本发明涉及建筑物加固技术领域,尤其涉及一种水下粘贴纤维复合材料加固的施工工法。
背景技术:
粘贴纤维复合材加固法是指采用结构胶粘剂将纤维复合材粘贴于原构件的混凝土表面,使之形成具有整体性的复合截面,以提高其承载力和延续性的一种直接加固方法。该方法由于具有轻质高强、施工简便,且加固后基本不增加原构件重量,不影响结构外形等优点,广泛应用于混凝土结构加固。
现行的施工规范gb50550-2010《建筑结构加固施工质量验收规范》提供了针对常规干燥环境混凝土外粘纤维复合材加固的施工方法,但对处于水环境的水工混凝土如何粘贴纤维进行加固,却并未涉及。
现有技术提供的水下结构胶虽然可以在水下实现固化,但对于水下施工,由于水介质的阻隔,结构胶的涂抹性、施工性变差,水下施工往往难以进行,因此大多数水下加固工程往往需要围堰,排水,等结构干燥后才能进行加固施工,施工周期长,施工成本高。对于在水下进行的粘贴纤维加固施工,如何保证水环境施工时结构胶能够充分浸透纤维,如何保证纤维复合材与混凝土的有效粘贴面积,如何保证纤维复合材料与混凝土的粘结强度,一直是现有技术的不足。
例如专利cn110284538a碳纤维布加固水下桩基全自动施工机,该发明提供了一种全自动施工机,该施工机通过外部固定防水模块固定在桩基上,然后通过抽水模块抽干水,然后内部旋转升降施工模块实现自动在桩基表面进行烘干、整平、刷胶、粘贴碳纤维布施工;简单概括就是提供一种设备,达到自动化围堰抽水,烘干基面,粘贴碳纤维布加固施工的目的;但该发明需要上大型设备,操作复杂,耗时长,资金投入大。
例如专利cn109024314a一种水下钢制构件碳纤维维修加固方法,该发明配制了水下环氧胶粘剂作为补强胶粘剂,在水下粘贴碳纤维布,实现加固水下钢制钢材的目的,该发明想法虽好,却忽略了在有水环境,结构胶的涂抹性以及施工性差,对碳纤维布的浸润性以及基面的粘结效果会很差,往往施工困难,大面积施工难以推广进行,且加固达不到预期的效果。
例如专利cn103397657a纤维复合材料加固水下结构的方法,该发明提供了一种水下结构的纤维加固方法。但该方法并不具备明显的实质性以及可实施性,例如该发明中描述将涂抹好树脂胶的纤维复合材料环向粘贴在待加固水下结构的破损修复处表面,众所周知,浸透胶液的纤维布很软,在转移以及水下粘贴时,极易打卷,出现褶皱,无法保证碳纤维布准确有效的实现粘贴,基于这一点,专利表述太过含糊,针对施工方法的描述可实施性差;进一步讲,在水下将碳布粘贴于混凝土表面,由于水介质的阻碍,浸胶的碳布与混凝土粘结能力极差,基本不能形成有效的粘附,而该方法也并未提及相应解决方法,水下水流晃动,碳布易出现掉落,施工无法正常进行,在这一方面,该专利的可实施性差。
总结现有技术,存在以下的不足:虽有可以水下固化的结构胶,但缺乏准确且详细的水下粘贴纤维复合材加固的施工方法,来保证水下粘贴施工稳定可靠的进行,来保证施工质量满足gb50550-2011验收标准。
技术实现要素:
鉴于水下粘贴纤维复合材料加固施工现有技术的不足,本发明提供了一种水下粘贴纤维复合材料加固的施工工法。该工法不需要围堰排水,即可实现水下粘贴施工施工;本发明提供的施工方法,针对关键施工步骤,有特定的核心控制点,而且针对每个施工步骤,本申请均规定了相应的施工质量检验,以确保施工按施工工法进行,施工质量满足国标要求。
本发明提供的一种水下粘贴纤维复合材料加固的施工工法,其特征在于,包括水下结构粘贴纤维材料加固施工工艺、施工过程控制及施工质量验收,详细的所述施工工法包含以下三部分:
第一部分:混凝土基面处理施工及过程控制
1)混凝土基面处理施工
混凝土基面修整:根据设计图纸确定待进行施工的混凝土部位,定位标记,潜水员下水,用高压水枪清洗标记区域混凝土表面的青苔、污泥等水生生物及杂物;再用气动打磨机磨掉混凝土表面的酥松层,直至露出坚实的混凝土层;
混凝土基面修补找平:对已经过修整露出坚实的混凝土层的基面,应进一步按照设计要求修补找平,并采用水下修补找平胶对较大孔洞、凹面、露筋等缺陷进行修补、复原;具体方法是:用铲刀将水下修补找平胶刮涂到有缺陷的混凝土表面,每次修补厚度不超过20mm,若待修补部位较深,则需分层涂抹修补找平胶进行修补,分层修补时,应待上一层修补找平胶涂抹24h后再进行涂抹修补;对有段差、内转角的部位应抹成平滑的曲面,对构件截面的棱角,应打磨成圆弧半径不小于25mm的圆角;
2)混凝土基面处理过程控制
控制要求:待施工区域混凝土基面应彻底修整,修补找平;
检查数量:全数进行检查;
检验方法:观察、触摸,并辅以圆弧样板检查;
第二部分:粘贴纤维材料施工及过程控制
1)粘贴纤维材料施工
铺设浸胶用平板:在无水位置铺设浸胶用平板,浸胶用平板应是表面光滑、平整无杂物的板材;
铺展脱模布:在铺设好的浸胶平板上铺展脱模布,脱模布的长宽应比纤维织物设计尺寸的长宽各大10-15cm;
纤维织物裁剪:按设计尺寸裁剪好纤维织物,裁剪好的纤维织物严禁折叠;
配置水下纤维浸渍胶:按水下纤维浸渍胶的使用比例配胶,胶液应搅拌混合充分,各部分颜色均匀一致;
预浸胶纤维织物:用滚刷将配置好的胶液均匀涂抹于铺展好的脱模布表面,胶液在脱模布表面应涂抹充分且到位;然后将裁剪好的纤维织物敷在涂好胶液的脱模布上,纤维织物在脱模布上应充分展平,不得有褶皱,沿纤维方向,先使用塑料刮板将纤维织物刮平,再用滚刷沿织物的纤维方向在碳布上多次滚压,使胶液充分浸透纤维织物,保证纤维织物在脱模布上铺层均匀,无鼓包气泡发生;上述步骤执行到位后,用滚刷蘸胶,在纤维织物表面再涂刷一层胶液,涂抹均匀到位,然后在纤维织物表面铺张一层塑料胶膜,然后沿着纤维方向,把预浸好胶液的纤维织物卷成卷备用;
粘贴纤维织物:装备有潜水装置的施工人员携带卷好的预浸胶纤维织物,潜水到待粘贴位置,撕开卷好的预浸胶纤维织物一端的胶膜,采用类似于手机贴膜的方法,将成卷的纤维织物慢慢卷开,逐步粘贴到待加固混凝土基面上,注意边贴纤维织物边用刮板沿纤维方向刮压,挤压排尽纤维织物与混凝土基面之间的水;纤维织物粘贴完成后,等待24h,再撕下纤维织物表面的脱模布即可;多层纤维织物的粘贴,应待上层织物表面的脱模布撕下后,重复上述单层纤维织物粘贴步骤即可;
2)过程控制
控制要求:需严格按照上述纤维材料粘贴施工方法进行施工;
检查数量:全数进行检查;
检验方法:由监理人员全环节进行监督检查,并签字确认;
第三部分:施工质量验收
验收项目
1)纤维材料有效粘贴面积检验:用锤击法或其他有效的探测方法来检测纤维材料与混凝土之间的粘结质量,要求根据检查结果确认的总有效粘结面积不应小于总粘结面积的95%;
控制要求:严格进行纤维材料有效粘贴面积检验;
检查数量:全数进行检查;
检验方法:检查检验报告及处理记录;由监理人员全环节进行监督检查,并签字确认;
2)测试纤维复合材与混凝土基材的正拉粘结强度,进行见证抽样检验,其检验结果应符合gb50550-2010表10.4.2合格指标要求;若不合格,应揭去重贴,并重新验收;
控制要求:严格进行纤维复合材与混凝土基材的正拉粘结强度见证抽样检验;
检查数量:按gb50550-2010附录u进行;
检验方法:检查检验报告及处理记录;由监理人员全环节进行监督检查,并签字确认;
优选的,所述水下修补找平胶是卡本科技集团股份有限公司提供的可正常水下使用固化的水下修补找平胶,所述水下修补找平胶是a、b双组分,使用比例a:b为2:1。
优选的,所述水下纤维浸渍胶是卡本科技集团股份有限公司提供的可正常水下使用固化的水下浸渍胶,所述水下浸渍胶是a、b双组分,使用比例a:b为10:(0.5-0.7)。
本发明提供的施工工法取得的有益效果如下:
1、相比于传统的围堰排水,本发明提供的施工工法简单可行,经济效益好;
2、相比与现有不成熟的水下粘贴纤维的施工方法,本发明提供的施工工法,施工工艺清晰完整,施工控制点把控严格,施工质量验收全面到位;本发明提供的施工工法可实施性强,施工质量验收有保障。详细的阐述如下:
(1)本申请提供的施工工法,解决了现有技术水下粘贴纤维织物施工困难的问题。
浸渍胶胶液是具有较好流动性的液体,由于水介质的阻碍,在有水环境中直接在纤维织物表面涂刷浸渍胶液,施工难以实现;采用在干燥环境中用浸渍胶液提前预浸纤维织物的方法,可保证浸渍胶对纤维织物的浸透性。行业公知常识,已被胶液浸透的纤维布很柔顺,在转移以及粘贴时,极易出现打卷、黏附现象,导致施工无法进行,为此,本申请创造性的提出在纤维织物上表面铺设胶膜,下表面铺设脱模布,将预浸纤维织物成卷的方法,这种方法一方面能够有效避免纤维织物黏连到一起,另一方面也便于转移,方便进行水下粘贴,彻底解决水下粘贴施工难题。
进一步讲,在水下将纤维织物粘贴于混凝土表面,由于水介质的阻碍,浸胶的碳布与混凝土粘结能力极差,基本不能形成有效的粘附,水下水流晃动,碳布极易出现掉落,施工无法正常进行,这也是现有技术水下粘贴施工的不足,针对这个棘手问题,本申请采用如下的方法进行了解决:施工人员携带卷好的预浸胶纤维织物,潜水到待粘贴位置,撕开卷好的预浸胶纤维织物一端的胶膜,采用类似于手机贴膜的方法,将成卷的纤维织物慢慢展开,逐步粘贴到待加固混凝土基面上,边贴纤维织物边用刮板沿纤维方向刮压,挤压排尽纤维织物与混凝土基面之间的水,采用挤压排水法,可排尽纤维织物与混凝土之间的水,保证浸胶的纤维织物与混凝土形成有效粘附,这样的施工操作,一方面能够保证纤维织物平展、无气泡的粘贴在混凝土面上,另一方面也能保证憎水的水下结构胶挤走残余水分,充分渗透混凝土表层,形成有效粘接,进而保证施工的可靠性;等待24h后,浸渍胶液已经与水下混凝土结构有很好的粘结力,由于脱模布自身被粘结效果差,可以轻松撕去,方便后续施工操作。
综上,本申请提供的工法,提供了清晰且明确的施工工艺,解决现有技术水下粘贴时,纤维织物粘贴困难的问题。
(2)本申请提供的施工工法,能够保证水下粘贴纤维材料加固的施工质量,施工效果满足gb50550-2010要求。在水下纤维粘贴中,特别的采用了挤压排水法,以排除纤维织物与混凝土之间的水,一方面能够保证纤维织物平展、无气泡的粘贴在混凝土面上,保证纤维加固的有效粘贴面积,另一方面也能保证憎水的水下结构胶挤走残余水分,充分渗透混凝土表层,形成有效粘结,进而保证纤维加固材料与混凝土的正拉粘结强度。这里必须说明,本申请采用的浸渍胶,是卡本科技集团股份有限公司提供的可正常水下固化的水下浸渍胶。而且通过本施工方法进行的施工案例,观察纤维织物的粘贴效果很好,验收测试纤维织物有效粘贴面积可达到99%以上,水环境下纤维复合材与混凝土基材的正拉粘结强度,均大于3.0mpa,且为混凝土内聚破坏。纤维织物有效粘贴面积以及正拉粘结强度的检测数据均满足gb50550-2010验收标准。
(3)进一步,虽然本申请提供了水下粘贴纤维材料的施工工艺,但本申请并非止步于此,为保证水下粘贴施工正确且可控的进行,本申请在关键的施工节点特别设置了过程控制的步骤,通过过程控制的设定,能够有效的监督整个施工质量,保证本申请提供的施工方法被正确被执行,施工质量满足标准要求。也正是由于过程控制的严格执行,按照本施工方法进行的实际施工案例,验收测试纤维织物有效粘贴面积可达到99%以上,测试纤维复合材与混凝土基材的正拉粘结强度,数值均大于3.0mpa,且为混凝土内聚破坏,施工质量满足国标要求。
应当理解,发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征,亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
具体实施方式
可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
水下粘贴纤维复合材料加固的施工工法,其特征在于,本施工工法包括水下结构粘贴纤维材料加固施工工艺、施工过程控制及施工质量验收,详细的本施工工法包含以下三部分:
第一部分:混凝土基面处理施工及过程控制
1)混凝土基面处理施工
混凝土基面修整:根据设计图纸确定待进行施工的混凝土部位,定位标记,潜水员下水,用高压水枪清洗标记区域混凝土表面的青苔、污泥等水生生物及杂物;再用气动打磨机磨掉混凝土表面的酥松层,直至露出坚实的混凝土层;
混凝土基面修补找平:对已经过修整露出坚实的混凝土层的基面,应进一步按照设计要求修补找平,并采用卡本水下修补找平胶对较大孔洞、凹面、露筋等缺陷进行修补、复原,具体方法是:用铲刀将水下修补找平胶刮涂到有缺陷的混凝土表面,每次修补厚度不超过20mm,若待修补部位较深,则需分层涂抹修补找平胶进行修补,分层修补时,应待上一层修补找平胶涂抹24h后再进行涂抹修补;对有段差、内转角的部位应抹成平滑的曲面,对构件截面的棱角,应打磨成圆弧半径不小于25mm的圆角;
2)混凝土基面处理过程控制
控制要求:待施工区域混凝土基面应彻底修整,修补找平;
检查数量:全数进行检查;
检验方法:观察、触摸,并辅以圆弧样板检查。
第二部分:粘贴纤维材料施工及过程控制
1)粘贴纤维材料施工
铺设浸胶用平板:在无水位置铺设浸胶用平板,浸胶用平板应是表面光滑、平整无杂物的板材;
铺展脱模布:在铺设好的浸胶平板上铺展脱模布,脱模布的长宽应比纤维织物设计尺寸的长宽各大10-15cm;
纤维织物裁剪:按设计尺寸裁剪好纤维织物,裁剪好的纤维织物严禁折叠;
配置水下纤维浸渍胶:配制卡本水下纤维浸渍胶,胶液应搅拌混合充分,各部分颜色均匀一致;
预浸胶纤维织物:用滚刷将配置好的胶液均匀涂抹于铺展好的脱模布表面,胶液在脱模布表面应涂抹充分且到位;然后将裁剪好的纤维织物敷在涂好胶液的脱模布上,纤维织物在脱模布上应充分展平,不得有褶皱,沿纤维方向,先使用塑料刮板将纤维织物刮平,再用滚刷沿织物的纤维方向在碳布上多次滚压,使胶液充分浸透纤维织物,保证纤维织物在脱模布上铺层均匀,无鼓包气泡发生;上述步骤执行到位后,用滚刷蘸胶,在纤维织物表面再涂刷一层胶液,涂抹均匀到位,然后在纤维织物表面铺张一层塑料胶膜,然后沿着纤维方向,把预浸好胶液的纤维织物卷成卷备用;
粘贴纤维织物:装备有潜水装置的施工人员携带卷好的预浸胶纤维织物,潜水到待粘贴位置,撕开卷好的预浸胶纤维织物一端的胶膜,采用类似于手机贴膜的方法,将成卷的纤维织物慢慢卷开,逐步粘贴到待加固混凝土基面上,注意边贴纤维织物边用刮板沿纤维方向刮压,挤压排尽纤维织物与混凝土基面之间的水;纤维织物粘贴完成后,等待24h,再撕下纤维织物表面的脱模布即可。多层纤维织物的粘贴,应待上层织物表面的脱模布撕下后,重复上述单层纤维织物粘贴步骤即可。
2)过程控制
控制要求:需严格按照上述纤维材料粘贴施工方法进行施工;
检查数量:全数进行检查;
检验方法:由监理人员全环节进行监督检查,并签字确认。
第三部分:施工质量验收
验收项目
1)纤维材料有效粘贴面积检验:用锤击法或其他有效的探测方法来检测纤维材料与混凝土之间的粘结质量,要求根据检查结果确认的总有效粘结面积不应小于总粘结面积的95%。
控制要求:严格进行纤维材料有效粘贴面积检验;
检查数量:全数进行检查;
检验方法:检查检验报告及处理记录;由监理人员全环节进行监督检查,并签字确认。
2)测试纤维复合材与混凝土基材的正拉粘结强度,进行见证抽样检验,其检验结果应符合gb50550-2010表10.4.2合格指标要求;若不合格,应揭去重贴,并重新验收。
控制要求:严格进行纤维复合材与混凝土基材的正拉粘结强度见证抽样检验;
检查数量:按gb50550-2010附录u进行;
检验方法:检查检验报告及处理记录;由监理人员全环节进行监督检查,并签字确认。
卡本水下修补找平胶使用比例a:b为2:1。
卡本水下纤维浸渍胶使用比例a:b为10:5。
实施例2
该实施例施工工法与实施例1完全相同,区别是:
卡本水下纤维浸渍胶使用比例a:b为10:6。
实施例3
该实施例施工工法与实施例1完全相同,区别是:
水下纤维浸渍胶使用比例a:b为10:7。
将实施例1、实施例2、实施例3中卡本水下浸渍胶按照国标gb50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》进行性能检测,检测结果如下:
按本发明施工工法施工的实施例1、实施例2、实施例3,依照现行的施工规范gb50550-2010《建筑结构加固施工质量验收规范》进行施工验收,检测结果如下:
结论:实施例1、实施例2、实施例3均能满足现行的施工规范gb50550-2010《建筑结构加固施工质量验收规范》中对于水下粘贴纤维复合材料的施工验收要求;同时,实施例1、实施例2、实施例3中提供的水下浸渍胶、水下修补找平胶也均能满足gb50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中对于水下结构胶的性能要求。
在本说明书的描述中,术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。