论文部分内容阅读
摘要：本文结合某框架结构的加固改造施工实践，对碳纤维在框架结构加固改造中的作用及施工工艺进行了介绍，分析总结了碳纤维在框架结构加固改造中使用的经验做法。
关键词：碳纤维；框架结构；加固改造
中图分类号：TU528文献标识码：Ａ
一、绪论
作为一种新型的高性能纤维增强的材料，碳纤维以其强度高、密度小、耐久性好、施工快捷方便、模量高的特点，在结构加固改造当中得到广泛的应用。在结构加固施工中，通过粘结剂把碳纤维布粘贴到混凝土结构的表面，从而使碳纤维布和混凝土结构成为一体，在荷载作用下共同受力，改善结构的受力性能，对结构形成加固和补强作用。本文结合工程项目实例，对碳纤维在框架结构改造加固过程中的有益做法进行总结，为今后的施工提供参考。
二、工程概况
有一栋11层的框架结构小高层建筑，建筑面积是2786平方米。设计时要求结构使用柱下钢筋混凝土交叉的条形基础，但是该项目建设的场地地质条件差，在进行基础施工前对地基进行了压密注浆的加固处理之后，进行上部结构的施工，其中底层框架结构使用的混凝土强度设计值是C30，二层以上的上部结构使用的混凝土强度设计值是C20。在项目建设完成之后，发现结构的基础出现了不均匀沉降，上部结构出现裂缝，影响建筑的正常使用，需要进行加固。
首先对结构的地基基础进行加固，使用的是反锚静压钢管桩和新加连接承台的加固方法，对上部的框架结构使用粘贴碳纤维布和改性环氧树脂灌浆的方法进行加固，本文主要对该结构使用碳纤维布进行加固的情况进行分析探讨。
三、使用碳纤维布对框架梁进行加固补强
（一）碳纤维布加固框架梁结构的方法
在框架结构的加固改造中，碳纤维布的应用十分广泛，它可以有效提高框架梁的正截面承载力和斜截面承载力。在加固正截面受弯构件时，通常是把碳纤维布粘贴到梁的受拉截面上，这样可以提高结构的承载力，尤其是控制构件的裂缝和扰度，使得结构在纯弯的情况下结构裂缝宽度小，分布均匀。在加固斜截面受剪构件时，通常使用U型粘贴、缠绕粘贴及侧面粘贴的方法对结构进行加固，一般来说缠绕粘贴的抗剪效果最好，但是在实际的施工难度大，应用不多，U型粘贴的方法在工程实践当中应用最多，因为这种方法可以在有效发挥碳纤维布的高强度的特点时，降低施工难度，方便应用。碳纤维布还可以用于对混凝土受压构件的加固，通过对受压框架梁的缠绕，使碳纤维布约束结构的环向变形，来提高结构的竖向承载力。
（二）碳纤维布加固框架梁的施工
在本次改造加固当中，上部结构主要使用碳纤维布对框架梁进行加固，加固改造之前，对碳纤维布加固改造框架梁的方案进行设计，设计图见下图1。
图1碳纤维布加固框架梁的施工设计图
使用碳纤维布对框架结构进行结构改造加固，主要分为基面处理、涂底胶、找平处理、配置粘结树脂和粘贴碳纤维布等五步，具体的施工步骤如下：
1、基面处理
对混凝土结构进行基面处理是进行碳纤维布粘贴的基础，主要是使用砂纸和混凝土角磨机等工具对结构的表面进行处理，磨平结构表面的凸出部分，去除结构表面的浮浆，凿除结构上出现的蜂窝、麻面和空鼓脱落部分，在露出混凝土的结构层之后，使用环氧砂浆对结构表面进行修复。对于结构表面坚实的混凝土结构，也必须去除结构表面的油污和浮浆，进行打磨直到露出结构的新面层。一般要求打磨的结构表面平整度小于5mm/m，粘贴碳纤维布的结构转角要打磨成半径大于20mm的圆弧。打磨完成后，要使用强力吹风机对结构表面进行清灰处理，使得结构表面干燥、干净。
2、涂底胶
第二步是对结构进行涂底胶的处理，按照2:1的比例称量预涂树脂主剂和固化剂，使用电动的搅拌器进行充分搅拌直到混合物的颜色均匀。按照规范要求的0.2kg/m2—0.4kg/m2来涂抹制作好的底胶，为了确保后期碳纤维布和混凝土之间的粘接强度，一定要使用滚筒刷进行均匀涂刷。
3、找平处理
结构表面的平整度会直接影响使用碳纤维布对结构进行加固改造的效果，因此要进行专门的找平处理，主要是针对结构表面的混凝土凹凸不平和模板接头处出现的高度差，一般是用灰抹子和橡胶刮刀来把修补胶填到结构表面的凹部，填补的过程中要注意尽量的减少结构表面的高度差，不能出现棱角，满足后期施工对结构表面平整度的要求。
4、进行粘结树脂的配置
使用碳纤维布对框架梁进行加固处理，一定要做好粘结树脂的配置，按照设计要求的比例（主剂和固化剂的比例为3:1）称量制剂，使用电动搅拌机搅拌均匀，确认品质良好后，再进行下一步的施工。值得注意的是，要控制配置的粘结树脂的数量，以能够在树脂完成固化之前施工使用完毕为限，避免浪费。
5、粘贴碳纤维布
最后是粘贴碳纤维布，在粘贴之前，首先要根据设计图纸对碳纤维布进行裁剪，本项目要求所有的碳纤维布长度小于3m，然后要在混凝土结构上涂抹粘结树脂，在涂抹的过程当中要注意涂抹的树脂要饱满、充足，碳纤维布搭接和结构的拐角部分，应当适当多涂，保证粘贴后的牢固。同时要在碳纤维布上涂抹粘结树脂，在涂抹之前，首先要去除离型纸，将粘结树脂涂在碳纤维布粘结剂的表面，涂抹完成之后，使用滚筒对碳纤维布进行充分的碾压，碾压的过程中要注意沿着纤维的方向进行，直至粘结树脂充分渗透到碳纤维布当中，最后进行粘贴，在粘贴碳纤维布时，要注意碳纤维布的搭接长度大于200mm。
（三）质量检验
在进行碳纤维布的粘贴施工前，要对施工使用的碳纤维布、粘结剂、找平材料和底层树脂等材料进行检查，主要是对所使用材料的质量检验报告、产品合格证进行检查，确保使用的材料满足设计和相关规范的要求。
在进行施工的过程当中，也要進行质量的控制，对于质量不合格的部分进行修补，出现空鼓的现象时，先沿着空鼓的边把空鼓的碳纤维去除，去除的面积要适当扩大，一般以空鼓外边缘100mm为宜，然后进行粘结剂的涂抹和碳纤维布的粘贴。对抗拉拔强度不合格的碳纤维布，应当去除后重做，不能修补。
四、结论
使用碳纤维材料对框架结构进行加固是一项新兴的应用技术，它是涉及到材料、设计和施工的系统工程，具有很好的经济实用性，已得到社会的认可，具有广泛的应用前景。使用碳纤维布对框架结构进行加固改造，可以有效提高结构的承载能力，且施工快捷、简便。
参考文献
【1】李国方.某底框商住楼梁板裂缝成因与加固补强[J].安徽建筑,2007(6):179-181.
【2】CECS 146B2003,碳纤维片材加固混凝土结构技术规程(2007版)[S].
【3】吴善能;梅冰;碳纤维布加固受弯构件正截面承载力不同规范的计算比较[J];四川建筑科学研究;2009.03
作者简介：毕金芬，女，1982.12，本科，中级职称，工业结构设计。
关键词：碳纤维；框架结构；加固改造
中图分类号：TU528文献标识码：Ａ
一、绪论
作为一种新型的高性能纤维增强的材料，碳纤维以其强度高、密度小、耐久性好、施工快捷方便、模量高的特点，在结构加固改造当中得到广泛的应用。在结构加固施工中，通过粘结剂把碳纤维布粘贴到混凝土结构的表面，从而使碳纤维布和混凝土结构成为一体，在荷载作用下共同受力，改善结构的受力性能，对结构形成加固和补强作用。本文结合工程项目实例，对碳纤维在框架结构改造加固过程中的有益做法进行总结，为今后的施工提供参考。
二、工程概况
有一栋11层的框架结构小高层建筑，建筑面积是2786平方米。设计时要求结构使用柱下钢筋混凝土交叉的条形基础，但是该项目建设的场地地质条件差，在进行基础施工前对地基进行了压密注浆的加固处理之后，进行上部结构的施工，其中底层框架结构使用的混凝土强度设计值是C30，二层以上的上部结构使用的混凝土强度设计值是C20。在项目建设完成之后，发现结构的基础出现了不均匀沉降，上部结构出现裂缝，影响建筑的正常使用，需要进行加固。
首先对结构的地基基础进行加固，使用的是反锚静压钢管桩和新加连接承台的加固方法，对上部的框架结构使用粘贴碳纤维布和改性环氧树脂灌浆的方法进行加固，本文主要对该结构使用碳纤维布进行加固的情况进行分析探讨。
三、使用碳纤维布对框架梁进行加固补强
（一）碳纤维布加固框架梁结构的方法
在框架结构的加固改造中，碳纤维布的应用十分广泛，它可以有效提高框架梁的正截面承载力和斜截面承载力。在加固正截面受弯构件时，通常是把碳纤维布粘贴到梁的受拉截面上，这样可以提高结构的承载力，尤其是控制构件的裂缝和扰度，使得结构在纯弯的情况下结构裂缝宽度小，分布均匀。在加固斜截面受剪构件时，通常使用U型粘贴、缠绕粘贴及侧面粘贴的方法对结构进行加固，一般来说缠绕粘贴的抗剪效果最好，但是在实际的施工难度大，应用不多，U型粘贴的方法在工程实践当中应用最多，因为这种方法可以在有效发挥碳纤维布的高强度的特点时，降低施工难度，方便应用。碳纤维布还可以用于对混凝土受压构件的加固，通过对受压框架梁的缠绕，使碳纤维布约束结构的环向变形，来提高结构的竖向承载力。
（二）碳纤维布加固框架梁的施工
在本次改造加固当中，上部结构主要使用碳纤维布对框架梁进行加固，加固改造之前，对碳纤维布加固改造框架梁的方案进行设计，设计图见下图1。
图1碳纤维布加固框架梁的施工设计图
使用碳纤维布对框架结构进行结构改造加固，主要分为基面处理、涂底胶、找平处理、配置粘结树脂和粘贴碳纤维布等五步，具体的施工步骤如下：
1、基面处理
对混凝土结构进行基面处理是进行碳纤维布粘贴的基础，主要是使用砂纸和混凝土角磨机等工具对结构的表面进行处理，磨平结构表面的凸出部分，去除结构表面的浮浆，凿除结构上出现的蜂窝、麻面和空鼓脱落部分，在露出混凝土的结构层之后，使用环氧砂浆对结构表面进行修复。对于结构表面坚实的混凝土结构，也必须去除结构表面的油污和浮浆，进行打磨直到露出结构的新面层。一般要求打磨的结构表面平整度小于5mm/m，粘贴碳纤维布的结构转角要打磨成半径大于20mm的圆弧。打磨完成后，要使用强力吹风机对结构表面进行清灰处理，使得结构表面干燥、干净。
2、涂底胶
第二步是对结构进行涂底胶的处理，按照2:1的比例称量预涂树脂主剂和固化剂，使用电动的搅拌器进行充分搅拌直到混合物的颜色均匀。按照规范要求的0.2kg/m2—0.4kg/m2来涂抹制作好的底胶，为了确保后期碳纤维布和混凝土之间的粘接强度，一定要使用滚筒刷进行均匀涂刷。
3、找平处理
结构表面的平整度会直接影响使用碳纤维布对结构进行加固改造的效果，因此要进行专门的找平处理，主要是针对结构表面的混凝土凹凸不平和模板接头处出现的高度差，一般是用灰抹子和橡胶刮刀来把修补胶填到结构表面的凹部，填补的过程中要注意尽量的减少结构表面的高度差，不能出现棱角，满足后期施工对结构表面平整度的要求。
4、进行粘结树脂的配置
使用碳纤维布对框架梁进行加固处理，一定要做好粘结树脂的配置，按照设计要求的比例（主剂和固化剂的比例为3:1）称量制剂，使用电动搅拌机搅拌均匀，确认品质良好后，再进行下一步的施工。值得注意的是，要控制配置的粘结树脂的数量，以能够在树脂完成固化之前施工使用完毕为限，避免浪费。
5、粘贴碳纤维布
最后是粘贴碳纤维布，在粘贴之前，首先要根据设计图纸对碳纤维布进行裁剪，本项目要求所有的碳纤维布长度小于3m，然后要在混凝土结构上涂抹粘结树脂，在涂抹的过程当中要注意涂抹的树脂要饱满、充足，碳纤维布搭接和结构的拐角部分，应当适当多涂，保证粘贴后的牢固。同时要在碳纤维布上涂抹粘结树脂，在涂抹之前，首先要去除离型纸，将粘结树脂涂在碳纤维布粘结剂的表面，涂抹完成之后，使用滚筒对碳纤维布进行充分的碾压，碾压的过程中要注意沿着纤维的方向进行，直至粘结树脂充分渗透到碳纤维布当中，最后进行粘贴，在粘贴碳纤维布时，要注意碳纤维布的搭接长度大于200mm。
（三）质量检验
在进行碳纤维布的粘贴施工前，要对施工使用的碳纤维布、粘结剂、找平材料和底层树脂等材料进行检查，主要是对所使用材料的质量检验报告、产品合格证进行检查，确保使用的材料满足设计和相关规范的要求。
在进行施工的过程当中，也要進行质量的控制，对于质量不合格的部分进行修补，出现空鼓的现象时，先沿着空鼓的边把空鼓的碳纤维去除，去除的面积要适当扩大，一般以空鼓外边缘100mm为宜，然后进行粘结剂的涂抹和碳纤维布的粘贴。对抗拉拔强度不合格的碳纤维布，应当去除后重做，不能修补。
四、结论
使用碳纤维材料对框架结构进行加固是一项新兴的应用技术，它是涉及到材料、设计和施工的系统工程，具有很好的经济实用性，已得到社会的认可，具有广泛的应用前景。使用碳纤维布对框架结构进行加固改造，可以有效提高结构的承载能力，且施工快捷、简便。
参考文献
【1】李国方.某底框商住楼梁板裂缝成因与加固补强[J].安徽建筑,2007(6):179-181.
【2】CECS 146B2003,碳纤维片材加固混凝土结构技术规程(2007版)[S].
【3】吴善能;梅冰;碳纤维布加固受弯构件正截面承载力不同规范的计算比较[J];四川建筑科学研究;2009.03
作者简介：毕金芬，女，1982.12，本科，中级职称，工业结构设计。