所、走廊楼梯及辅助用房的活荷载均为 2．OkN／m2。碳纤维工程量为2600m2，是目前山东省内建筑物用量最大的工程，无论是材料选用， 还是加固施工工艺的控制与应用，都具有深远的意义。 3加固 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的优化选择 本工程是由于功能改变，对原有三栋年代不同，层数不一，结构各异的旧楼房进行功能性 的加固改造，要求达原设计活荷载为1-5kN／m2，新设计的所有病房、厕所、走廊楼梯及辅助 用房的活荷载均为2．OkN／m2。针对楼板承载力不能满足现在需要对现有建筑物进行改造加固 补强措施，同时，工期较紧，要求对周围环境影响降低到最低等问题，选择最优加固补强方案， 因碳纤维的特点及碳纤维加固技术特点，经研究决定，采取粘贴碳纤维补强的方法。依据分析 及施工后总结得出。 3．1碳纤维的特点 碳纤维是以聚丙烯脂或者中间相沥青纤维为原料经过高温碳化制成。在结构补强过程中， 碳纤维中的布状材料和棒材都运用较多，碳纤维布的基本力学性能可以通过实验确定，目前有 许多检测方法，尚未形成统一的测试标准，但总的来讲，碳纤维布和碳纤维棒材有较高的拉仲 强度，一般大于1800Mpa；弹性模量较大，一般略大于钢材的弹性模量，大于220Gpa，一般在 300Gpa---640Gpa之间。延伸率较小，不大于2％。 3．2碳纤维加固的技术特点与作用 该工程为医院改造加固工程，具有一定的特殊性，故充分考虑碳纤维材料的强度和弹性模 量都很高的特点，和其他的加固技术相比，具有并显现了自身的优势： (1)高强高效，增加构件的抗弯剪力，提高构件的延性，增加承载力及抗震能力。 由于该建筑结构使用功能的改变及受损，可能会使部分构件的抗弯剪能力下降。改变了使 用功能，使原来的楼面承受大于原设计使用荷载，造成局部梁、板结构构件抗弯剪不足，以至 无法安全使用。而碳纤维材料优异的物理力学性能，实验证明对混凝土进行加固补强过程中， 因其高强度、高模量的特点，可在基本不改变原结构截面尺寸和不增加原结构重量的情况下， 构件承载力可以提高2倍以上，加固后的效果十分明显。 (2)提高构件的抗裂性，耐腐蚀性及耐久性好，延长构件的使用寿命。 建筑结构的破坏其中很大一部分是由于混凝土产生细微裂缝，使混凝土内部钢筋锈蚀，从 而降低结构承载力，严重时导致建筑物破坏。而碳纤维材料的化学性质稳定，不与酸碱盐等化 碳纤维加固复杂民用建筑工程的实践应用 113 学物质发生反应，具有良好的耐腐蚀性和耐久性，又具有良好的抗弯剪能力，所以用碳纤维材 料加固的钢筋混凝土构件不仅可以加强原构件的承载力，而且通过加固还可以有效的保护原构 件的混凝土不再产生裂缝或使已有的裂缝得到很好的控制，不再继续发展，从而加强结构构件 的整体性，提高构件承载力和耐久性，这就解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题。特别 是在腐蚀环境下进行加固更有优势。 (3)加固后构件截面尺寸和重量不增加。 碳纤维布质量轻而且厚度薄，经加固修补的构件外观影响不大，基本上不增加结构的自重 和尺寸，也不会减少建筑物的使用空问。 (4)加固使用范围面广。 碳纤维布是一种柔性材料，可以任意的裁剪，所以这种加固技术广泛地运用于各种结构类 型(混凝土结构、钢结构、而且还可以对木结构、砖石结构加固等)，各种结构形式(砖混结 构、框架结构等)和结构的各个部位(柱、梁、板、梯等)，且不改变结构形状、不影响结构 外观。 (5)施工工艺简便，便于施工。 此种加固工艺简便，只需对被加固构件和加固构件表面进行处理，用建筑结构胶将碳纤维 材料与构件牢固的粘合在一个整体，使加固物和被加固物很好地共同受力工作。同时加固施工 时不需要大型的机械设备，占用施工场地少，加固的构件一般3天就可以受力使用，提高工作 效率，没有湿作业，对生产和生活影响较小，工效极高，特别适用于应急加固工程。 3．3施工措施 使用碳纤维布加固时，施工特别重要，若施工质量没有保证，加固效果将大打折扣。为满 足设计要求保证质量充分显示碳纤维加固的效果，我公司总结多年施工经验，对该工程施工特 制定下列施工技术措施方案，对质量控制，增强效发挥了重要的作用。 (1)施工流程： 表面处理一底涂作业一整平填补一涂下层树脂一粘贴碳纤维布一表层树脂一表面防护 (2)材料准备： 碳纤维布采用台湾巨瀚纤维布(UCP系列)：环氧树脂采用巨瀚公司生产的配套GEP系 列树脂。 (3)施工工具准备： 保护用具(口罩、眼镜、塑胶手套)，混凝土表面研磨用具(磨光机、砂轮机)，去尘工具 (布，吹风机)，滚刷，小型搅拌机等。 (4)施工工艺： A表面处理： (a)混凝土表面剔除，应剔除至混凝土密实处。 (b)钢筋除锈。 (c)构造物断面修补(孔洞填补、高差调整)。 (d)混凝土表面污物和老化层去除。 (e)修角加工(弧形角R≥20mm)。 B底胶作业： 114 FRP与结构补强 (a)目的：用于加强混凝土与碳纤维布之间的黏结力；渗入混凝土后增强混凝土表面的 强度。 (b)将底胶搅拌均匀，用毛刷或滚筒均匀涂刷于混凝土表面。 (c)涂刷次数为l～2次，渗透量大的地方应增加涂刷次数。 C找平胶作业： (a)目的：使粘贴施工面平滑，混凝土表面与碳纤维布之间不产生气泡或空鼓。 (b)找平胶作业应在底胶指触干燥后进行施工。 (C)将找平胶搅拌均匀，用刮板做平。 D粘贴胶作业： (a)目的：涂刷粘贴树脂使混凝土与碳纤维粘结。 (b)粘贴胶作业应在找平胶指触干燥后进行施工。 (c)将粘贴胶搅拌均匀，用毛刷或滚筒均匀涂刷于混凝土表面。 E粘贴碳纤维布： (a)将碳纤维布按正确方向粘贴与表面树脂上，应使碳纤维布充分浸透，并消除气泡。 (b)沿碳纤维方向搭接长度一般为10cm以上。 (C)多层粘贴时，逐层重复上述步骤，但应在碳纤维布表面指触干燥后进行。 (d)最后一层碳纤维布表面应均匀涂抹一道粘贴胶。 (5)应用分析 通过该工程施工充分显示了碳纤维加固的优越性，满足设计后的功能要求，达到了安全、 可靠、经济、适用的目的，解决了工程技术难题，克服了传统加固方法的弊端，收到了较好的 综合效益。同时，通过严格的过程控制保质保量，放线控制胶宽、按设计要求结合实际裁剪下 料并合理配置优化组合、提高技术人员操作技能、采用合理施工方法流水施工平行作业等，节 约材料，在降低造价上发挥重要作用。 4结论 通过该加同工程实践证明：碳纤维作为新材料、新工艺以其高强高效、抗弯抗剪力、耐腐 蚀性好等优点给加固行业带来了变革，提高质量与效益。通过工程实例我们可以得到以下结论： (1)粘贴碳纤维布增强复合材料加固技术是采用结构胶把加固材料粘贴在被加固部位与 被加固结构紧密结合，形成一个整体构件使之共同受力，从而达到提高原结构承载力的目的。 (2)粘贴碳纤维布增强复合材料加固技术方法具有：高强高效、耐腐蚀性好耐久性好、 不增加构建自重及体积、适用面广、便于施工的其他传统加固方法所不能满足的优点。 (3)施工时一定要严格按照 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 进行操作，否则将影响施工效果出现空鼓、粘贴不牢等 现象。另外碳纤维在防火上存在弊端，要加强防火保护措施。 (4)碳纤维加固的造价很高，另外从节约能源、保护环境、减少污染的角度出发，充分 运用碳纤维片材，成为加固行业各个单位研究的热点，日益被提上加固行业研究的日程。 碳纤维加固复杂民用建筑工程的实践应用 作者： 胡正春， 戴云霞 作者单位： 山东智邦建筑物鉴定加固有限公司,济南,250100 相似文献(10条) 1.会议论文 刘能文.张恺.刘庆仁 碳纤维加固技术在桥梁补强工程中的应用 2002 2000年4月北京地区首次运用碳纤维对大型立交桥梁进行加固,本文介绍了碳纤维布在桥梁结构加固中的应用情况. 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 主要包括碳纤维材料选择、强度计算、施工方法、施工工序等.并对加固后的桥梁进行了近2年的跟踪监测,为今后碳纤维加固技术在桥梁工程中的广泛应用积累了宝贵的经验. 2.期刊论文 朱三刚.ZHU San-gang 碳纤维加固技术在加固改造工程中的应用 -山西建筑2007,33(17) 介绍了应用碳纤维布加固改造工程结构这项新技术,通过工程实例详细阐述了碳纤维加固技术的施工过程,对大力推广碳纤维布加固改造既有工程有一定的指导意义. 3.期刊论文 张学字.Zhang Xuezi 碳纤维加固技术在剪压破坏钢筋砼梁中的应用 -山东煤炭科技2007(5) 1碳纤维布加固技术的原理 碳纤维布加固技术是采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使二者共同工作,提高结构构件抗弯、抗剪的承载能力,达到建筑物结构构件加固、补强的目的. 4.期刊论文 颜海平 碳纤维加固技术及工程应用 -石材2006(4) 碳纤维具有强度高、自重轻、施工方便快捷及应用广泛等优良性能,因而利用碳纤维布加固钢筋混凝土构件以提高承载力及延长寿命是目前比较流行的方法,在建筑业中有着广泛的发展前景.本文以一个改造工程应用为例,介绍碳纤维复合材料在因功能改变引起荷载变化的结构构件加固中的计算方法和施工工艺,供同行参考. 5.会议论文 李素秋.陆洪清 碳纤维加固技术在煤焦通廊加固中的应用 2006 详细介绍了碳纤维布材料技术特点,通过其在煤焦通廊加固的应用,进一步证明该材料在老建(构)筑物结构加固中具有轻质高强、弹性性能好、耐腐蚀性好、施工便捷、工效高等特点. 6.期刊论文 花力.李辰虹.卞炯 碳纤维加固技术应用于上海展览中心加固、改造工程 -结构工程师2003(3) 碳纤维布加固法是一种新兴的加固混凝土结构的有效方法,近年来在我国尤其是上海、北京、广州等大城市得到了广泛的应用.本文将介绍上海展览中心结构加固中碳纤维布的应用. 7.期刊论文 麦弓 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