1、宋六陵水廠一期構筑物維修工程碳 纖 維加固方案 編制單位：紹興市水聯建設工程有限責任公司編制日期：2012年06月02日一、方案概況： 宋六陵水廠一期構筑物由于長時間使用，引起構筑物混凝土結構表面疏松、剝落、起殼、原有結構受力鋼筋局部銹蝕，砼爆裂等。沉淀池與濾池之間的過水渠道，根據上海市政工程設計研究總院集團有限公司第一設計研究院提供的“宋六陵水廠池體及建筑物外墻大修理方案”分析，結合現場實際，渠道外觀為：外壁局部有粘結脫離并裂縫；底板有多條與渠道長度方向垂直的裂縫，有白色晶體析出；渠道外側壁上及底板底有細裂縫，縫內有白色鈣化晶體狀物析出。結合上海市政工程設計研究總院集團有限公司第一設計研究院
2、給出的修補方法，渠道外部處理措施為對鋼筋已經銹蝕嚴重的部位，鑿除疏松面層，補焊高一級別的鋼筋，以恢復原結構體系正常使用功能及安全儲備并用修補砂漿抹面。對鋼筋已經銹蝕明顯的部位，鑿除疏松面層并用修補砂漿抹面。對裂縫已經較深甚至滲水的采用沿裂縫方向環氧樹脂壓力注漿。最后清理整個渠道表面雜物，先沿水渠連通方向粘帖碳纖維1層，然后再縱向粘帖碳纖維1層。現就具體碳纖維做法，特制訂本專項施工方案。碳纖維采用專業分包施工，由上海豐喜建筑加固技術有限公司實施。二、質量缺陷情況簡介及加固依據：1、混凝土結構的腐蝕機理 1.1、鋼筋混凝土結構 鋼筋混凝土結構材料是混凝土與鋼筋的復合體，它的腐蝕形態可分為兩種：一是
3、由混凝土的耐久性不足，其本身被破壞，同時也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導致整個結構的破壞；二是混凝土本身并未腐蝕，但由于外部介質的作用，導致混凝土本身化學性質的改變或引入了能激發鋼筋腐蝕的離子，從而使鋼筋表面的鈍化作用喪失，引起鋼筋的銹蝕。從化學成分來看，鋼筋的銹蝕物一般為Fe（OH）3、Fe（OH）2、Fe3O4H2O、Fe2O3等，其體積比原金屬體積增大24倍。由于鐵銹膨脹，對混凝土保護層產生巨大的輻射壓力，其數值可達30MPa（大于混凝土的抗拉極限強度）使混凝土保護層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫（俗稱順筋裂縫）。這些裂縫進一步成為腐蝕性介質滲入鋼筋的通道，加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往
4、要比裸露情況快，等到混凝土表面的裂縫開展到一定程度，混凝土保護層則開始剝落，最終使構件喪失承載能力。 在通常情況下，混凝土空隙中充滿了由于水泥水解時產生的氫氧化鈣飽和溶液，其堿度很高，pH值在12以上。鋼筋在高堿度的環境中，表面沉積一層致密的氫氧化鐵薄膜，而轉入鈍化狀態，即使有空氣和水分進入，也不可能導致鋼筋的腐蝕。當混凝土受到外部因素作用而使混凝土的液相堿度降低時，鋼筋由鈍化狀態轉化為活性狀態，此時若有空氣和水分進入，鋼筋便開始生銹。造成混凝土液相堿度降低的原因，一般說來是由于酸性氣體與混凝土中氫氧化鈣作用的結果。酸性氣體沿著混凝土中的空隙或裂縫，從外部逐漸向內部滲透，與混凝土空隙中的氫氧化
5、鈣溶液產生中和反應，大大降低了混凝土空隙中氫氧化鈣的濃度。空氣中的二氧化碳屬于酸性氣體，它與混凝土中氫氧化鈣作用（俗稱碳化作用），其反應式如下： Ca（OH）2CO2CaCO3H2O 生成的碳酸鈣為微溶的化合物，其飽和溶液pH值為9，遠遠小于鋼筋保持鈍化狀態所要求大于11.5的數值。其它酸性氣體如SO2、H2S、HCl、NOx也可以與混凝土中氫氧化鈣作用（稱為混凝土的中性作用），但它們對鋼筋的腐蝕，除了使鋼筋成活化狀態外，還與它們中性化后生成的鹽類的性質、種類有關。 某些鹵離子（如Cl-、I-、Br-）對鈍化膜有特殊的破壞作用。它們在鋼筋保護層不被碳化或中性化的情況下也可以破壞鋼筋鈍化膜，使腐
6、蝕過程得以進行。氯離子是這一類離子中最常遇到的。氯離子半徑很小，穿透力強，很容易吸附在鋼筋陽極區的鈍化膜上，取代鈍化膜中氧離子，使鋼筋起保護作用的氫氧化鐵變為無保護作用的氯化鐵。氯化鐵的溶解度比氫氧化鐵的溶解度大得多。由于氯離子到達鋼筋表面的不均勻性，特別是氯離子作用在鋼筋局部區域時，則局部區域為陽極，形成了大陰極小陽極的腐蝕。這種坑蝕或局部腐蝕對結構的危害較大。 影響混凝土中性化（包括碳化）速度的因素很多，但主要的因素是混凝土的密實度，即抗滲性能。混凝土愈密實，即抗滲性能愈高，則外界的氣體只能作用于混凝土表面，向內部滲透比較困難。影響混凝土密實度的主要因素是混凝土的水灰比和單位水泥用量。水泥
7、品種對混凝土的中性化速度有一定的影響；不同品種的水泥，因其摻合料的品種及含量不同，水解時生成的堿性物質數量不同，使混凝土的中性化速度也就不同了。 普通硅酸鹽水泥的熟料含量多，摻合料的含量一般不大于15%，其堿度比其它品種的水泥高，中性化速度相對的要慢。火山灰質硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，由于摻合料中的活性氧化硅與水泥熟料中水解時產生的氫氧化鈣結合，從而降低了混凝土孔隙中的液相堿度，加快了碳化或中性化的速度。2、方案編制依據：國家及當地的現行設計及施工驗收規范、質量評定標準等文件和有關規定； 建筑工程施工質量驗收統一標準 GB50300-2001 混凝土結構加固技術規范CECS
8、 25:90 建筑抗震加固技術規程JGJ116-98 現有建筑抗震鑒定及加固規程DGJ08-81-2000 混凝土結構后錨固技術規程JGJ145-2004 碳纖維增片材加固混凝土結構技術規程CECS 146:2003 建筑結構加固工程施工質量驗收規范(GB 50550-2010) 工業建筑防腐蝕設計規范 GB50046-95 建筑防腐蝕工程施工及驗收規范GB50212-91 現場初步調查收集資料。三、碳纖維加固方案：1、加固所用碳纖維布及各項指標按下表采用。碳纖維布的物理力學性能碳纖維布配套用膠按施工工藝及功能分為底層樹脂（底膠）、找平材料及浸漬樹脂三種，其主要成分的物理力學指標見下表。環氧樹
9、脂是一種多功能碳纖維加固補強用粘結劑，可直接作為底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂使用。底層樹脂是碳纖維布加固補強用底層樹脂。它涂布在被加固的結構表面，顯著提高基面強度及其與加固材料的粘結性。找平材料與石英砂或高強白水泥等按比例混合，配置成加固用找平樹脂，用于找平凹凸不平的表面和修補脫落的部分。浸漬樹脂對碳纖維布具有良好的滲透性和粘結性，適用于建筑物和土木加固。2、施工要求及安全措施1) 基底處理2) 混凝土表層出現剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予以鑿除，對于較大的面積的劣質層在鑿除后應用聚合物水泥砂漿進行修復。3)裂縫部分如有必要應首先進行封閉處理。4)用混凝土角磨機、砂紙等工具去除混凝土表面
10、的浮漿、油污等雜質，構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，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀（R20mm）。5)用吹風機將混凝土表面清理干凈并保持干燥。6)涂底膠A.按主劑：固化劑=4:1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用電動攪拌器均勻攪拌，根據現場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。B.用滾筒刷均勻涂沫于混凝土表面，等膠固化后（固化時間視現場氣溫而定，以指觸干燥為準），再進行下一步施工。C.施工現場嚴禁出現明火，注意通風。D.用找平材料找平E.混凝土表面凹陷部位及模板接頭出現高度差的部位要用找平材料填平，盡量減少高度差，使混凝土表面平滑，以利于粘貼碳纖維布。F.轉角
11、的處理也應用整平材料將其修補為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。7)粘貼碳纖維布A.按現場實際的尺寸裁剪碳纖維布。B.調配、攪拌粘貼樹脂，然后均勻涂抹于所要粘貼的部位，在混凝土搭接、拐角等部位要多涂抹一些。C.粘貼碳纖維布，在確定所貼部位無誤后剝去離型紙，用特制的滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使粘貼樹脂充分浸透碳纖維布。D.多層粘貼應重復上述步驟，待纖維表面指觸干燥后方可進行下一層的粘貼。E.在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹一層粘貼樹脂。如有需要，表面增加撒一層綠豆砂以便后期粉刷F.施工工序：混凝土基面打磨 涂底層樹脂 用找平材料找平 涂浸漬樹脂 貼貼碳纖維 在碳纖維布表面涂抹浸漬樹脂3
12、、施工質量標準及驗收方式3.1在開始施工之前，應確認碳纖維片材及配套樹脂類粘結材料的產品合格證， 產品質量出廠檢驗報告，各項性能指標應符合本規程第3.1 節、第3.2 節、第3.3 節規定的要求。 3.2 采用碳纖維片材及配套樹脂類粘結材料對混凝土結構進行加固修復時，應嚴格按規程有關條款進行各工序隱蔽工程檢驗與驗收。如施工質量不能滿足規程有關條款要求時，應立即采取補救措施或返工。 3.3 碳纖維片材實際粘貼面積應不少于設計量，位置偏差應不大于l0mm。 3.4 碳纖維片材與混凝土之間的粘結質量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結面積不應低于95%。當碳纖維布的空鼓面積小
13、于10000mm2 時，可采用針管注膠的方式進行補救.空鼓面積大于10000mm2 時，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等量的碳纖維片材，搭接長度應不小于l00m。 四、安全管理 1 、安全目標a杜絕一切重大事故b爭創無事故工程2 、安全體系a在甲方安全體系的監督下，建立以項目經理為首的安全領導小組，有組織、有領導的開展安全管理活動。b各部門必須職責分明，責任到位。項目經理對整個加固工程安全全面負責，是項目安全管理的第一責任人。各級職能部門、人員，在各自業務范圍內對實現安全施工的要求負責。全員承擔安全施工責任，建立安全施工責任。c按班組配備專職安全員。d接受建設方及相關單位對整個加固工
14、程安全管理進行監督管理。3 、安全措施a為了增強施工人員的安全施工意識，提高安全施工知識，有效的防止施工人員的不安全行為，減少人員的失誤，進入現場的管理及施工人員應進行上崗前的安全教育。b一切管理操作人員應具有基本條件與較高素質：具有合法的勞動手續身體素質良好具有適于不同層次操作所必須的文化“三工”人員進入現場前必須進行三級安全教育。4 、施工現場安全管理措施a嚴格遵守甲方和本公司一切安全規章制度。接受甲方組織的施工安全教育，可能的情況下參加甲方組織的施工安全考核。b進入現場必須戴安全帽，穿工作服、工作鞋。c高處作業必須系安全帶、裝安全網，嚴禁高空拋物。d特種作業工人必須持證上崗。e施工現場的
15、坑、井、孔洞、溝道必須設置蓋板、欄桿及警告牌。f嚴禁在施工現場吸煙，嚴禁酒后作業。g施工用電由電工負責，嚴禁亂搭、亂接電源。h施工時必須保證施工現場有足夠的照明，且通風通氣。i在指定的區域內動火，按規定配置消防設施。j各班組必須接受安全員的監督，對安全員提出的不安全問題，立即采取措施予以改進。k嚴禁施工管理人員違返安全規定指揮。l接受安全監察部門的監督與檢查。5、 安全檢查a全體管理與施工人員每星期進行一次安全檢查、安全總結及安全學習。b檢查時必須對照有關規定有秩序地進行。c查施工現場存在的事故隱患，查違章違紀，查安全設施。d查領導，查各級安全責任人的安全工作是否做到位。e對檢查的結果應做詳細的記錄，有問題應立即處理。f每次召開的安全工作會議及檢查記錄，應立卷存檔。6 、事故調查制度a嚴格遵守國家有關規定和業主方事故調查制度。b事故處理按“三不放過”原則進行調查、處理、統計和上報。
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