碳纤维片材和锚固加固施工质量现场检测.docx
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碳纤维片材和锚固加固施工质量现场检测
碳纤维片材和锚固加固施工质量现场检测
碳纤维片材和锚固加固施工质量现场检测
碳纤维片材加固施工质量现场检测
2.8.1碳纤维拉拔仪原理
目前,碳纤维片材施工质量现场检测方法国内主要为中国工程建设标准化协会标准《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146:
2003)附录B和《混凝土结构加固设计规范》(GB50367)附录E的拉拔法检测碳纤维施工质量。
拉拔法所采用的仪器由两部分构成,一部分为手持水钻构成的切割装臵,另一部分为液压拉拔装臵及压力传感器组成的拉拔仪,典型的拉拔检测仪构造如图2.8.1-1所示,典型的拉拔仪器见图2.8.1-2。
图2.8.1-1检测仪结构示意图
1.标准块;2.联接螺母;3.万向结;4.大活塞;5.传感器;6.压簧;7.小活塞;8.蜗杆;9.丝杠;10.摇把;11.注油口;12.碳纤维片材。
当顺时针摇动手柄时,与其同轴的蜗杆随之转动,并带动蜗轮旋转,由于蜗轮中心孔内有反扣螺纹,在其旋转的同时也就带动丝杠及小活塞向下移动,将泵体内液压油推向工作油缸内的大活塞,活塞上移又通过万向结带动联接螺母及标准块,对被检测的碳纤维片材施加正向拉力。
液压油的工
作压力可通过压力传感器测得,检测中随着手柄的转动,油压增高被验拉力数值不断增加,当标准块脱落时.检测仪表可自动记录下此时的拉力值。
手柄反摇时,油泵将油吸回小油缸内,为保证大活塞顺利回位专门设计了回位弹簧,活塞向上移动时弹簧压缩,回程时弹簧推动活塞起到复位作用。
检测前碳纤维片材粘结强度,需在混凝土表面加工出预切缝,深度应从加固表面切割至混凝土基体内部,切入混凝土深度为2~lOmm,缝宽2mm。
为保证预切缝的顺利进行,应采用与检测仪器相配套的切缝机。
按规范要求,标准块直径为40mm,材质为45号钢。
压力传感器
图2.8.1-2典型碳纤维粘结强度检测仪
2.8.2碳纤维片材施工质量现场拉拔检验
(1)检测仪器
对粘结强度检测仪的要求,可参照现行行业标准《数显式粘结强度检测仪》(JG3056)的规定。
粘结强度检测仪应每年检定一次,发现异常液压拉拔装臵
时应随时维修、检定。
(2)检验时间和抽样规则
现场检验应在已完成碳纤维片材粘贴并固化7d的结构表面上进行,现场检验的布点应在胶粘剂固化已达到可以进入下一工序之日进行。
当因故需推迟布点日期时,不得超过3d。
梁、柱类构件以同规格、同型号的构件为一检验批,每批构件随机抽取的受检构件应按该批构件总数的10%确定,但不得少于3根;以每根受检构件为一检验组;每组3个检验点。
板、墙类构件应以同种类、同规格的构件为一检验批,每批按实际粘贴的表面积(不论粘贴的层数)均匀划分为若干区,每区100m2(不足100m2,按100m2计),且每一楼层不得少于1区;以每区为一检验组,每组3个检验点。
检验点的间距不应小于500mm,且有一块应粘贴在加固构件的端部。
(3)现场检验程序
1)表面处理:
被测部位的加固表面应清除污渍并保持干燥。
2)切割预切缝:
从加固表面向混凝土基体内部切割预切缝,切入混凝土深度10~15mm,宽度约2mm。
预切缝形状为直径50mm的圆形或边长40mm×40mm的正方形。
3)粘贴钢标准块:
采用高强、快固化的胶粘剂(取样胶粘剂)粘贴钢标准块(图2.8.2)。
取样粘结剂的正拉粘结强度应大于粘贴碳纤维片材的结构胶粘剂正拉粘结强度。
钢标准块粘贴后应立即固定。
4)按照粘结强度检测仪生产厂提供的使用说明书,连接钢标准块。
5)以1500~2000N/min匀速加载,记录破坏时的荷载值,并观察破坏形
态。
图2.8.2碳纤维片材粘结质量现场检验
(4)试验结果计算及破坏形式判断
现场检验正拉粘结强度应按下式计算:
f?
(2.8.2)
式中f——正拉粘结强度(MPa);
P——试样破坏时的荷载值(N);
A——钢标准块的粘结面面积(mm2)。
试样破坏形式及其正常性判别:
1)试样破坏形式应按下列规定划分:
①内聚破坏:
应分为基材混凝土内聚破坏和受检胶粘剂的内聚破坏;后者可见于使用低性能、低质量胶粘剂的工程。
②粘附破坏:
应分为胶层与基材之间的粘附破坏及胶层与纤维复合材或钢标准块之间的粘附破坏。
③混合破坏:
粘合面出现两种或两种以上的破坏形式。
PA
2)破坏形式正常性判别,应符合下列规定:
①当破坏形式为基材混凝土内聚破坏,或虽出现两种或两种以上的破坏形式,但基材混凝土聚破坏面积占粘合面积85%以上,均可判为正常破坏。
②当破坏形式为粘附破坏、胶层内聚破坏或基材混凝土内聚破坏面积少于85%的混合破坏,均应判为不正常破坏。
3)试验结果的表示:
每组取3个被测试样,以算术平均值作为该组正拉粘结强度的试验结果。
试验结果应包括破坏形式、3个试样的正拉粘结强度值和该组正拉粘结强度的试验平均值。
(4)碳纤维片材粘贴施工质量的合格评定
1)组检验结果的合格评定,应符合下列规定:
①当组内每一试样的正拉粘结强度均达到max{1.5,ftk}的要求,
且其破坏形式正常时,应评定该组为检验合格组:
②当一组内仅一个试样达不到上述要求时,允许以加倍试样重新做一组检验,如检验结果全数达到要求,仍可评定该组为检验合格组;
③在重做试验中,仍有一个试样达不到要求,则应评定该组为检验不合格组。
2)检验批的粘贴施工质量的合格评定,应符合下列规定:
①当批内各组均为检验合格组时,应评定该检验批碳纤维片材与基材混凝土粘贴的施工质量合格;
②当有一组或一组以上为检验不合格组时,应评定该检验批构件加固材料与基材混凝土的粘贴施工质量不合格;
③当检验批由不少于20组试样组成,且检验结果仅有一组因个别试样粘结强度低而被评为检验不合格组时,仍可评定该检验批构件的粘贴施工质量合格。
注:
ftk为原构件混凝土实测的抗拉强度标准值。
锚固施工质量现场检验
9.5.1现场检验项目
混凝土结构后锚固工程质量应进行抗拔承载力的现场检验。
后锚固连接抗拔承载力现场检验,ETAG和CEB等欧洲规范未作规定,西方国家和日本等大多着重原材料和零部件产品质量检验和施工过程中的质量控制和程序控制,一般不作现场检验;但按我国《建筑工程质量评定标准》精神,则为必检项目。
然而,破坏性检验会造成一定程度难于处理的基材结构的破坏,检验项目过多,影响施工进度,以及经济技术等因素影响,故本规程规定,现场只检验锚栓抗拔承载力。
锚栓抗拔承载力现场检验可分为非破坏性检验和破坏性检验。
对于一般结构及非结构构件,可采用非破坏性检验;对于重要结构构件及生命线工程非结构构件,应采用破坏性检验,并尽量选在受力较小的次要连接部位,检验完成后,破坏的构件要进行修补。
9.5.2试样选取
锚固抗拔承载力现场非破坏性检验可采用随机抽样办法取样。
同规格,同型号,基本相同部位的锚栓组成一个检验批。
抽取数量按每批锚栓总数的1‰计算,且不少于3根。
9.5.3检验设备
现场检验用的仪器、设备,如拉拔仪、x-y记录仪、电子荷载位移测量仪等,应定期检定。
加荷设备应能按规定的速度加荷,测力系统整机误差不应超过全量程的±2%。
加荷设备应能保证所施加的拉伸荷载始终与锚栓的轴线一致。
位移仪应保证能够测量出锚栓相对于基材表面的垂直位移,直至锚固破坏。
位移测量记录仪宜能连续记录。
当不能连续记录荷载位移曲线时,可分阶段记录,在到达荷载峰值前,记录点应在10点以上。
位移测量误差不应超过0.02mm。
9.5.4检验方法和施加的荷载
加荷设备支撑环内径Do应满足下述要求:
化学植筋Do≥max(12d,250mm),膨胀型锚栓和扩孔型
锚栓Do≥4hef。
加荷设备支撑环内径D0≥4hef或D0≥max(12d,250mm)要求,主要考虑是基材混凝土破坏圆锥体直径,即锚栓的临界间距Scr,N,因为,环径过小就不可能产生锥体破坏,承载力会显著偏高。
锚栓拉拔检验可选用以下两种加荷制度:
a)连续加载,以匀速加载至设定荷载或锚固破坏,总加荷时间为2min~3min。
b)分级加载,以预计极限荷载的10%为一级,逐级加荷,每级荷
载保持1min~2min,至设定荷载或锚固破坏。
非破坏性检验,荷载检验值应取0.9Asfyk及0.8NRk,c计算之较小值。
NRk,c为非钢材破坏承载力标准值,可按有关规定计算。
非破坏性检验
荷载取0.9Asfyk,主要考虑的是钢材屈服;而取0.8NRk,c,主要在于检验锚栓或植筋滑移及混凝土基材破坏前的初裂。
9.5.5检验结果评定
非破坏性检验荷载下,以混凝土基材无裂缝、锚栓或植筋无滑移等宏观裂损现象,且2min持荷期间荷载降低≤5%时为合格。
根据试验及锚固承载力标准值取值,在非破坏检验荷载下,一般不应该出现钢筋屈服、滑移、基材裂缝及持荷不稳等征兆。
然而非破坏性检验对锚固承载力毕竟无法量化,为避免误判,规定当该检验不合格时,则应补作破坏性检验判定。
当非破坏性检验为不合格时,应另抽不少于3个锚栓做破坏性检验判断。
除特殊情况下,现场破坏性检查,一般仅检查锚栓的极限抗拔力。
因数量有限,评定方法采用双控,即极限抗拔力平均值应满足公式(9.5.2-1),最小值应≥标准值(9.5.2-2)。
对于破坏性检验,该批锚栓的极限抗拔力满足下列规定为合格:
N
N
cRm?
[?
u]Nsd(9.5.2-1)cRmin?
NRk,*(9.5.2-2)
式中Nsd─锚栓拉力设计值;
c─锚栓极限抗拔力实测平均值;NRm
c─锚栓极限抗拔力实测最小值;NRmin
NRk,*─锚栓极限抗拔力标准值,根据破坏类型的不同,分别按6.1节有关规定计
算;
[?
u]─锚固承载力检验系数允许值,近似取[?
u]?
1.1?
R*,?
R*按表6.2.1取用。
当试验结果不能同时满足上两式条件时,评定为破坏性检验不合格,
当破坏性检验不合格时,应会同有关部门依据试验结果,研究采取专门措施处理。
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- 关 键 词:
- 碳纤维 锚固 加固 施工 质量 现场 检测