谈碳纤维加固技术在旧楼结构改造中的应用

张 军 芳

(太原高新置业有限公司，山西 太原 030001)

·结构·抗震·

谈碳纤维加固技术在旧楼结构改造中的应用

张 军 芳

(太原高新置业有限公司，山西 太原 030001)

结合某旧楼工程的实际情况，对某承载能力进行了结构试验，并依据结构检测结果，探讨了结构的加固方案及处理范围，阐述了碳纤维布加固的具体要求与操作要点，指出碳纤维布加固效果好，耐腐蚀性强，可延长旧楼的使用年限。

旧楼，承载能力，碳纤维，加固技术

随着我国经济的高速发展，建筑企业的生产能力进一步得到释放，但是由于我国部分楼房或者工业厂房结构的变化，还有一些达到使用年限的建筑物，部分构件锈蚀，承载能力降低的房屋也需要进行加固处理。与一般的加固工艺相比较，碳纤维布进行加固的技术具有节能、环保、工期较短，费用较低，操作方便而且加固效果良好等特点，因此被广泛地运用到结构加固当中，本文结合部分工程实例的结构加固方法，对旧楼结构的改造应用进行了探讨。

1 旧楼的工程概况

要对碳纤维加固技术进行探讨，必须通过对新的加固以后的结构与加固之前的结构进行对比，然后查看加固以后受力性能的提高，对于加固措施以及方法进行科学的分析以及判断，并最终得出加固的结论，另外还可以通过多个加固的方案进行比选，选择出最合理，最经济，性价比最高的加固方法，因此本文通过一个实际的案例，对于碳纤维加固的方法进行了从方案，方法以及加固效果方面的探讨，对该方法进行了总结。某建筑结构原来的用途为工业用楼，现在拟对其进行结构加固与改造，使得其能够满足容量大约为1 000 t的冷库的承载能力使用，该楼房的结构为现浇混凝土框架结构体系，每一层的楼板都采用混凝土结构楼板，板厚为10 cm，混凝土强度为C25，钢筋强度为HRB335级，并打入预制混凝土管桩，该房屋的建筑面积约为3 600 m2，地上层数为5层，地下1层。该结构混凝土梁的尺寸均在受力范围之内，而且柱子的尺寸与混凝土强度均可以满足受力的需求。

2 旧楼承载能力结构试验

在编制旧楼的加固设计方案之前，应当先对楼体的结构现状与性能进行测试与检验。考虑到结构的基本技术要求，检验的经济性与时间指标，确定检验房屋混凝土结构的三项指标。即混凝土结构中混凝土强度的检验，包括钢筋混凝土柱、钢筋混凝土梁与钢筋混凝土板；结构中钢筋混凝土碳化深度的检验，包括钢筋混凝土柱、钢筋混凝土梁与钢筋混凝土板；以及对混凝土结构的钢筋锈蚀程度进行检验，包括钢筋混凝土柱、钢筋混凝土梁与钢筋混凝土板。检测的时候应当先把混凝土构件表面抹平，除去灰尘，杂物等可能会影响结构强度结论的物体，然后采用回弹仪进行测区的划分，对于不同的构件，应当单独划分检验批进行回弹检测，必要的时候还应当在测区进行钻芯检测，用钻芯的强度对混凝土回弹的强度来进行修正，得到最符合的结果。此外还应当对于不同的混凝土测区进行碳化深度的检测，因为不同的碳化深度对于检测出来的检测值有一定的影响，会减少回弹值，因此必须进行准确的检测。

3 旧楼结构的检测项目结果

1)对旧楼的结构混凝土强度进行检验，检测的结果显示，该建筑结构混凝土的抗压强度能够满足原有设计当中C30的要求，只要一个楼板上的一个采集点数据有稍许偏差，就不能满足原有的结构设计强度。因此在结构的计算与加固设计当中，混凝土的强度都应当采用原有的设计强度进行。柱的强度为C25，梁和板的也一样，因为回弹值满足原有设计的要求，因此不需要对强度进行折减。

2)对结构混凝土的碳化深度进行检测的结果显示，混凝土结构的碳化深度已经比较深，而且发展比较迅速，由于混凝土碳化的加深，混凝土将失去碱性，对于钢筋的保护很不利，也会影响到结构的耐久性，因此根据该检测项目的检测结果，对楼体进行整体加固改造需要进行一定程度的技术处理，保护结构不被侵蚀，保证在将来的结构使用过程当中，该结构的碳化能够得到合理的发展。

3)对混凝土结构的钢筋侵蚀程度进行检测的报告显示，该建筑结构的钢筋混凝土的钢筋的锈蚀已经有了一定程度的发展，但是锈蚀的情况并不是很严重，侵蚀的深度以及面积都没有达到钢筋原有直径的1/10，因此受力性能尚且满足要求，这也与钢筋混凝土的碳化报告相互印证，相互作为对方的处理依据，因此在改造的设计方案当中应当考虑如何防止与延缓混凝土当中钢筋的锈蚀发展。

4 加固方案的选择与加固处理的范围

1)对于构件表面的保护层应当采用M10的水泥砂浆进行修补处理，并且采用具有自动压力注浆的技术修补产生了裂缝的混凝土结构构件，所使用的浆体当中应当适当掺入102胶。因为混凝土的构件如果产生了裂缝，光是采用同等强度的混凝土材料进行修补是不行的，虽然暂时能够形成强度，但是如果没有胶的话，所浇筑的混凝土之间的粘结性不足，一旦形成了强度，就会自己掉下来，影响修复以后的效果。

2)对于在梁底和板底所发现的混凝土结构裂缝，采用粘贴碳纤维布的方法进行构件的加固和处理。对于在梁和板上部发生的垂直或者倾斜的裂缝，对构件的抗弯与抗剪性能造成一定影响的裂缝，也采用碳纤维布进行构件的加固和处理。在进行碳纤维加固之前，应当对于碳纤维的强度进行计算，并设计碳纤维布的尺寸，数量等等，确保加固以后的受力性能能够满足之后在使用当中的要求。

3)对于原梁上产生的斜剪切裂缝，也采用粘贴碳纤维布以及U形卡的方式进行加固，出现裂缝的主次梁节点也采用粘贴碳纤维布以及U形卡的方式进行加固。因为U形卡可以承担在结构体系当中传递过来的剪力，相当于在梁体内部增设了一部分箍筋，起到抗剪的作用，因此增加U形卡对于增加混凝土的强度是有很强的意义的，也是加固当中不可缺少的一部分。

5 加固所采用的材料

1)在结构的加固方案当中应当采用的材料抗拉强度的标准值不应当小于3 000 MPa，厚度应当达到0.11 mm，伸长率应当不小于1.6%，其他的材料指标也应当符合《碳纤维片材加固的混凝土结构技术规程》当中3.2节的相关的要求。在进场之前，施工单位应当对于进场材料的合格证以及检测的报告进行检查，质量必须能够符合相关的要求才能够进场，而且还应当进行抽样复检，坚决把不合格的材料排除出施工场地之外。

2)对于配套的树脂类粘结的材料，应当采用聚丙烯材料抗拉强度不小于12的小丝束的碳纤维的片材进行处理。这样的材料具有抗拉性能较强的特点，运用到加固当中能够极大地增加结构的强度，在这种材料的作用下，产生裂缝或者强度不足的构件，都能够满足具体的抗拉强度的要求，极大地增加了建筑结构的耐久性能。

3)所采用的结构材料，钢筋混凝土等都应当满足国家现行规范的要求，钢筋强度不小于HRB335,混凝土强度不低于C30的要求，水泥砂浆强度不小于M7.5。这样的强度经过了大量的试验论证，地下部分采用M10的水泥砂浆作为防潮，如果强度不足，则应当对于承重墙体进行承载力的试验与计算，直到承载能力与抗剪能力能够满足相关的要求。

6 碳纤维布进行加固的具体要求

在加固之前应当首先对混凝土构件的表面进行处理，清理掉混凝土构件表面的装饰层，露出结构层，使得构件表面能够进行下一步的操作。清理掉以后应当对混凝土的表面进行压光操作，这样能够方便涂抹砂浆层，并经过找平，露出结构层是因为装修层必须附着在结构层上，才能够满足其受力的要求，因此必须对表面进行处理。加固完成以后按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》进行相关的验收与检验，在碳纤维布的加固过程当中，由于碳纤维导电，因此在施工的过程当中还应当远离电气设备，防止在安装的过程中由于碳纤维布的导电造成人员的受伤甚至死亡。施工时应当对每一层隐蔽工程进行验收，只有当上一道工序能够满足施工要求的时候方才可以转入下一道工序的施工，如果上一道工序不满足施工的需求，则应当马上进行整改，直到合格才可以进入下道工序，否则严禁进行验收。

7 结语

作为一种新的加固技术，碳纤维布的加固技术在混凝土结构的加固当中得到了广泛的应用，碳纤维布的作用机理主要是分担钢筋的受力，提高混凝土构件的抗弯抗剪性能，碳纤维布的优点是施工比较简单，人工费用较低，工期较短也比较经济，加固的效果很好，而且具有非常好的耐腐蚀性能，不需要另外进行维护，因此，由于该性能，碳纤维的运用越来越广泛，本文通过一个工程当中碳纤维布加固的应用对碳纤维加固技术在旧楼改造中的应用进行了简要的介绍，希望能够给广大同行一点指引。

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Discussion on the application of carbon fiber reinforcement technology in old building structure transformation

Zhang Junfang

(TaiyuanHigh-techRealEstateLimitedCompany,Taiyuan030001,China)

Combining with the actual situation of an old building project, this paper made structure test to its carrying capacity, and based on the structure test results, discussed the structure reinforcement scheme and process range, elaborated the specific requirements and operation key points of CFRP reinforcement, pointed out that the CFRP reinforcement had good effect, strong corrosion resistance, could prolong the building service life.

old building, bearing capacity, carbon fiber, reinforcement technology

2015-09-14

张军芳(1972- )，女，工程师

1009-6825(2015)33-0034-02

TU318

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