碳纖維復合材料在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的技術(shù)探討
發(fā)布時間:2022-03-08來源:河南維恩建筑工程有限公司
一、工程概況。
某公司過濾車間廠房,始建于1981年,為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。由于使用年限過長,混凝土構(gòu)件出現(xiàn)表面開裂現(xiàn)象,曾用環(huán)氧砂漿修補過。但近年來逐漸發(fā)現(xiàn)其梁、柱均發(fā)生了不同程度的損傷,梁、柱上裂縫明顯,許多裂縫寬度較大。此外,還發(fā)現(xiàn)梁、柱上多處鋼筋暴露且銹蝕嚴重。
二、檢測與計算結(jié)果分析
l、檢測結(jié)果。
通過檢測和檢查發(fā)現(xiàn),混凝土框架梁、柱現(xiàn)有強度為C25;混凝土碳化深度在25mm左右,已碳化至梁柱主筋;有部分柱混凝土保護層順筋裂縫較寬,鋼筋暴露且銹蝕嚴重,鋼筋銹蝕后斷面面積損失率約為8%;有部分梁混凝土保護層順筋裂縫較寬,鋼筋暴露且銹蝕嚴重,鋼筋銹蝕后斷面面積損失約為9%。
2、計算結(jié)果。
荷載由原有設(shè)計院提供,其它荷載值按照現(xiàn)行規(guī)范,利用PKPM結(jié)構(gòu)計算軟件計算結(jié)果表明,廠房第3層中間跨梁支座處負彎矩強度不夠;柱抗彎及抗剪承載力不夠,且不能滿足現(xiàn)有抗震規(guī)范要求;框架梁的撓度可以滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;框架梁的裂縫寬度不能滿足現(xiàn)行要求。
3、分析與結(jié)論。
此廠房長期處于震動和污染環(huán)境,混凝土腐蝕開裂較快。當混凝土裂縫至鋼筋后,混凝土保護層失去作用,鋼筋逐漸銹蝕。鋼筋銹蝕到一定程度,混凝土保護層順筋開裂,甚至導致混凝土保護層局部脫落,鋼筋外露,給框架結(jié)構(gòu)造成很大的危害。
通過上述分析可以得出該結(jié)構(gòu)主要存在兩大問題:
一是部分構(gòu)件承載力不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;二是腐蝕問題影響了結(jié)構(gòu)的耐久性。針對這個問題,需對結(jié)構(gòu)進行補強加固和修補。
三、加固方案選擇
根據(jù)計算及檢測結(jié)果,初步擬定加固方案有加大截面法、外包鋼套法及外貼碳纖維復合材料加固法。加大截面法自重增加較大,如采用這種方法還需要加固基礎(chǔ),對原結(jié)構(gòu)影響較大,施工周期長??紤]到廠方要求加固施工過程中不能停產(chǎn),故首先排除這種方法。外包鋼套法取材方便,成本較低,施工簡單,但現(xiàn)場條件復雜,施工作業(yè)困難,而且該廠房處于腐蝕環(huán)境中。所以該方法也被排除掉,只能尋求耐腐蝕陛強、施工簡便的加固方法。碳纖維復合材料是由環(huán)氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。使用碳纖維布加固具有
以下幾個優(yōu)點:a、強度高(強度約為普通鋼材的10倍),效果好.b、加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性.c、自重輕(約200~m:),基本不增加結(jié)構(gòu)白重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,適用范圍廣.d、施工簡便(不需大型施工機構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料),易于操作,經(jīng)濟陛好;e、施TT期短;f、用于補強加固時對原結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響,加固修補效果及耐久陛好,可以大大提高被加固構(gòu)件的抗彎、剪、扭、拉承載力和抗震J勝能,增強構(gòu)件的延性和剛度,改善構(gòu)件的受力性能等。
經(jīng)過分析比較,最終確定利用碳纖維復合材料加固補強方案,方案如下:
(1壯:所有柱均需抗彎、抗剪及抗震加固。①抗彎加固:沿柱的主軸方向粘貼玻璃纖維布,提高其抗彎能力。②抗剪加固:沿柱主軸垂直方向粘貼玻璃纖維布,由玻璃纖維布與柱
箍筋共同承擔剪力,提高其抗剪能力。@抗震加固:在柱端一定長度范圍內(nèi),沿柱主軸垂直方向加密粘貼玻璃纖維布;在梁柱節(jié)點處,除沿柱主軸垂直方向加密粘貼玻璃纖維布外,再附加交叉方向的玻璃纖維布。
(2)梁:局部梁支座及跨中處需進行抗彎加固,所有梁需進行抗震加固。①抗彎加固:沿梁的主軸方向粘貼玻璃纖維布,提高其抗彎能力。②抗震加固:在梁端一定長度范圍內(nèi),沿梁主軸垂直方向加密粘貼玻璃纖維布。