煙囪碳纖維加固方法、煙囪碳纖維加固施工措施、水泥煙囪碳纖維加固方法、煙囪碳纖維加固施工方案 　　特種作業(yè)，國內(nèi)首創(chuàng)、高空、面向全球，不分地區(qū)，全國施工！24小時(shí)服務(wù)熱線： 國家高聳資質(zhì)企業(yè)【施工隊(duì)】【資質(zhì)齊全】 　　碳纖維的材料性能及加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般原則碳纖維加固修復(fù)結(jié)構(gòu)所用材料主要有兩種，即碳纖維材料與粘貼用樹脂 1 30碳纖維材料要求滿足表1給出的幾項(xiàng)主要指標(biāo)；粘貼用樹脂為環(huán)氧類樹脂，其主要指標(biāo)要求見表2。目前，施工用碳纖維布各項(xiàng)指標(biāo)見表3。與碳纖維布配套施工用粘接材料分底層樹脂，主要作用是增強(qiáng)粘結(jié)面強(qiáng)度；找平材料，作用是找平并修補(bǔ)表面缺陷；浸漬樹脂，作用是粘貼碳纖維布，并作表面涂覆，其各項(xiàng)指標(biāo)見表4。 　　1．2 碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般原則碳纖維加固在中國作為一項(xiàng)新技術(shù)，有一定的適用范圍和使用條件，其設(shè)計(jì)一般原則 習(xí)為： 　　(1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷(破壞)或因使用功能改變而使其承載力不滿足使用要求時(shí)，可采用碳纖維加固技術(shù)進(jìn)行加固，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)而言被加固構(gòu)件的小截面尺寸、受壓區(qū)高度、配筋率等應(yīng)滿足規(guī)范要求。碳纖維加固后的構(gòu)件換算配筋率可按下式進(jìn)行計(jì)算：P = ，+A ／f,)／(b&#8226;ho)。式中：A，為被加固構(gòu)件原有受拉鋼筋面積；A 為加固碳纖維布的截面面積，Ac=n&#8226;b4．t4,，l，6 t4分別為碳纖維布的粘貼層數(shù)、每層碳纖維布的寬度和厚度 為碳纖維布的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；fy為鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；b為被加固構(gòu)件的截面寬度；‰ 為被加固構(gòu)件的截面有效高度。 　　(2)碳纖維材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度的選取，在具體改造加固工程設(shè)計(jì)中，考慮到碳纖維材料與被加固構(gòu)件中受拉鋼筋的變形協(xié)調(diào)，取受拉鋼筋極限變形狀態(tài)時(shí)的碳纖維受拉應(yīng)力作為碳纖維材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 　　(3)采用碳纖維材料加固時(shí)，考慮到碳纖維布與被加固構(gòu)件表面的剝離破壞及實(shí)際加固效果，沒有采取必要構(gòu)造措施時(shí)，同一截面受力碳纖維布粘貼層數(shù)一般不宜超過3層，碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不應(yīng)小于200 mm。 　　(4)由于碳纖維具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)，與被加固混凝土構(gòu)件熱膨脹系數(shù)差異較大，加固時(shí)需考慮溫度效應(yīng)的影響。在混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)加固實(shí)踐中，上述(1)一(3)條設(shè)計(jì)原則較易把握，而原則(4)則不易控制，有時(shí)易被忽視，為此結(jié)合一個(gè)典型工程實(shí)例加以論述。 　　2 磚煙囪碳纖維加固實(shí)例 　　2．1 工程概況 　　重慶市某公司20t／h鍋爐60 m大型磚砌煙囪，1985年建成，至今已使用16年。整個(gè)煙囪結(jié)構(gòu)分基礎(chǔ)部分、10 m高混凝土底座部分和50 m高磚砌筒體部分。基礎(chǔ)為獨(dú)立混凝土基礎(chǔ)，外徑8．2 m，高3．0m，C13混凝土基礎(chǔ)下為高約6 m的毛石混凝土墊層，地基持力層為泥巖；底座部分簡體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚300 mm；上部磚砌簡體外緣收縮量為2．5％，分內(nèi)襯與外壁二層。外壁為MU10磚、M7．5混合砂漿分段砌筑，每段厚度分別為：10-30 m段490 mm，30-50m段370 mm，50-60 m段240 mm。砌體水平灰縫內(nèi)加設(shè) 6@252環(huán)向鋼筋，鋼筋在每段的變截面各500 mm范圍內(nèi)予以加密，間距兩匹磚；內(nèi)襯為MU7．5磚，1：1：4混合砂漿砌筑，厚度均為120 mm。 　　2．2 裂縫檢查結(jié)果及成因分析 　　該煙囪簡身嚴(yán)重開裂，裂縫主要為垂直裂縫，共兩條。一條在簡身南面，自標(biāo)高12 m處垂直向上發(fā)展：長度約20 m，起始處裂縫寬度約12 mm，寬處在筒身中部的爬梯休息平臺(tái)右側(cè)，寬度約16 mm，此裂縫在爬梯休息平臺(tái)以上約4 m終止；另一條在筒身西北面，裂縫自標(biāo)高15 m處開始，長度約3 m，裂縫寬度約9 mm。兩條裂縫均伸人砌體內(nèi)部，磚均斷裂。經(jīng)調(diào)查分析，我院檢測中心認(rèn)為裂縫不是短期內(nèi)形成的，裂縫仍有可能以一定的速度發(fā)展，引起該煙囪裂縫的主要原因?yàn)椋?1)溫度變化的影響。煙囪內(nèi)部原使用溫度為200~C，改造除塵系統(tǒng)后，溫度降為80~C左右，煙囪使用溫度的改變，尤其是在煙囪由暫停使用到恢復(fù)生產(chǎn)的過程中，內(nèi)外壁溫差較大，產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，而溫度應(yīng)力的增大，極易使簡體開裂，形成煙囪筒壁由內(nèi)至外的豎向裂縫。(2)煙囪內(nèi)襯損傷造成的破壞影響。該煙囪內(nèi)襯較薄，厚120 mm，且為普通粘土磚砌筑，耐腐蝕和隔熱性能較差，由于施工或使用原因，其局部損傷(從出灰口發(fā)現(xiàn)，灰中有磚塊雜物出現(xiàn)，表明內(nèi)襯已破損)。使內(nèi)襯與外筒間空氣隔熱層的性能降低，導(dǎo)致煙氣與空氣隔熱層相通，空氣隔熱層溫度升高，增大了煙囪外筒壁的溫度差，從而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，筒壁內(nèi)、外側(cè)產(chǎn)生縱向裂縫并不斷發(fā)展。(3)煙氣腐蝕的影響。內(nèi)襯筒壁的損傷，使煙氣直接與外筒壁接觸，由于從除塵塔排人煙囪的煙氣含硫量高、水蒸氣量大，極易對(duì)磚及磚內(nèi)鋼筋造成腐蝕，同時(shí)降低簡壁材料的隔熱性能，使形成的裂縫加速發(fā)展。 　　2．3 加固方案 　　根據(jù)冶金部標(biāo)準(zhǔn)《全國鋼鐵工業(yè)建(構(gòu))筑物可靠性鑒定規(guī)程》(YBJ219—89)，該煙囪筒身裂縫開展寬度值已超過規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)10 mm，截面削弱及裂縫開展，造成承載力下降，必須進(jìn)行加固處理。煙囪加固常采用鋼環(huán)套，但此方法抗腐蝕性差，施工時(shí)間長，需要大型機(jī)械、較多工人和較大的施工空間，同時(shí)使體積和負(fù)荷增加較多，后期維護(hù)費(fèi)用耗資較大。碳纖維加固技術(shù)具有適用范圍廣、加固效率高、施工速度快、施工干擾小、質(zhì)量易保證、附加荷載輕、應(yīng)用時(shí)效長、綜合造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，從功效、工效、時(shí)效三方面綜合效益考慮，我院檢測中心采用日產(chǎn)FrS—C1—3O型(具體指標(biāo)見表3)高性能碳纖維布、改性粘結(jié)劑對(duì)煙囪砌體部分進(jìn)行加固處理。煙囪砌體熱膨脹系數(shù) =5x10-O2～，抗壓強(qiáng)度戶1．69MPa，彈性模量E=1600fMPa，抗拉強(qiáng)度A=0．46MPa；FIB—C1—30型高性能碳纖維布熱膨脹系數(shù)a~=-O．7x10-6~C～，彈性模量E=2．35xl@MPa，抗拉強(qiáng)度 ：3550MPa。由于碳纖維具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)煙囪砌體受熱膨脹時(shí)，碳纖維受熱收縮，抑制砌體膨脹，從而改善了其受熱性能 。在施工溫度25'E情況下加固的煙囪，若使用溫度升至100~C，砌體承受的壓應(yīng)力：E =E( — At=160Ox1．69x5．7x10-6x75，o-=1．15MPa<I．69MPa，碳纖維布所受拉應(yīng)力 =E ：2．35x1 05x5．7x10 x75，o-=100．5MPa<3550MPa；若停產(chǎn)溫度降至0'E，砌體承受拉應(yīng)力 ：E =1600x1．69x5．7x10％<25， =O．385MPa<0．46MPa，未開裂，滿足要求。經(jīng)計(jì)算，施工溫度25cc，加固后的煙囪可以保證處于溫度一5cc～135cc范圍不開裂，顯著改善了溫度變化的影響。 　　2．4 施工要點(diǎn) 　　本工程煙囪裂縫長達(dá)20 In，實(shí)施加固時(shí)先對(duì)煙囪砌體結(jié)構(gòu)部分的裂縫進(jìn)行環(huán)氧砂漿灌縫封閉處理，然后沿?zé)焽鑿捻數(shù)降撞炕炷恋鬃?標(biāo)高8 In處)豎直粘貼250 mm寬的碳纖維布，按環(huán)向均勻相隔，共六條縱向碳纖維布，從裂縫的下部、標(biāo)高12 111處起往上每隔2．0 In(中心間距)粘貼一條250 mm寬的環(huán)向碳纖維布，一直粘貼到煙囪頂部。具體布置如圖1所示。碳纖維加固結(jié)構(gòu)一般包括以下工序：施工準(zhǔn)備一基底處理一涂敷基底樹脂一鋪貼纖維一修飾。磚砌體粘貼碳纖維布與混凝土基材粘貼碳纖維布有所不同，灰縫內(nèi)砂漿應(yīng)掏出并用壓縮空氣、清理干凈，然后用修補(bǔ)環(huán)氧砂漿充分注入補(bǔ)平，進(jìn)行裂縫封閉處理，在計(jì)算好需要粘貼碳纖維布的位置，預(yù)先刷300mm寬、3 mm厚的M10環(huán)氧砂漿一層，待砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，對(duì)其進(jìn)行找平處理；用滾筒刷均勻涂刷基底樹脂；均勻涂抹浸漬膠，涂抹浸漬膠后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，將已剪裁好的碳纖維布迅速粘貼到位，粘貼碳纖維布時(shí)，用特制的滾筒沿碳纖維布受力方向多次滾壓擠出氣泡，以保證碳纖維布與砂漿緊密粘結(jié)，搭接長度≥200mm；表面涂浸漬膠，再拋細(xì)沙作壓面處理。 　　2．5 效果分析 　　本工程對(duì)裂縫首先進(jìn)行灌漿封閉處理，使開裂砌體恢復(fù)整體性，然后進(jìn)行粘貼碳纖維布等加固處理措施。加固后投入使用至今已一年多，并未發(fā)現(xiàn)新裂縫出現(xiàn)，對(duì)裂縫控制取得了滿意的效果，說明采用碳纖維加固方法切實(shí)可行。