碳纖維復合材料在混凝土結構加固中的技術探討
發布時間: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構。由于使用年限過長,混凝土構件出現表面開裂現象,曾用環氧砂漿修補過。但近年來逐漸發現其梁、柱均發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,還發現梁、柱上多處鋼筋暴露且銹蝕嚴重。
二、檢測與計算結果分析
l、檢測結果。
通過檢測和檢查發現,混凝土框架梁、柱現有強度為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、計算結果。
荷載由原有設計院提供,其它荷載值按照現行規范,利用PKPM結構計算軟件計算結果表明,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,且不能滿足現有抗震規范要求;框架梁的撓度可以滿足現行規范要求;框架梁的裂縫寬度不能滿足現行要求。
3、分析與結論。
此廠房長期處于震動和污染環境,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,給框架結構造成很大的危害。
通過上述分析可以得出該結構主要存在兩大問題:
一是部分構件承載力不能滿足現行規范要求;二是腐蝕問題影響了結構的耐久性。針對這個問題,需對結構進行補強加固和修補。
三、加固方案選擇
根據計算及檢測結果,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,對原結構影響較大,施工周期長。考慮到廠方要求加固施工過程中不能停產,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,但現場條件復雜,施工作業困難,而且該廠房處于腐蝕環境中。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構的耐腐蝕性及耐久性.c、自重輕(約200~m:),基本不增加結構白重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,適用范圍廣.d、施工簡便(不需大型施工機構及周轉材料),易于操作,經濟陛好;e、施TT期短;f、用于補強加固時對原結構幾乎沒有影響,加固修補效果及耐久陛好,可以大大提高被加固構件的抗彎、剪、扭、拉承載力和抗震J勝能,增強構件的延性和剛度,改善構件的受力性能等。
經過分析比較,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,沿柱主軸垂直方向加密粘貼玻璃纖維布;在梁柱節點處,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,沿梁主軸垂直方向加密粘貼玻璃纖維布。