开展QC活动提高碳纤维加固一次粘贴合格率

王丛辉，梁伟，郭广林，于海奇

（中建八局第二建设有限公司，济南 250014）

1 工程概况

某幼儿园改造项目，地上4层，其中1层层高3.6 m，2层层高3.8 m，3层、4层层高3.6 m，女儿墙高及建筑高度维持原建筑高度。原结构始建于2001年，由于功能布局发生调整，原教室房间面积较小，已无法满足教学需要，故对房间布局进行了重新分割，经结构分析计算，现状结构无法满足调整后承载力要求，且房屋综合抗震能力及变形不符合现行国家规范要求，故对本工程进行加固处理。

为达到结构补强目的，对水平受力构件，拟采用高强度Ⅰ级碳纤维布（300 g/m2）对楼板、梁进行加固处理。碳纤维布加固工程量约990.33 m2。粘贴纤维复合材加固，即用胶黏剂将碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等复合纤维布粘贴于构件表面，以达到提高构件正截面受弯、斜截面受剪以及位移延性的目的，利用材料的抗拉性能来增加构件抗弯和抗剪能力。

碳纤维片材采用高强度Ⅰ级碳纤维布，单层设计厚度为0.167mm，单位面积质量为300 g/m2；抗拉强度标准值≥3400MPa；弹性模量≥230 000 MPa，伸长率不小于1.6%。必须保证碳素纤维材料中的纤维为连续纤维，如在承重结构加固作业中使用碳纤维，需选择聚丙烯腈基12k或以下的小丝束纤维，不能采用通过预浸法制作而成的碳纤维织物。纤维复合材抗拉强度标准值按照置信水平0.99、保证率95%的标准来确定。

选择经过专门调配的改性环氧树脂胶黏剂作为黏结纤维复合材的胶黏剂，承重结构加固工程中不得使用不饱和聚酯树脂和醇酸树脂作为胶黏剂[1-2]。

碳纤维加固工艺流程：表面处理→涂刷底层胶→修补找平→胶料配制→粘贴碳纤维→表面防护处理→检验。

1）准备工作：首先清洁表面，具体应将存在于粘贴处混凝土表面的浮浆、油污等杂物清除干净，如存在蜂窝或裂缝问题，需采取修补措施，露出结构本体后吹净，擦除碳纤维材料表面浮灰。然后将根据一定比例制成的底胶涂在表面上，应保证涂抹均匀。

2）修补找平：上述工作完成后，如混凝土表面存在凹凸现象，则用修补胶进行修补找平。

3）胶料配制：严格根据事先确定的比例制作黏结胶，首先甲、乙两组分开搅拌，再将两者混合并搅拌。

4）粘贴碳纤维：根据设计尺寸裁剪碳纤维，然后把调制均匀的黏结胶均匀涂抹在混凝土表面，在此基础上敷设碳纤维，再通过滚筒沿着碳纤维方向反复滚压，让黏结胶浸透纤维中。

5）表面防护：按要求做好表面防护工作。如果需要粉刷保护，在面涂层进行拍砂处理，但该项工作不能对已粘贴的碳纤维造成不良影响。

6）检验：粘贴碳纤维施工结束且呈固化状态后，检查粘贴处的密实度，如有粘贴部位不符合要求，需采取修补措施。

2 立项理由

1）新工艺、新技术：随着时间的推移，老楼改造加固项目越来越多。碳纤维布加固技术是一种新型技术，与其他传统加固技术比较，不仅作业方便，而且加固效果好。

2）碳纤维加固工程量大，需要规避质量风险：本工程碳纤维布结构加固工程量为990 m2，若粘贴合格率较低，对安全存在较大隐患。

3）社会效益需要：安全改造加固项目为省级重点幼儿园，项目被列为省民生工程，社会关注度高，因此，对重点工序的质量控制是项目总体质量把控的重点。

项目管理人员均为第一次接触该施工技术，尚无相关经验可参考借鉴，为此，项目部成立了QC小组，对如何提高碳纤维布加固一次粘贴合格率进行研究。

3 现状调查

QC小组对已施工完毕的东教学楼3层南端底板碳纤维布加固部位施工质量进行现场调查、实测和数据统计，针对碳纤维布空鼓部位共计检查50个点位，存在主要问题的点10处，合格率80%。QC小组针对排查出的问题召开碳纤维施工质量专题研讨会，对调查数据进行整理归纳，制作出如表1所示的调查统计表。

麦芽汁培养基初始pH对Y17aM3生长的影响结果如图10-b。当pH为3.5～5.5时，Y17aM3的生长随初始pH的增大而逐渐加快；当pH=5.5时，Y17aM3生长最快；当pH＞5.5时，Y17aM3的生长明显减慢。因此，Y17aM3的最适生长pH为5.5。

表1 碳纤维布一次粘贴合格率现状调查表

依据东教学楼南段碳纤维布粘贴合格率调查表，得出结论：（1）基层清理不干净；（2）用胶涂抹量不足。以上质量缺陷频率合计达到80%，是影响碳纤维布粘贴施工质量的主要问题，应作为QC小组本次活动的主要任务重点加以解决。

4 设定目标

根据碳纤维一次粘贴合格率现状调查表分析得出，只要将“基层清理不干净”“用胶涂抹量不足”两个质量问题解决90%，则合格率将提高至:1-[（10-8×90%）/50]×100%=94.4%。

因此，QC小组一致决定活动目标确定为“将碳纤维布一次粘贴合格率由80%提高至94.4%”。

5 原因分析

为了解决根本原因，QC小组召集全体组员开专题讨论会，针对实际情况，围绕基层清理不干净，用胶涂抹量不足的问题，通过“头脑风暴法”，从“人、机、料、法、环、测”6个方面进行深入的分析、讨论，并绘制关联图如图1所示。

图1 要因分关联图

影响碳纤维粘贴合格率的因素主要有两项：基层清理不干净、用胶涂抹量不足。其中基层清理不干净主要原因有角磨机无法完全清除混凝土面层老旧结构层、施工后未进行及时保护、清理干净的基层由于工序间歇时间长或未采取保护而再次被污染等。用胶涂抹量不足主要原因有管理人员质量把控意识差、原材料质量不佳导致不易拌和均匀、施工工具选择不当导致黏胶不能均匀涂抹、工程量计算错误导致胶量未计算准确等。

经QC小组调查与讨论分析确认，施工间歇时间不满足施工要求、黏胶涂抹不均匀、用胶涂抹量不足，这3个要因是造成碳纤维布粘贴施工出现空鼓现象的主要原因。

6 制定对策

针对碳纤维布粘贴施工合格率低的3个因素，遵循5W1H原则，5W1H分析法即：对选定的对象从原因（Why）、对象（What）、地 点（Where）、时 间（When）、人 员（Who）、方 法（How）6个方面提出问题进行思考[3]，研究对策、制定目标、采取措施、专人负责，具体如表2所示。

表2 对策表

7 对策实施

针对要因1：施工间歇时间长

2）增加施工人员，合理安排工序。基层验收合格后，尽快进入下一道工序施工。活动小组经过讨论，当天清理完成的基层需完成碳纤维布粘贴；并由项目专业工程师与质量工程师监督，确保施工完成。

针对要因2：黏胶涂抹不均匀

因刷子无法将黏胶均匀涂抹在基层。QC小组经过讨论，使用棉滚筒刷进行黏胶涂抹，并由项目质量工程师验收监督，确保黏胶均匀涂抹在基层。

针对要因3：用胶涂抹量不足

因未计算工程量，根据经验拌和黏胶，导致部分基层涂抹黏胶数量不足。QC小组经过讨论，精准计算当天清理完成的基层面积，计算黏胶使用量，均匀涂抹至基层；并由项目质量工程师验收，确保措施实施效果。

8 效果检查

项目部对东教学楼3层南段板底碳纤维布粘贴空鼓情况进行检查，共有碳纤维布105处，实测50个点，合格48个点，不合格2个点，合格率为96%。经总结所有问题，与开展QC小组活动前的检查情况相比较，具体情况见表3。

表3 对策实施前后检查数据对比表

通过本次QC小组活动，本工程碳纤维布粘贴施工一次合格率由活动前的80%提高到96%，有效提高了施工质量，节约了工期，减少了工程维修费用，取得了显著成效，并获得2项省级QC成果。

9 结语

通过本次QC小组活动，发挥了其作为技术规范在实际应用中的作用，满足了质量管理的需要，较好地解决了碳纤维布粘贴施工问题。为了巩固和提高所取得的成绩，特制定了以下措施：（1）将这次QC小组活动经验形成纪要，可为后续QC小组活动提供参考。（2）在今后的项目中推行已证明有效的方法。（3）对过程中使用的新工具进行记录总结。

活动前碳纤维布粘贴施工质量问题较多，合格率仅为80%，经QC小组活动后合格率达到96%。通过本次QC小组活动，成功提高了项目后期楼地板施工一次性合格率，降低了后续返工维修的风险，间接减少了返工维修费用，缩短了工期。

通过QC小组活动，培养了数名质量管理能手，通过团队协作实现了既定质量目标，增强了团队精神，提高了项目部通过QC小组活动解决问题的专业能力和质量意识。