碳纤维加固方案改

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1、宋六陵水厂一期构筑物维修工程碳纤维加固方案编制单位：绍兴市水联建设工程有限责任公司编制日期：2012 年 06 月 02 日一、方案概况：宋六陵水厂一期构筑物由于长时间使用，引起构筑物混凝土结构表面疏松、 剥落、起壳、原有结构受力钢筋局部锈蚀，砼爆裂等。沉淀池与滤池之间的过水渠道， 根据上海市政工程设计研究总院集团有限公司第一设计研究院提供的“宋六陵水厂池 体及建筑物外墙大修理方案”分析，结合现场实际，渠道外观为：外壁局部有粘结脱 离并裂缝；底板有多条与渠道长度方向垂直的裂缝，有白色晶体析出；渠道外侧壁上 及底板底有细裂缝，缝内有白色钙化晶体状物析出。结合上海市政工程设计研究总院集团有限公司第

2、一设计研究院给出的修补方法， 渠道外部处理措施为对钢筋已经锈蚀严重的部位，凿除疏松面层，补焊高一级别的 钢筋，以恢复原结构体系正常使用功能及安全储备并用修补砂浆抹面。对钢筋已经 锈蚀明显的部位，凿除疏松面层并用修补砂浆抹面。对裂缝已经较深甚至渗水的采 用沿裂缝方向环氧树脂压力注浆。最后清理整个渠道表面杂物，先沿水渠连通方向 粘帖碳纤维 1 层，然后再纵向粘帖碳纤维 1 层。现就具体碳纤维做法，特制订本专项施工方案。碳纤维采用专业分包施工，由上 海丰喜建筑加固技术有限公司实施。二、质量缺陷情况简介及加固依据：1、混凝土结构的腐蚀机理1.1、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构材料是混凝土与钢筋的复合体，

3、它的腐蚀形态可分为两种：一是 由混凝土的耐久性不足，其本身被破坏，同时也由于钢筋的裸露、腐蚀而导致整个结 构的破坏；二是混凝土本身并未腐蚀，但由于外部介质的作用，导致混凝土本身化学 性质的改变或引入了能激发钢筋腐蚀的离子，从而使钢筋表面的钝化作用丧失，引起 钢筋的锈蚀。从化学成分来看，钢筋的锈蚀物一般为Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe3O4 H2O、 Fe203等，其体积比原金属体积增大24倍。由于铁锈膨胀，对混凝土保护层产生巨 大的辐射压力，其数值可达30MPa (大于混凝土的抗拉极限强度)使混凝土保护层沿 着锈蚀的钢筋形成裂缝(俗称顺筋裂缝)。这些裂缝进一步成为腐蚀性介质渗入钢筋 的通

4、道，加速了钢筋的腐蚀。钢筋在顺缝中的腐蚀速度往往要比裸露情况快，等到混 凝土表面的裂缝开展到一定程度，混凝土保护层则开始剥落，最终使构件丧失承载能 力。在通常情况下，混凝土空隙中充满了由于水泥水解时产生的氢氧化钙饱和溶液， 其碱度很高，pH值在12以上。钢筋在高碱度的环境中，表面沉积一层致密的氢氧化 铁薄膜，而转入钝化状态，即使有空气和水分进入，也不可能导致钢筋的腐蚀。当混 凝土受到外部因素作用而使混凝土的液相碱度降低时，钢筋由钝化状态转化为活性状 态，此时若有空气和水分进入，钢筋便开始生锈。造成混凝土液相碱度降低的原因， 一般说来是由于酸性气体与混凝土中氢氧化钙作用的结果。酸性气体沿着混凝土

5、中的 空隙或裂缝，从外部逐渐向内部渗透，与混凝土空隙中的氢氧化钙溶液产生中和反应， 大大降低了混凝土空隙中氢氧化钙的浓度。空气中的二氧化碳属于酸性气体，它与混 凝土中氢氧化钙作用（俗称碳化作用），其反应式如下：Ca （OH） 2 + CO2-CaCO3+H2O生成的碳酸钙为微溶的化合物，其饱和溶液 pH 值为 9，远远小于钢筋保持钝化状 态所要求大于11.5的数值。其它酸性气体如SO2、H2S、HCl、NOx也可以与混凝土中 氢氧化钙作用（称为混凝土的中性作用），但它们对钢筋的腐蚀，除了使钢筋成活化 状态外，还与它们中性化后生成的盐类的性质、种类有关。某些卤离子（如Cl-、I-、Br-）对钝化

6、膜有特殊的破坏作用。它们在钢筋保护层 不被碳化或中性化的情况下也可以破坏钢筋钝化膜，使腐蚀过程得以进行。氯离子是 这一类离子中最常遇到的。氯离子半径很小，穿透力强，很容易吸附在钢筋阳极区的 钝化膜上，取代钝化膜中氧离子，使钢筋起保护作用的氢氧化铁变为无保护作用的氯 化铁。氯化铁的溶解度比氢氧化铁的溶解度大得多。由于氯离子到达钢筋表面的不均 匀性，特别是氯离子作用在钢筋局部区域时，则局部区域为阳极，形成了大阴极小阳 极的腐蚀。这种坑蚀或局部腐蚀对结构的危害较大。影响混凝土中性化（包括碳化）速度的因素很多，但主要的因素是混凝土的密实 度，即抗渗性能。混凝土愈密实，即抗渗性能愈高，则外界的气体只能作

7、用于混凝土 表面，向内部渗透比较困难。影响混凝土密实度的主要因素是混凝土的水灰比和单位 水泥用量。水泥品种对混凝土的中性化速度有一定的影响；不同品种的水泥，因其掺 合料的品种及含量不同，水解时生成的碱性物质数量不同，使混凝土的中性化速度也 就不同了。普通硅酸盐水泥的熟料含量多，掺合料的含量一般不大于 15%，其碱度比其它品 种的水泥高，中性化速度相对的要慢。火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤 灰硅酸盐水泥，由于掺合料中的活性氧化硅与水泥熟料中水解时产生的氢氧化钙结 合，从而降低了混凝土孔隙中的液相碱度，加快了碳化或中性化的速度。2、方案编制依据： 国家及当地的现行设计及施工验收规范、质量

8、评定标准等文件和有关 规定； 建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001 混凝土结构加固技术规范CECS 25:90建筑抗震加固技术规程JGJ116-98 现有建筑抗震鉴定及加固规程DGJ08-81-2000 混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2004 碳纤维增片材加固混凝土结构技术规程CECS 146:2003 建筑结构加固工程施工质量验收规范(GB 50550-2010) 工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-95 建筑防腐蚀工程施工及验收规范GB50212-91现场初步调查收集资料。三、碳纤维加固方案：1、加固所用碳纤维布及各项指标按下表采用。3.2.2 碳纤维片材的主要力

9、学性能指标要求.表3.2.2碳纤维片材的主要力学性能指标性能项1;碳纤维布碳纤维板抗拉强度标准值f五3000MPa2000MPa弹性模債E:f$2. lX105MPa孑 L 4X105MPa伸长率;孑 1. 5%1. 5%碳纤维布的物理力学性能碳纤维布配套用胶按施工工艺及功能分为底层树脂(底胶)、找平材料及浸渍树脂三种，其主要成分的物理力学指标见下表。表3, 3. 2-1底层树脂性能指标性能性能指标要求试验方社疋拉粘结强度2. &MPa且不小于被轴固混凝.抗拉强度的标准價扎隔录人表3. 3. 2-2找平材料性能指标性能性能指标要求试验方法正拉粘结强度参凰別航且不小于被加固混凝止抗拉强度的标淮值

10、見附录A表3. 3. 2-3浸喷树脂和粘第树脂性蹩指标性能性能指标要求试验方法拉伸剪切强度GE 7124-86拉伸强度SOiPaGB/T 2568-1995斥缩强喪70MPaGB/T 2569-1995弯曲强限4OSFaGB.- T 2570-1995正拉牯第强度K 5SPa且不小于坡ilU固混凝土抗拉强度的标准值件附录札弹性模迂1500MPaGB.;T 256S-1995伸长率1.带GB/T 2568-1995环氧树脂是一种多功能碳纤维加固补强用粘结剂，可直接作为底层树脂、找平材 料、浸渍树脂使用。底层树脂是碳纤维布加固补强用底层树脂。它涂布在被加固的结构表面，显著提 高基面强度及其与加固材

11、料的粘结性。找平材料与石英砂或高强白水泥等按比例混合，配置成加固用找平树脂，用于找 平凹凸不平的表面和修补脱落的部分。浸渍树脂对碳纤维布具有良好的渗透性和粘结性，适用于建筑物和土木加固。2、施工要求及安全措施1) 基底处理2) 混凝土表层出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大 的面积的劣质层在凿除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。3）裂缝部分如有必要应首先进行封闭处理。4）用混凝土角磨机、砂纸等工具去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面 的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并 打磨成圆弧状（R$20mm）。5）用吹风机将混凝土表面清理干净并

12、保持干燥。6）涂底胶A. 按主剂：固化剂=4:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用电动搅拌器均 匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。B. 用滚筒刷均匀涂沫于混凝土表面，等胶固化后（固化时间视现场气温而定，以 指触干燥为准），再进行下一步施工。C. 施工现场严禁出现明火，注意通风。D. 用找平材料找平E. 混凝土表面凹陷部位及模板接头出现高度差的部位要用找平材料填平，尽量减 少高度差，使混凝土表面平滑，以利于粘贴碳纤维布。F. 转角的处理也应用整平材料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于 20mm。 7）粘贴碳纤维布A. 按现场实际的尺寸裁剪碳纤维布。B. 调配、搅拌粘贴树脂，然

13、后均匀涂抹于所要粘贴的部位，在混凝土搭接、拐角 等部位要多涂抹一些。C. 粘贴碳纤维布，在确定所贴部位无误后剥去离型纸，用特制的滚子反复沿纤维 方向滚压，去除气泡，并使粘贴树脂充分浸透碳纤维布。D. 多层粘贴应重复上述步骤，待纤维表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴。E. 在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹一层粘贴树脂。如有需要，表面增加撒一 层绿豆砂以便后期粉刷F. 施工工序：混凝土基面打磨一涂底层树脂一用找平材料找平涂浸渍树脂一贴 贴碳纤维在碳纤维布表面涂抹浸渍树脂3 、施工质量标准及验收方式3.1 在开始施工之前，应确认碳纤维片材及配套树脂类粘结材料的产品合格证， 产品质量出厂检验报告，各项

14、性能指标应符合本规程第 3.1 节、第 3.2 节、第 3.3 节规定的要求。3.2 采用碳纤维片材及配套树脂类粘结材料对混凝土结构进行加固修复时，应严 格按规程有关条款进行各工序隐蔽工程检验与验收。如施工质量不能满足规程有关条 款要求时，应立即采取补救措施或返工。3.3 碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量，位置偏差应不大于 l0mm。3.4 碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材 表面的方法来检查，总有效粘结面积不应低于 95%。当碳纤维布的空鼓面积小于 10000mm2 时，可采用针管注胶的方式进行补救.空鼓面积大于 10000mm2 时，宜将空 鼓处的碳纤维片

15、材切除，重新搭接贴上等量的碳纤维片材，搭接长度应不小于 l00m。四、安全管理1 、安全目标a. 杜绝一切重大事故b. 争创无事故工程2 、安全体系a. 在甲方安全体系的监督下，建立以项目经理为首的安全领导小组，有组织、 有领导的开展安全管理活动。b. 各部门必须职责分明，责任到位。 项目经理对整个加固工程安全全面负责，是项目安全管理的第一责任人。 各级职能部门、人员，在各自业务范围内对实现安全施工的要求负责。 全员承担安全施工责任，建立安全施工责任。c按班组配备专职安全员。d. 接受建设方及相关单位对整个加固工程安全管理进行监督管理。3 、安全措施a. 为了增强施工人员的安全施工意识，提高安全施工知识，有效的防止施工人 员的不安全行为，减少人员的失误，进入现场的管理及施工人员应进行上岗前的安全 教育。b. 一切管理操作人员应具有基本条件与较高素质： 具有合法的劳动手续 身体素质良好 具有适于不同层次操作所必须的文化 “三工”人员进入现场前必须进行三级安全教育。4 、施工现场安全管理措施a