破坏形式对碳纤维加固工程施工质量的评价

本文摘要：通过总结检测规范的演变过程和分析检测资料，明确提出不应主要通过毁坏形式对碳纤维修整工程的施工质量展开评价，而将粘合强度作为参照。 1 章节 碳纤维片材是碳纤维布和碳纤维板的总称，是目前混凝土结构修整工程的常用材料之一，其强度是钢材的将近十倍，而重量却仅为钢材的20％左右，正是由于其高强度重量比和优良的耐腐蚀性而受到世界各国学者和工程界人士的普遍注目，尤其是近年来，随着碳纤维的技术革新，大幅度降低了材料的生产成本，工程用量快速增长快速增长，而其施工质量也同时备受注目。

通过总结检测规范的演变过程和分析检测资料，明确提出不应主要通过毁坏形式对碳纤维修整工程的施工质量展开评价，而将粘合强度作为参照。　　　　1　章节　　　　碳纤维片材是碳纤维布和碳纤维板的总称，是目前混凝土结构修整工程的常用材料之一，其强度是钢材的将近十倍，而重量却仅为钢材的20％左右，正是由于其高强度重量比和优良的耐腐蚀性而受到世界各国学者和工程界人士的普遍注目，尤其是近年来，随着碳纤维的技术革新，大幅度降低了材料的生产成本，工程用量快速增长快速增长，而其施工质量也同时备受注目。

　　　　2　检测规范的演变过程　　　　为了因应业内对碳纤维修整工程施工质量判断的必须，湖南湖大土木建筑工程检测中心首度积极开展了碳纤维片材修整混凝土结构工程施工质量现场检测的研究，并于2002年8月第一次在湖南省内对碳纤维修整施工质量展开了现场检测。　　从2002年8月到2003年5月，我们依据当时的标准《粘贴碳纤维强化复合材料修整混凝土工程施工与竣工验收暂行规定(修订本)》展开现场检测，此标准由建设部建筑物检验与修整规范管理委员会于2002年6月施行，其对施工质量合格的判断依据是：在正拉粘合强度试验中，毁坏形式长时间，且粘合强度不大于atftk，其中ftk为混凝土抗拉强度标准值，at为检验系数，给定范围在1.0～1.2之间。

　　2003年5月，中国工程建设标准化协会施行了《碳纤维片材修整混凝土结构技术规程》CECS146:2003，该标准的主编单位是国家工业建筑诊断与改建工程技术研究中心。根据该规范对施工质量竣工验收的规定，碳纤维片材与混凝土之间的粘合质量可再行用小锤轻敲或手压片材表面的方法定性检查，而定量则须要通过现场于是以纳试验检验。在正拉试验中，若组内所有标准块的毁坏形式皆为混凝土毁坏，则为合格：若毁坏形式为层间毁坏或碳纤维片材毁坏，但粘合强度平均值不大于2.5MPa，且单个最小值不大于2.25MPa，则也是合格，其它情况为不合格。

　　2006年6月，建设部和国家质监总局牵头公布了《混凝土结构修整设计规范》(GB50367-2006)，并于2006年11月开始实行。该规范由四川省建筑科学研究院主编，其对正拉试验合格的规定是毁坏形式长时间(即混凝土内聚毁坏)，且粘合强度不高于该规范适当指标的拒绝。但该规范并没具体现场于是以纳粘合强度指标的拒绝，目前广泛的了解是不大于混凝土轴心抗拉强度标准值，且低于不大于1.5MPa，这种了解尚需在先前设施规范中具体。　　从三个规范的演变过程可以显现出，碳纤维修整工程施工质量的评价标准是动态的，其中毁坏形式必需是混凝土内聚毁坏早已获得各方共识，但粘合强度指标却有一个依法到泊再行到略为贤的过程。

为了全面理解笔者所认识各碳纤维修整工程的实际情况，为实行《混凝土结构修整设计规范》(GB50367-2006)及其先前设施规范作好打算，我们统计资料了本中心2002年以来34个碳纤维修整工程共121个标准块的检测结果，参见表格1，并展开了可行性分析。　　　　3　施工质量的初步统计分析　　　　从检测结果可以显现出：　　　　1　混凝土内聚毁坏作为碳纤维修整工程质量的主要审定标准，是碳纤维粘贴材料和施工的基本拒绝，在用于合格材料和长时间施工条件下是很更容易做的。我们统计资料的结果牵涉到6种品牌的粘贴胶粘剂和8种品牌2种型号的碳纤维布，其中毁坏形式为混凝土内聚毁坏的比例为89.3％。

　　但在检测中有13个标准块(占到总数的10.7％)经常出现了非正常毁坏，根据调查，其主要原因在施工方，具体表现在：　　　　(1)冬季施工，胶粘剂粘度较高，施工人员在没将胶粘剂AB组分充份混合均匀分布的情况下粘贴碳纤维布；　　　　(2)个别施工人员贪恋较慢的施工进度，没对胶粘剂AB组分的因应量展开精确计量，而是通过经验展开大体用料，造成因应比例经常出现相当严重偏差；　　　　(3)混凝土表面处置措施失当。按照一般的施工程序，在粘贴碳纤维之前，不应将被修补的混凝土面层装修层和断裂部分彻底消除后抛光，表面半部部分用切割机或砂轮机修平；若混凝土不存在裂缝，应先灌入封缝后粘贴碳纤维；混凝土表面拒绝洁净、潮湿、无油污，若表面有渗漏，不应再行做到亲水性、止水和潮湿处置，将表面用丙酮或酒精涂抹整洁后粘贴碳纤维。但有个别工程，施工人员没对基材混凝土表面展开抛光或者抛光的深度过于，从而造成经常出现非正常毁坏。

　　　　　　在实际检测过程中，对第(1)、(2)种情况，用手触碰烧结后的胶粘剂，往往有粘手好像没几乎烧结的感觉，对第(3)种情况，胶粘剂几乎烧结，但用正拉粘合强度检测仪将标准块扯下后，却找到堆积面只有外壳一层浮浆。　　　　2　于是以纳粘合强度实测值有一定程度的离散性；平均值随着混凝土强度等级的提升有减小的趋势，但区分度并不低，且广泛在基材混凝土轴心抗拉强度标准值附近。我们的统计资料牵涉到到从C15～C40六种混凝土强度等级共121个样本的测算数据，除C15外，其它等级的混凝土其于是以纳强度平均值皆略高于轴心抗拉强度标准值，明确产于闻表格2。

　　对于这个统计资料结果，我们有以下几点了解可供大家辩论：　　　　(1)浅层混凝土缺失的产于有很强的随机性。　　一般指出，在正拉试验中经常出现混凝土内聚毁坏，是因为混凝土内部不可避免地不存在微观上的初始缺失(如裂纹、孔隙、夹层等)，内聚毁坏的实质是在荷载起到下，这些初始缺失产生不平稳拓展而构成毁坏面。

在试验过程中，毁坏面都再次发生在浅层混凝土，且形状近似于碗状。作为毁坏面开始点的缺失，尤其是浅层混凝土的缺失的产于具备随机性，所以测算的粘合强度的离差系由数值在0.33～0.45之间，比较较高。

　　　　(2)浅层混凝土实际强度和试验方法较明显地影响到测算强度值。　　在对外检测以前，我们曾在实验室里展开了大量的仿真试验，在粘合强度(混凝土内聚毁坏)与混凝土轴心抗拉强度标准值的较为方面，与实际工程检测结果比起要好很多。我们可以从浅层混凝土实际强度和试验方法对测算结果的影响来说明这个情况。第一，实验室所用基材较小，振捣充份，而现场混凝土不受施工条件(如模板、振捣)的影响，某种程度因应比的混凝土其浅层实际强度往往较实验室的要较低：第二，混凝土构件往往是用于了较长时间以后才必须修整，外界环境的长年影响能相当严重减少混凝土表面质量；第三，现场试验有时候不受条件容许，在标准块的实际尺寸、切缝深度、垂直度、仪器施力方向与基材表面的垂直度等方面与标准有一些偏差，这种偏差在标准块直径只有40mm的情况下往往不会获得缩放，而在实验室里，可以有条件做在一定程度上掌控这些偏差。

　　从表格2显现出，在所有标准块的粘合强度检测值中，小于混凝土轴心抗拉强度标准值的比例为71.9％，这个比例是偏高的，因为如果按照《混凝土结构修整设计规范》(GB50367-2006)，将有28.1％的标准块被判断为不合格。实质上，这只是单个标准块的统计资料值，因此，将不会有更高比例的碳纤维修整工程施工质量被判断为不合格。　　　　(3)粘合强度问题亟需各方推崇　　碳纤维与混凝土基材较好粘合是它们联合工作的基础，但粘合强度约将近混凝土轴心抗拉强度标准值并不意味著工程面对较高的风险，本文的目的是呈交各方注目到这个问题：首先是因为粘合强度过较低，有一定比例的工程其修整效果将打折扣；其次是在因为粘合强度约将近拒绝而被判断为不合格时，不应合理地区分责任，否则这不会造成经常出现各方利益纠葛的死结，修整方按规程严肃施工，却因为浅层混凝土缺失约将近规范拒绝而不愿承担责任，主体施工方通过泡泡或铁环芯采样检测获得混凝土质量合格的结论又将责任推给给修整方。

　　　　4　结论及对碳纤维修整工程施工质量展开合理化评价的建议　　　　根据以上辩论，对碳纤维修整工程的施工质量展开评价，我们明确提出以下几点建议：　　　　(1)以毁坏形式长时间为主要评价指标，粘合强度作为参照。　　　　(2)如粘合强度值大于基材轴心抗拉强度标准值，不应约请设计、检测等涉及各方分析原因，展开安全性评估，而不应必要判断为施工质量不合格，如实测值近大于拒绝，浅层混凝土质量显然较好，不应改成其它的修整方法。实质上，在确认修整方案以前，即展开混凝土泡泡或抽芯采样检测时，不应减少既有混凝土质量检测项目，以免导致损失后再行变更设计方案。　　　　(3)就浅层混凝土质量(尤其是抗拉强度)评价深入开展科研，通过大样本分析获得更加合理的统计资料规律。

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