目前一些工程使用中發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板存在質(zhì)量隱患，包括跨中附近裂縫，端部裂縫，板底或板肋蜂窩、麻面及露筋，混凝土強(qiáng)度不足和受力主筋質(zhì)量不合格等。上述問題影響結(jié)構(gòu)安全時(shí)，就必須采取措施進(jìn)行加固處理。 　　

加固處理的方法很多，如板面澆注混凝土疊合層、板孔剔槽埋筋現(xiàn)澆等，這些方法不僅施工難度大，周期長，有時(shí)還影響使用功能。碳纖維布有很高強(qiáng)度重量比、極好的耐腐蝕性能及耐久性，施工簡便快捷，粘貼碳纖維布加固方法比其它方法更有優(yōu)勢。為此對粘貼碳纖維布加固預(yù)應(yīng)力空心板技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，并用于實(shí)際工程。

1、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板粘貼碳纖維加固技術(shù)研究

1.1　試驗(yàn)材料 　　

選用冷軋帶肋鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，圖集號：L95G404,板號為YKBL33-22d，尺寸為3280mm×590mm×120mm，受力主筋為650級8φLL5冷軋帶肋鋼筋，混凝土強(qiáng)度等級C25。其中B1、B2為對比試驗(yàn)板，未進(jìn)行加固處理；B3～B6底部通長粘貼日本產(chǎn)FTS-C1-20碳纖維120㎜寬兩道。 　　試驗(yàn)用FTS-C1-20碳纖維材料性能指標(biāo)：厚度0.111㎜，單位面積重量200g/㎡，密度1.8 g/cm3,拉伸強(qiáng)度3550Mpa，拉伸模量235Gpa，粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)膠選用日本產(chǎn)FR-E3P。

1.2　試驗(yàn)方案 　　

在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨中混凝土及碳纖維上粘貼電阻應(yīng)變片，按《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ321-90）對預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。在1.0倍正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下持荷30min，其余每級荷載作用下持荷10min。持荷載結(jié)束時(shí)，使用靜態(tài)電阻應(yīng)變采集儀跟蹤記錄混凝土及碳纖維在各級荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況，用百分表量測空心板在各級荷載作用下的撓度變化，用讀數(shù)顯微鏡觀測裂縫寬度并記錄裂縫開展情況，所有試驗(yàn)均做到破壞為止。試驗(yàn)結(jié)果見表1。 表1 空心板試驗(yàn)結(jié)果板號 開裂荷載/KN 開裂彎矩/KN·m 極限荷載/KN 極限彎矩/KN·m Mu，t/Mu 加固材料應(yīng)變με 破壞特征 試驗(yàn)值Mu，t 計(jì)算值Mu B1 11.2 5.92 24.8 11.33 10.37 1.09 - 主筋拉斷 B2 11.2 5.92 25.8 11.73 10.37 1.13 - 主筋拉斷 B3 24.6 11.25 47.0 20.15 17.15 1.17 11000 主筋、碳纖維均拉斷 B4 21.8 10.14 42.6 18.40 17.15 1.07 9876 主筋、碳纖維均拉斷 B5 21.8 10.14 45.8 19.68 17.15 1.15 12000 主筋、碳纖維均拉斷 B6 21.8 10.69 42.6 18.40 17.15 1.07 8884 主筋、碳纖維均拉斷 1.3　試驗(yàn)分析 　　板底粘貼碳纖維加固正截面抗彎驗(yàn)算，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算的基本原理，參照國內(nèi)外關(guān)碳纖維加固混凝土受彎構(gòu)件正截面抗彎設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究成果，假定：⑴預(yù)制混凝土空心板受彎后，變形規(guī)律符合平截面；⑵忽略混凝土的抗拉強(qiáng)度；⑶在極限狀態(tài)下，碳纖維的應(yīng)力達(dá)到抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。正截面內(nèi)力平衡方程： ΣFx=0 Acf?cf+As?y=bx?cm （1） ΣM=0 Mu=Acf?cf（h-x/2）+As?y（ho-x/2） （2） 1.4　試驗(yàn)結(jié)論 ⑴采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，可以有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力。 ⑵在同樣荷載作用下，粘貼碳纖維加固后可以有效減少預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的撓度。 ⑶粘貼碳纖維加固后預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的開裂荷載增大。 ⑷采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，基本不影響構(gòu)件的截面高度及自重，對用戶空間的凈高度及建筑物的其他結(jié)構(gòu)沒有影響。 ⑸試驗(yàn)中碳纖維最大拉應(yīng)變?yōu)?2000με，建議設(shè)計(jì)時(shí)碳纖維抗拉強(qiáng)度取2000Mpa。

2、工程實(shí)例

2.1　工程概況 　　

某住宅樓采用冷軋帶肋鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，圖集號L95G404，板號YKBL33-22d，尺寸為3280㎜×590㎜×120㎜，受力主筋為650級8φLL5冷軋帶肋鋼筋，混凝土強(qiáng)度等級C25，跨中彎矩設(shè)計(jì)值為5.79KN·m。居民入住后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多處空心板跨中附近存在垂直受力主筋的裂縫，裂縫寬度在0.6～1.2㎜范圍，上下貫通，相鄰3塊空心板裂縫并排在一塊的有1處?！痘炷?a href="http://www.miseto.com/a_20200225102856.html">結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ10-89）規(guī)定，冷拔低碳鋼絲或冷軋帶肋鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在正常使用條件下不允許出現(xiàn)裂縫。裂縫的存在嚴(yán)重影響預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的整體性和承載力，埋下了結(jié)構(gòu)安全隱患，必須進(jìn)行加固處理。 　　

通過對現(xiàn)場裂縫情況分析，上述預(yù)應(yīng)力混凝土空心板裂縫是因吊裝、運(yùn)輸不當(dāng)引起的，在施工安裝前即已出現(xiàn)。

2.2　加固方案確定及計(jì)算分析 　　

按居民要求，對空心板加固后要保證房間恢復(fù)原狀，不影響原使用功能。時(shí)至冬季，處理速度要快，盡量不影響居民正常生活。為此，選擇灌漿封縫和粘貼碳纖維布的加固處理方案。通過灌漿封閉裂縫，堵塞有害介質(zhì)腐蝕鋼筋的通路，并將已開裂的混凝土粘結(jié)起來，使空心板成為一個(gè)整體，提高其耐久性，在板底粘貼碳纖維可減少空心板的變形，提高其承載力。 　　

板底粘貼碳纖維加固正截面抗彎驗(yàn)算，本工程計(jì)算不考慮原鋼筋作用?？紤]碳纖維布與混凝土粘貼破壞特性，碳纖維布設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度?cf=2400Mpa。經(jīng)計(jì)算實(shí)配2條100㎜寬碳纖維，并在端部各橫貼1條100㎜寬碳纖維以加強(qiáng)端部錨固。 加固施工圖見圖1。

2.3　施工工序

2.3.1　支撐卸荷 　　

將空心板上下抹灰層剔除，露出空心板頂面和底面。在每塊空心板底設(shè)直徑或邊長為100㎜的原木或方木支撐2根，支撐上下設(shè)墊塊，用木楔打緊。

2.3.2　封縫灌漿 　　

灌漿封縫工藝如下：⑴在裂縫處粘貼兩個(gè)灌漿嘴、出氣嘴；⑵裂縫外表封閉；⑶按比例配制好灌漿漿液，開始壓力灌漿；⑷待漿液固化后進(jìn)行下道工序。

2.3.3　粘貼碳纖維 　　

按所選定的碳纖維和粘結(jié)膠的品種、規(guī)格準(zhǔn)備材料后，按下列工序進(jìn)行：基面處理→涂刷底膠→粘貼面修補(bǔ)→粘貼碳纖維→養(yǎng)護(hù)→表面防護(hù)處理。

2.4　荷載試驗(yàn) 　　

加固施工后，選取有代表性的空心板做結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，以試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)加固技術(shù)的可靠性和加固效果。本工程選擇裂縫并排的3塊空心板做試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)上下抹灰層已施工完畢，恒載全部作用到空心板上。按圖集L95G 404規(guī)定，YKBL33-22d空心板活荷載為2.0KN/㎡，試驗(yàn)荷載加至活荷載的1.4倍，檢驗(yàn)加固后的空心板在各級荷載作用下的變形及卸荷后變形恢復(fù)情況，驗(yàn)證空心板裂縫的加固效果。 　　

試驗(yàn)過程采用分級加載，逐級觀察撓度變化情況和裂縫的開展情況。 　　

整個(gè)加荷過程中，空心板的撓度變化很微小，正常使用短期荷載作用下3塊空心板的實(shí)測撓度分別為0.09㎜、0.07㎜和0.05㎜，加荷至1.4倍活荷載時(shí)，3塊空心板的最大實(shí)測撓度分別為0.11㎜、0.08㎜和0.06㎜，被灌漿封閉的裂縫未開裂。最后分3級卸荷，每級卸荷后持荷10min觀察撓度回彈情況。撓度的回彈量與卸荷量成正比，卸荷完成后觀察，外加荷載使空心板產(chǎn)生的撓度全部回彈。說明加固后的空心板在上述荷載作用下，外在彈性工作狀態(tài)，滿足正常使用要求。

3、結(jié)語

粘貼碳纖維加固預(yù)制混凝土空心板具有施工簡便，不需專門機(jī)械設(shè)備；施工周期短，不影響居民正常生活；重量輕，不增加結(jié)構(gòu)重量等優(yōu)點(diǎn)。將其結(jié)合灌漿封縫和剔槽埋筋作法，可提高被加固構(gòu)件的抗彎、抗剪性能，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和耐久性，通過荷載試驗(yàn)證明加固效果良好。

參考文獻(xiàn) 1 曲文俊等.碳纖維布加固混凝土梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算及施工規(guī)程建議.建筑物鑒定與加固改造.汕頭：汕頭大學(xué)出版社，2000