碳纤维加固施工工艺

碳纤维加固施工工艺（通用10篇）

碳纤维加固施工工艺 篇1

摘要：以某地区潭江桥旧桥加固工程为例,对碳纤维布加固体系构造、施工工艺以及施工质量控制措施进行了详细的介绍,从而为以后碳纤维布加固施工提供了借鉴和参考,同时对于预应力碳纤维加固混凝土结构的进一步研究和应用提供了理论基础。

关键词：碳纤维布加固体系,施工工艺,质量检查

我国现有的许多旧桥梁多建于二十世纪六七十年代,随着我国经济的快速发展,车流量逐渐增大,再加上自然灾害的侵袭以及桥梁自身强度的衰减,造成桥梁损伤和局部破坏,导致桥梁长期频繁地处于超负荷运行状态。因此,对旧桥梁进行加固,结合加固进行拓宽处理,对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,以满足现代化交通运输的需要,势在必行。

碳纤维加固混凝土是指在混凝土构件表面粘贴碳纤维材料,使碳纤维与混凝土牢固地粘结在一起并共同作用,达到结构加固、提高结构承载力和抗震性能、修补构件缺陷的目的,碳纤维加固混凝土结构技术是目前国内正在大力推广的一种结构加固新技术。碳纤维加固与其他加固方法相比具有明显的技术优势,主要体现在耐腐蚀、比强度高、几乎不增加构件的重量及体积、适用面广、便于施工。

1 工程概况

潭江桥由新旧两座桥组成,旧桥为3孔25 m双曲拱桥,1977年建成通车;新桥为3孔净跨径为26.80 m的刚架拱桥,1991年建成通车。

该刚架拱桥在长期荷载作用下,其主拱圈、拱顶、拱脚无裂缝出现,但上弦杆和立柱存在局部破损现象。大部分上弦杆与内弦杆出现2条～4条裂缝,裂缝长度沿弦杆全高,缝宽0.1 mm～0.2 mm,处理方法为:在梁底面、侧面贴两层碳纤维布;1号墩顶,3号,4号立柱表面剥落严重,钢筋锈蚀,处理方法为:清理锈蚀钢筋,松脱混凝土用环氧树脂砂浆修补,再贴两层玻璃纤维布。

2 碳纤维布材料

碳纤维布主要以碳纤维丝为原料编织而成,根据碳纤维丝编织方向分为单向和双向两种,其主要性能指标见表1。

3 施工工艺

3.1 被加固混凝土表面处理

1)钢筋露出部位需做防锈处理,涂两道底漆、两道面漆。

2)裂缝修补。

如裂缝在5 mm以上,采用高强水泥砂浆灌注,裂缝宽度大于0.2 mm小于5 mm,采用专用化学裂缝灌注胶灌注裂缝,以低压慢注射为主,固化后打磨修饰平坦,裂缝宽度小于0.2 mm,采用封胶表面封闭。

3)断面修补,被粘结混凝土面如有缺陷、空洞或蜂窝麻面,应使用修补胶修补。

4)表面污垢和碳化处理,处理成平坦规整、无松动、无脆弱碎块及无污物的表面,以盘式打磨机、喷砂、高压水冲洗等方法,不可因研磨产生尖锐的端部及棱角,油渍类污物用中性洗涤剂脱脂,用高压气枪消除灰尘,粘结碳纤维布前混凝土表面必须充分干燥。

5)修角加工,为防止内凹角,碳纤维布在粘结时容易剥离或扯起,可采用修补胶修补成圆角,圆角半径R>20 mm;对于菱形柱或有尖锐凸角的结构,在尖角处的纤维有较大的应力集中,容易使碳纤维折断,因此必须进行处理,可用研磨机将棱角修饰成半径R>20 mm的弧形。用修补胶做表面修饰,用弧形量具检测,保证修饰角半径R>20 mm(特种结构按相关规范要求,而日本公路建筑要求R=50 mm,住宅建筑要求R=30 mm)。

3.2 涂刷基底树脂

1)按产品使用说明的规定将A,B两组充分搅拌后,用滚筒刷将基底树脂均匀喷涂于混凝土表面。

2)使用底胶的目的在于加强混凝土与纤维布或修补胶之间的粘结性,底胶能够浸入混凝土,增加混凝土的表面强度。

3)环境温度、湿度和混凝土表面的干燥程度影响底胶粘结性能,施工环境温度不低于5 ℃,湿度应不高于85%,混凝土表面含水量应在10%以下的干燥情况。

4)一次配胶量不宜过多,一般情况配置好后在45 min～60 min内用完;胶的搅拌采用低速机械搅拌,搅拌时可能发热,搅拌时间不宜过长,以3 min为宜。

5)涂胶采用滚轮毛刷均匀涂敷,涂敷量由底胶的品种和混凝土表面的情况而定,底胶的浓度较低,一般用量标准为0.25 kg/m2～0.3 kg/m2;底胶应涂敷1道～2道,如混凝土碳化严重,浸透量大时,需增加涂敷次数。以指触确认干燥后,再继续下道工序(通常需要1 d时间养护)。

3.3 浸渍胶涂底

1)涂敷浸渍胶的目的是使混凝土与纤维布粘结。

施工注意事项:必须使浸渍胶充分浸透,采用专用滚轮单向滚压纤维布,起拱部位和角落部分容易产生空气滞留,使用专用带齿除泡滚筒除去滞留空气。

2)固化时间。

每次胶的混合量应以在施工时间内可涂布面积计算,搅拌必须充分,混合容器的底角部分难搅拌处应特别注意。

3)涂敷应均匀,涂敷胶量以碳纤维布为标准,胶不宜过多,多余胶用专用设备挤压出来。涂敷量视混凝土表面状况和纤维规格不同而不同,一般一层用量为0.5 kg/m2～0.7 kg/m2。

3.4 粘贴碳纤维布

1)粘贴碳纤维布的目的是对工程结构的补强加固。施工注意事项:必须确定受力方向,纤维粘贴方向与受力方向一致,纤维布一定要铺设平整,不能褶皱,不能弯曲,浸渍胶必须用专用滚压轮滚压浸透,并排除气泡。

2)裁剪尺寸须包含纵横向重叠部分,剪裁下来的碳纤维布不能折叠,粘贴前必须卷滚在半径R≥80 mm的圆滚上,以免折损;裁剪好的纤维布,若当天用不完,应放置在无尘、干燥、无日光直射处密封保管。

3)纤维布必须沿定位线粘贴,多层粘贴应逐层进行,必须待第一层固化后再粘贴第二层,不得一次粘贴多层碳纤维布;在一处粘贴多块碳纤维布,应先粘贴中心的一块,然后向两边扩展;碳纤维布在外凸角粘贴时,不要让纤维布受损伤;在内凹角粘贴时,采用半径相同的橡皮滚轮,挤压凹角,以免扯离边使凹角处纤维扯起,滚压时沿受力方向滚压,不要往返用力。

4)纤维搭接长度。

在纤维方向一般规定为100 mm;与纤维垂直方向两块之间无需搭接;在粘贴的纤维布面积中间,若有开口或设备、铁板等阻挡时,纤维布的剪裁应事先计划,并对这些削弱的部位做好补强准备。

4 养护

室外施工时为不使雨水、砂、灰尘附着在纤维布上,须用塑料布养护,纤维布贴上后,用塑料布覆盖24 h以上进行养护。平均温度10 ℃以下,初期固化时间约2 d;平均温度10 ℃～20 ℃,初期固化时间约1 d～2 d;平均温度在20 ℃以上;初期固化约1 d。完全固化要求时间较长,一般固化80%以上就可以受力,平均温度在20 ℃以上时需固化7 d,平均温度在10 ℃时需固化14 d才能受力使用。

5 碳纤维加固施工质量检查

5.1 施工前材质检查

1)碳纤维的拉伸强度、弹性模量、断裂延伸率。

2)结构胶本身拉伸强度、正拉粘结强度、耐老化性能。

3)检查频率,每2 000 m2检测一次,每施工一次做一次检测。

4)检测标准遵循相关规范规定。

5.2 施工中工程质量检查

1)施工环境。

气温在5 ℃以下、相对湿度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时,无有效措施不得施工。

2)现场拉拔试验。

在作业面未涂底胶前,应用现场专用拉拔试验机检测混凝土本身的正拉强度。其检查标准为拉拔结果破坏面必须为混凝土破坏,并记录实测破坏强度值,以作为完工后材质优劣之判别。每一施工工程检测三组,每组三个试点。

5.3 完工后的工程质量检查

1)有无间隙、缺胶区和纤维弯曲区。

2)完工后3 d,以金属轻击判别是否有空孔或含浸胶不良现象,若含浸胶不良面积达施工作业面积的2/3以上,则全部拆除,重新粘贴。

5.4 肖氏硬度测试

1)在全部作业范围内,完工3 d后肖氏硬度值达70以上视为合格。

2)硬度值小于70大于50,应挑选局部区域切开检查纤维含浸胶状况,若纤维含浸胶不良达到检查区域业面积的2/3以上,则该区域须全部拆除重新粘贴;若纤维含浸胶不良在检查区域业面积的2/3以下,则以个别区域分别切开局部重新粘贴。

3)若硬度值不大于50,则视为不合格区域,必须拆除重新粘贴。

6 结语

文中结合工程施工实际情况,较为系统地归纳总结了碳纤维布加固体系构造、施工工艺以及施工质量控制措施,为以后碳纤维布加固施工提供借鉴和参考。同时对于预应力碳纤维加固混凝土结构的研究和应用还需进一步加强。

参考文献

[1]黄民元.体外预应力结构技术及工程应用[J].长沙交通学院学报,2005,21(4):17-20.

[2]傅荣华.碳纤维布加固施工工艺及质量控制[J].公路,2004(11):137-140.

[3]飞渭,江世永,曾祥蓉.后勤工程学院学报[J].2006(4):12-16.

[4]徐新生,王铁成,魏晓东.预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术[J].工业建筑,2005,39(5):101-104.

碳纤维加固施工工艺 篇2

沙河大桥维修加固工程的施工工艺

漯河市泰山路沙河大桥为钢筋混凝土拱桥,在使用多年后出现局部结构破损和裂缝,介绍其加固施工工艺.

作 者：闫鲁生 YAN Lu-sheng 作者单位：漯河市公路管理局,河南,漯河,46刊 名：漯河职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF LUOHE VOCATIONAL TECHNOLOGY COLLEGE年，卷(期)：8(2)分类号：U445.72关键词：桥梁 加固 施工工艺

碳纤维加固施工工艺 篇3

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0014-01

摘要：

城市的快速发展对建筑材料提出了更高的要求，钢纤维混凝土因其性能优越、施工方便、价格低等优点在路桥工程中得到了广泛应用。本文首先介绍了钢纤维混凝土的性能，然而结合具体的工程实例剖析了钢纤维混凝土的施工工艺，为同行提供一些借鉴。

关键词：路桥施工；钢纤维混凝土；施工技术

混凝土加入钢纤维是为了增强混凝土的强度，是一种新型复合建筑材料，可以提高建筑工程的质量，所以近几年来在国内外得到了广泛的应用。和普通混凝土相比较，它不仅质量轻、强度高且抗变形能力强，能够明显地减轻路桥的自身重量，提高桥梁的耐性，增强裂韧性与抗冲击性，加之施工简便，价格低廉，在路桥等工程建筑领域得到广泛应用。 

1钢纤维混凝土

将直径为0.3-0.6mm、长度为20mm或40mm的短钢纤维均匀地混合到混凝土中就构成了通常所说的钢纤维混凝土（SFRC），其中钢纤维占总混凝土体积的 1% 至2%的。根据掺入的钢纤维的种类不同，可以将钢纤维混凝土分为以下四类，加入切断钢纤维的混凝土，加入切削钢纤维的混凝土，加入剪切钢纤维的混凝土和加入熔抽钢纤维的混凝土，其中熔抽钢纤维拉强度最高，性能最优。依据有关纤维增强机理的各种理论，如纤维间距理论、微观断裂理论与复合材料理论等等，同时借助大量的试验数据，可以得出纤维的增强效果主要取决于以下因素的影响：基体强度（fm），钢纤维长度和直径的比，一般长度用L表示，直径用d表示；纤维的体积率，即在钢纤维混凝土中钢纤维所占总体积的比；钢纤维和基体间的粘结强度，一般用表示，和钢纤维在基体（混凝土）中的分布与方向，一般用字母表示。当钢纤维混凝土被破坏时，大都是钢纤维被拔出而不是被拉斷，所以改善钢纤维和混凝土间的粘结强度是提高钢纤维效果的主要策略。

钢纤维混凝土主要是通过代替路桥建筑等工程中的钢筋，缩减构件的截面面积或是减小路桥的厚度，调整缝间距等措施提高路桥工程的质量的同时，缩短施工工期，减少路桥工程的成本，还能确保路桥的使用寿命，可以看出钢纤维的优点还是比较显著的。

2钢纤维混凝土的应用

2.1桥梁中钢纤维混凝土的应用

2.1.1桥面装修。钢纤维混凝土的使用不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性与舒适性，还可以提升桥梁的抗折强度、桥梁自身的刚度，降低铺装厚度，改变桥梁结构自重，桥梁的受力状况也能得到改善。另外，采用钢纤维混凝土与橡胶沥青混凝土复合使用也是路桥施工中一个很好的选择。桥面铺装如图1所示：



2.1.2桥梁上部载荷部位。桥梁主拱圈采用钢纤维混凝土可以改善结构受力性能，防止结构变形，减轻桥梁自身的重量，是桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展的有效措施。另一方面采用钢纤维混凝土，使桥梁结构性能良好，造型美观大方，同时可减少桥梁上部用料，使下部墩台数量减少，从而降低成本，进而提高了经济效益。另外通过钢纤维混凝土的使用可以降低梁高，进而满足使用上的特殊要求。

2.1.3钢纤维混凝土的使用可以对桥梁墩台等局部结构进行加固。对桥梁墩台和桥面板裂缝或表层剥落等情况，采用转子Ⅱ型喷射机喷射 5-20cm钢纤维混凝土以解决上述问题。一般的钢纤维类型大都用剪切钢纤维，其掺量为1.0%；对旧混凝土表面则喷砂或是凿毛，以提升其整体性。

2.1.4钢纤维混凝土对桩的加强。采用钢纤维混凝土对桩尖局部结构进行增强，这样可以提高桩的穿透力，减少桩的锤击次数，从而大大提升打击速度。通常在桩的顶部或桩尖部位加入钢纤维混凝土，即增强了桩顶的抗冲击韧性，有效避免桩顶在打入预计深度以前出现破裂，又可提升桩尖的入土能力，打击速度提高明显。桩身等其他部位仍可用预应力或者非预应力钢筋混凝土。当然也可全断面整体浇筑钢纤维混凝土，但这样做会降低其经济效益。

2.2路面中钢纤维混凝土的应用。

钢纤维混凝土在路面施工时，可有效减少路面的铺设厚度，减少缝隙的设置，增强路面的耐磨性等优点，进而延长路面的使用时间。具体来看，钢纤维混凝地在路面的应用主要有以下两个方面：第一钢纤维混凝土在新建路面工程中的应用。在新建路面施工中，主要是减小路面的厚度，双车道路面无纵缝设置，进而延长路面的使用时间；第二是钢纤维混凝土在修补路面中的应用。在修补路面时，可采取结合式罩面面层和旧混凝土相粘结，使其成为一体，进而发挥结构的整体强度；也可采取分离式罩面层，即在中间设一个隔离层，使各个层次独立起作用。

3钢纤维混凝土施工技术

钢纤维混凝土的施工过程中主要注意从以下几个方面：

3.1 设置钢纤维分散装置。

钢纤维易结团，所以在投入搅拌机时，应多次少量进行。分散机功率设置成0.75kw-1.0kw最佳，分散力在20kg/min-60kg/min之间较合适。在投入搅拌机前应将钢纤维与细骨料均匀搅和，或搅拌多次。

3.2 搅拌时间与顺序。

为了达到钢纤维均匀分布于混凝土中的目的，就必须严格控制搅拌时间与投料顺序，这是与普通混凝土搅拌的不同之处，也是确保施工质量的关键环节。搅拌顺序一般为先填入砂，再钢纤维，第三放放碎石，最后投入水泥。料在搅拌机内先干拌一分半钟之后，再加水等其他外加剂，再搅拌两分钟。通常来说选择强制式搅拌机或双锥反转出料搅拌机较好。

3.3 浇注与振捣。

钢纤维混凝土在浇注时，应注意：第一不应该有明显的浇注接头。倒料必须相压15cm至20cm，保持钢纤维混凝土的整体连续性；第二，浇注必须连续进行。这是因为在使用插入式振动棒对钢纤维混凝土振捣时，会使钢纤维朝振动棒聚集，引发集束效应，所以应使用平板振动器振捣。当使用振捣棒时，要确保边角混凝土的密实，必须使钢纤维条状集束排列，这样有利于抵抗温度应力和载荷的传递。

3.4 成型。

因为钢纤维混凝土有砂率大、纤维乱向分布与粗骨料细等特征，所以钢纤维混凝土路面宜适合应用真空吸水技术，并用机械抹平以预防钢纤维暴露。采取压纹机压纹技术防止拉毛将纤维外露，若已外露，应及时采取措施。

3.5 接缝施工。

钢纤维混凝土具有收缩性小且抗裂性能好的优点，有的施工路段可以封闭交通的情况下进行，则可以将钢纤维混凝土整幅摊铺，不设纵缝。

3.6 运输。

在运输过程中，一方面钢纤维混凝土的坍落度与含气量都会有所损失，拌和物稠度下降；另一方面，在振动与重力的作用下使钢纤维下沉，造成钢纤维混凝土质量下降，所以应该尽可能缩短钢纤维混凝土的运输距离，尽量增大料斗的出口尺寸，有条件的可以采取泵送。

3.7 养护。

钢纤维混凝土浇筑完成以后，应该及时封闭交通，安排专人保养，尽可能避免干缩裂纹的产生，一般来讲，养护时间不得低于一周，必要时还可以采取塑料薄膜覆盖以湿养。

4结论

4.1钢纤维混凝土是一种具有优良力学性能、优质的复合材料，可以根据要求而调整的材料。伴随着钢纤维生产技术的逐步进步与基础理论的不断完善，钢纤维混凝土在路桥工程的应用将得到进一步的拓宽。

4.2复合路面结构的采用能够充分发挥钢纤维混凝土路用性能，并且可以大大降低工程的造价。应该加强钢纤维混凝土的施工质量，是确保证其性能发挥的关键环节。

4.3 开发砂浆渗浇高含量钢纤维与采用聚合物浸渍钢纤维可以进一步提高钢纤维混凝土的物理力学性能，提升路桥的经济效益等，推广应用价值很高。

参考文献

［1］赵冠鹏.钢纤维混凝土应用技术研究［J］.河北工业大学成人教育学院学报，2006(3).

［2］程庆国，高路彬.钢纤维混凝土理论及应用［M］.北京：人民大学出版社.2007.

［3］郭艳华.钢纤维混凝土增韧性能研究及韧性特征在地下结构计算中的应用［D］.西南交通大学,2008.

碳纤维加固施工工艺 篇4

碳纤维基本的构成为碳元素,为含碳量大于90%的无机高分子纤维组成,具备质量轻、强度高的性质。相比于钢铁,碳纤维的密度只有其1/4,但是其强度却是钢铁强度的7倍,此外其比模量也比钢铁高。由于材料的比强度与构件自重呈负相关关系,比模量与构件刚度也是负相关关系,因此碳纤维在建筑结构加固工程中有着广泛的应用。

2 碳纤维加固技术原理及其优势

2.1 碳纤维加固技术原理

碳纤维加固技术就是把碳纤维材料贴附在建筑结构构件表面,二者相互结合形成共同受力系统,提高建筑结构的抗承载、抗弯、抗剪等等性能,粘接剂在碳纤维加固技术中起着关键性作业。

(1)对混凝土抗震构件进行加固,其基础是提高混凝土抗震构件的延性。将碳纤维材料粘贴在构件之上,进而形成约束系统,碳纤维约束缓凝土构件主要表现为两个过程:首先是混凝土横向变形量很小,混凝土处于线性弹性时期,所以碳纤维材料横向变形量也较小,当混凝土出现应力峰值时也就随之产生分界点。此后进入下个时期,混凝土构件达到其最大承载能力,混凝土横向膨胀变形量以及碳纤维材料环向应变会随之增大,从而提升混凝土极限压应性能,延缓受压区域混凝土构件压碎的时间,明显提高混凝土构件的延性,从而改善其抗震能力。

(2)对混凝土抗弯构件进行加固。把碳纤维材料贴附在构件受拉区进而改善受弯构件的抗弯性能。通过使用碳纤维材料来对钢筋受拉性能进行补充和替代,从而增强构件抗弯性能。贴附在构件表面之后,二者共同工作,如果混凝土并未因为受拉区的拉力作用而开裂,构件和碳纤维应变很小。一旦混凝土因为拉力作业而出现开裂趋势,碳纤维就会发挥其作用,应变就会随之增大。当拉力继续增大使得钢筋达到屈服,碳纤维材料才能充分发挥其作用,其应变会猛然增加,进而表现出其高强特性,有效改善构件抗弯性能。

(3)对混凝土抗剪构件进行加固。在对抗剪构件进行加固作业时,碳纤维将起到如箍筋的作用。抗剪构件受到剪切作用但是并未出现屈服之前,碳纤维材料应变不明显,一旦构件达到屈服,箍筋起到的作用会相应的减小直至被碳纤维替代,同时碳纤维应变加快,对于抗剪构件起到约束作用。

2.2 碳纤维在建筑加固工程应用的优势

此外碳纤维不易于和酸、碱、盐发生化学反应。耐老化,碳纤维和胶结构以及补强构件能够长时间承受核辐射、紫外线,经过加速暴漏老化试验的碳纤维可以历时40年性能不变,并且建筑结构表面涂装之后,其耐用性更加优越;施工方便,施工效率高,易操作。碳纤维因为其自重较轻,可以在很小空间内进行施工作业,而且施工过程中并不影响建筑正常的使用。下料切割方便,有着良好的可操作性,不需要借助大型设备和重型施工机械,在施工作业中不需要铆钉、螺栓的临时固定,大大简化施工作业。施工质量易于保证,碳纤维材料因为其柔性特点,在粘贴施工中可以达到很高的有效粘贴率,一旦在施工过程中发现气泡可以通过注射树脂法加以补救。

3 碳纤维加固技术施工工艺及注意事项

3.1 碳纤维加固的依据以及相关计算

福建省福州市郊区某地有一烂尾楼工程,由于建设过程中过程公司破产,该工程被其它公司收购。经福州市建筑科学研究院检验鉴定后发现还可以使用,但现有的条件无法满足结构抗震安全稳定性,因此由福州市建筑科学研究院针对建筑主体的部分进行碳纤维结构的设计和施工总承包工作。主要依据《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146-2003)对其进行加固。首先利用回弹法对主次梁的混凝土的强度进行检测,经检测发现,应当提高梁柱下弦的强度等级;本次加固采用t700s碳纤维布进行加固作业,将碳纤维布分别粘贴在下弦的下部和两边。

碳纤维布加固混凝土的用量可以按照以下的公式计算:

在该式中,Acf——碳纤维布的用量(面积);Rg———钢筋的抗拉伸设计强度;Rcf———碳纤维布抗拉设计强度;Ag———为抵抗不足弯矩所需要的钢筋面积。

碳纤维布的面积,计算时要取其净面积,因此,

Ag=t·B·n

式中:t——碳纤维布的计算厚度;B———碳纤维布的宽度(mm);n———碳纤维布的粘贴层数。

在得到等效的钢筋面积以及参照相关标准后可以计算出该工程所需的碳纤维的厚度、宽度和层数。

3.2 碳纤维加固的施工工艺

碳纤维加固施工流程通常可以概括为以下几点:

(1)卸荷。在加固作业准备阶段,需要充分考虑各个构件的受力情况,能够在不影响其他构件的情况下,将与加固施工无关的构件卸掉。例如,将被腐蚀的混凝土去掉然后查看钢筋是否生锈,若出现生锈情况,则需要将锈层铲掉,避免影响后续的施工作业。

(2)基底处理。为了保证碳纤维加固施工的质量,需要对被加固结构表面进行预处理,进而提高粘贴的质量。对于建筑结构表面出现腐蚀、蜂窝、空鼓等等劣化现象的需要清除,对于那些面积较大的清除区域,还需要使用环氧砂浆进行修复。对于混凝土表面出现裂缝的区域需要进行全面封闭处理、通过砂纸或者混凝土角磨机把建筑构件表面打磨至平整,同时清除构件表面上的杂物,例如油渍、泥土等等;对于构件转角处需要将其取出凸起部分并打磨至圆弧状。最后,利用鼓风机清理混凝土表面,确保其表面的干燥。

(3)涂底胶,将主剂与固化剂以3∶1的比例配置底胶,利用电子秤精确计量之后,把主剂与固化剂混合并通过电动搅拌设备充分将其搅拌,以确保其均匀。利用滚筒刷把底胶均匀的涂抹在混凝土表面,待其固化后,展开下一施工步骤。此外,应当注意底胶在使用时受到温度影响较大,调好的底胶需要在45min之内用完,进而避免凝固氧化,失去底胶的效用。

(4)找平。在混凝土表面开展此作业,如遇到凹陷位置需要通过修补剂将其修平,此外对于模板接头高度差大的区域也利用修补剂处理,进而减小其高度差。

(5)粘贴。相对于其他施工工艺,此作业较复杂,首先依据施工设计的实际要求裁剪碳纤维材料,而后配置粘接剂,其配置步骤和底胶配置相似。将粘接剂涂抹至混凝土表面,特别是搭接处、拐角处需要增加涂抹量。涂抹时需要注意其厚度,应当比底胶层厚,进而预防存在漏涂问题,特别需要注意碳纤维边缘区域。碳纤维材料粘贴完毕后,需要使用专门的滚压工具对其进行处理,确保完全排除里面气泡,同时也可以将碳纤维与粘接胶充分接触。为了确保粘接胶分布的均匀,应当通过刮板开展刮涂作业。如果施工需要粘贴多层碳纤维材料,应当依据上述作业步骤进行,确保每层碳纤维干燥之后才进行下层碳纤维的粘贴。此外,应当注意碳纤维材料沿其纤维方向长度最小为200mm。

(6)表面防护。粘贴碳纤维之后需要在规定条件下养护一定时间,为了预防加固之后混凝土构件的损坏和提升其耐久度,需要进行外部防护作业,通常是涂抹水泥砂浆,对于有防火要求的需要在表面涂刷防护涂料。

(7)质量要求。每道施工流程完工之后,需要依据工艺要求对其展开验查工作,并且详细、准确记录每个工序的相关参数,对于存在的问题需要及时的与相关部门沟通处理。工程验收时需要将工作重点放在碳纤维和混凝土粘贴质量上,可以使用小锤子敲击纤维材料发出的声音判断粘贴质量。一旦发现纤维布和混凝土之间存在粘贴不牢固问题,需要通过针管注射粘贴胶,如果发现粘贴面积不大于90%,则粘贴施工工艺失败,此时就需要进行二次施工。此外,加固施工作业时需要注意外部环境对于粘贴质量的影响,通常情况来讲施工区域的相对湿度不能大于70%。

3.2 碳纤维加固施工注意事项

碳纤维加固技术在应用时,需要依据图纸全面分析建筑结构情况进而科学的确定需要加固区域。为了确保施工质量,达到预期的施工目的,加固混凝土的强度等级应当大于C15,施工时温度应当大于5℃。沿着碳纤维材料纤维方向弯折会产生应力集中现象,极易导致纤维材料的损坏,因此转角处施工时磨圆处理。为了避免碳纤维材料出现纵向应力集中问题,纵向碳纤维材料粘贴过程中需要延伸到边缘区域,并且通过U型箍进行锚固。碳纤维材料搭接处理时,搭接长度需要大于100mm;在粘贴胶涂抹时,其厚度应当大于2mm,还需要排除碳纤维和构件间的气体,因为碳纤维具有导电性特点,施工作业时需要远离电源。

4 结束语

碳纤维加固技术是一种新型技术,通过在建筑结构外部粘贴碳纤维材料进而达到加固建筑结构的目的。此加固技术有着施工简单、功效高等等特点,在建筑加固工程中有着较为广泛的应用。同时碳纤维加固技术不需要定期维护、不会增加建筑结构的自重、性质稳定、耐腐蚀等等性能,可以带来较好的社会效益和经济效益。随着对于碳纤维应用研究的不断深入,有着较好的发展前景,其需求量也必定增加。所以,需要大力推进碳纤维在建筑结构加固工程的应用,为社会、国家发展创造更高的效益。

参考文献

碳纤维加固施工工艺 篇5

1 工程概况

引汉济渭工程中秦岭输水隧洞全长 98. 30km，处于秦岭岭北中低山区，围岩为角闪石英片岩、千枚岩夹角闪石英片岩，微风化 ～ 未风化，受地质构造影响较重～ 严重，节理裂隙较发育 ～ 发育，呈块状及中厚层状结构，隧洞埋深为 350 ～ 700m( 属深埋越岭隧洞) ，角闪石英片岩以Ⅲ类围岩为主，fk= 800kPa; 千枚岩以Ⅳ类围岩为主，fk= 700kPa。本区域内断层带主要物质为碎裂岩、糜棱岩、断层角砾，Ⅴ 类围岩，fk= 300 ～500kPa。施工中在断层带可能产生围岩失稳、突然涌水; 在炭质千枚岩分布带局部可能产生坍塌变形。在引水隧洞穿越富水标段过程中，洞壁与掌子面出现的滴水、渗水现象均较为严重，甚至在局部洞内壁出现小股水流。

目前，本段日常涌水量约 7000m3/ d，其中下游主要涌水里程段分别为 K66 + 280 ～ K66 + 290( 涌水量约 500m3/ d) 、K66 + 529. 5 ～ K66 + 544. 5 ( 涌水量约m3/ d) 、K66 + 710 ～ K66 + 730( 涌水量约 2800m3/d) ; 上游主要涌水里程段分别为 K64 + 880 ～ K64 +860( 涌水量约 300m3/ d) 、K64 + 690 ～ K64 + 680( 涌水量约 200m3/ d ) 、K64 + 640 ～ K64 + 630 ( 涌水量约320m3/d) 、及 K64 + 500 ～ K64 + 350( 涌水量约 500m3/d) ，预测隧洞可能出现的最大涌水量 32040m3/ d。裂隙水非常发育，并呈长流水状况，对施工造成严重干扰，尤其是该隧洞处于水资源保护地，为尽可能减少涌水量，实施堵水注浆加固施工。

2 注浆堵水加固设计

2. 1 设计原则

本段堵水为施工期注浆堵水加固，主要是实现减少隧洞涌水量，保证隧道人员及机械设备安全，并且对于保护水资源环境意义重大。基于对此洞段地下涌水特征分析，属于较大水量出水口且具有承压力的地下水封堵，张性节理较多，且平行发育，沿张性节理分布的裂隙走向范围较广，再结合此洞段的锚喷支护型式，综合考虑确定此洞段堵水注浆的布孔形式及孔深。

2. 2 设计参数

2. 2. 1 注浆孔布置堵水注浆孔布置根据不同里程段涌水形式、出水点位置及涌水量大小分别制定设计参数，里程段 K66+ 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～ K66 + 730( 边墙及洞底均有出水点) 采用间排距 2. 2m × 1. 5m 均匀布孔方式( 图 1) ; K64 +880 ～ K66 +860、K64 +690 ～ K64 +680、K64 + 640 ～ K64 + 630 及 K66 + 280 ～ K66 + 290( 边墙局部有出水点) 采用间距1. 0m ×1. 0m 出水孔周边加密布置; K64 +500 ～ K64 +350( 拱墙大面积渗水)采用 3. 0m ×1. 5m 拱墙均匀布控方式( 图 2) ，注浆孔呈梅花型布置，孔向呈放射状，并在漏水部位适当加密注浆孔; 通过对主孔进行压水试验，在裂隙走向和倾向比较明确的情况下，根据裂隙结构面走向、产状位置有针对性的布孔，使钻孔尽量与裂隙面斜向相交。【图略】

2. 2. 2 孔深设计一般情况下径向注浆孔 5. 0m，顶水注浆孔 8. 0m，集中出水点 0. 5m 范围内加密注浆孔，加密径向注浆孔 3. 5m; 孔径 50mm。在实际施工中根据孔位的不同并通过现场试验进行合理的调整，以确保堵水注浆效果。

碳纤维加固钢筋混凝土施工技术 篇6

1 采用碳纤维布加固的优点

1)施工周期短,碳纤维复合材料加固混凝土结构不需要大型机具、设备,在保证施工质量和无意外干扰的前提下,同样条件下所需时间不足目前国内大量应用的粘钢板方法所需时间的1/2。根据有关统计资料,同为粘贴加固工法,粘贴碳纤维片材是粘贴钢板施工工效的4倍～8倍。2)具有极佳的耐腐蚀性能,适用于地下结构、给排水结构、海工结构、化工车间等易锈蚀工程的加固,无论是结构类型、结构形状有何差别,它都能顺利地解决加固问题,而其他加固手段却是很难实现的。3)施工质量易保证,即使被加固结构的表面不是非常平整,粘结碳纤维加固也可以保证近100%的粘贴率,且现场检测方便,即使有小的空鼓,也可以用针管注胶法补救。由于碳纤维自身优异的物理力学性能,在加固混凝土结构中利用其高强度、高弹性模量的特点提高了混凝土的承载力等。4)施工干扰小,在较小的空间中即可实施碳纤维片材加固结构的施工,除了混凝土表面处理时的灰尘需要控制以外,对一般结构物的正常使用几乎无任何干扰。在对桥梁、道路进行碳纤维片材加固施工时,可以不中断交通。5)不增加结构自重,因碳纤维片材轻薄,粘贴后几乎不增加结构重量。

2 碳纤维的材料特性

1)工程中常用德国进口的碳纤维布(C200),其主要性能指标见表1。

2)树脂一般采用国产JGN型建筑结构胶,其主要性能指标见表2。

3 构造做法

为了加强梁(柱)碳纤维布锚固及增加抗剪能力,一般在梁(柱)端每侧粘贴160 mm宽U(口)型箍1道,在主次梁相交处每侧粘贴160 mm宽U型箍1道。

U型箍的粘贴高度宜取构件截面高度,对于U型粘贴形式,宜在上端粘贴纵向碳纤维片材压条,口型箍全截面封闭粘贴。

考虑到碳纤维布多层粘贴时受施工现场影响的因素较大,建议受弯构件粘贴碳纤维布的层数不应超过3层。

4 施工工艺

1)基底处理。

a.混凝土表面出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除,对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。b.混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构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,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥20 mm)。c.风机将混凝土表面清理干净,并保持干燥。

2)涂底胶。

a.按主剂∶固化剂=3∶1配置底胶。将主剂与固化剂先后置于容器中,用台秤计量,电动搅拌器均匀搅拌。根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间,一般情况下20 min～50 min内用完。b.将底胶均匀涂刷于混凝土表面,待胶固化后(固化时间视现场气温而定,以指触干燥为准)再进行下一工序施工。一般固化时间为6 h～24 h。

3)找平。

a.混凝土表面凹陷部位应用修补剂填平,模板接头等出现高度差的部位应用修补剂填补,尽量减小高度差。b.转角处应用修补剂修补成光滑圆弧,半径不小于20 mm。待修补剂表面干燥后方可进行下一步工序。

4)粘贴。

a.按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。b.调配、搅拌粘贴材料粘结剂(使用方法与底胶相同),然后均匀涂抹于待粘贴的部位,在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象,特别注意要粘贴碳纤维的边缘部位。c.粘贴碳纤维布,在确定所粘贴部位无误后,用特制工具反复沿纤维方向滚压,去除气泡,并使粘结胶充分浸透碳纤维布;并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶,使之均匀。多层粘贴应重复上述步骤,待碳纤维布表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴。d.在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。用工具反复沿纤维方向滚压,并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶,使之均匀。e.碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于200 mm。

5)保护。

加固后的碳纤维布表面采用抹灰或喷防火涂料进行保护。

6)质量要求。

a.每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查,并做好相关的验收记录,如出现质量问题,立即返工。b.施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主,用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面,以回音判断粘结效果。如出现空鼓等粘贴不密实的现象,应采用针管注粘结胶的方法进行补救。粘结面积若少于90%,则判定粘结无效,需重新施工。c.严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在5℃～35℃范围内,相对湿度不大于70%。

5结语

1)碳纤维片材加固混凝土结构的施工周期短、效率高,材料由人工在现场加工;没有大中型设备的损耗;检测方便、快捷,在较小的空间即可进行施工,基本不影响结构的正常使用;施工便捷、工期短,对各种结构构件的外形大都可以使用该方法加固;由于材料自重较轻,加固后基本不增加结构自重,不改变结构外观尺寸和形状。与其他加固方法相比,节省了大量的机械台班费、人工费和检测费。2)运用该技术施工时对环境的干扰影响很小,符合现代工程建设对施工技术的要求,有利于环境保护。从长远来看,该技术将在结构加固领域占据主导地位。

参考文献

[1]CECS 146∶2003,碳纤维片材加固混凝土结构技术规程[S].

浅谈碳纤维布桥梁加固施工技术 篇7

随着公路桥梁使用年限的延长, 交通量的逐年增加, 使桥梁构造物结构表面出现不同程度的疲劳裂缝, 以及施工质量控制不严而出现的一些结构性细微裂缝, 影响到桥梁正常使用功能的发挥, 进而威胁的桥梁安全。其次, 我中心所管养的嘉安高速公路本身处于盐碱土地段, 沿线地质土质及地下水多呈碱性, 对构造物的侵蚀比较明显, 多数构造物表面出现泛白及腐蚀现象。尤其在雨季雨水对结构表面的侵蚀进一步加重, 部分构造物构件表面结晶物析出较多, 表面混凝土腐蚀剥落较为严重, 对钢筋的腐蚀更为突出。为了防止结构表面的裂缝进一步发展, 同时对已造成侵蚀的结构表面进行修复, 采用碳纤维布加固技术是比较有效的防护措施。

1 碳纤维布的特性、优点及应用范围

1.1 碳纤维布的特性

(1) 碳纤维材料具有不生锈、不腐蚀, 耐酸碱性能较强;

(2) 耐温度稳定性好, 不受高温、低温冻融循环影响;

(3) 碳纤维材料的性能较强, 与铁的比重比为1:5, 强度比为10:1;

(4) 碳纤维布有较高的抗拉能力, 抗拉强度≥3400MPa。

1.2 碳纤维布的优点

(1) 碳纤维材料自重较轻, 不会增加加固结构的荷载;

(2) 加固施工工艺简单, 施工方便快捷, 不受所加固桥梁场地及构件的外形尺寸限制, 施工所需设备较为轻便, 进出场方便;

(3) 碳纤维材料强度高, 能灵活应用到抗弯、抗剪等结构部位的加固;

(4) 耐酸碱腐蚀性能及温度变化性能好。

1.3 碳纤维布公路桥涵构造物的应用范围

(1) 桥梁梁板、墩台的结构补强, 修复部位的功能恢复;

(2) 桥梁梁板、墩台的各类细小裂缝处治;

(3) 河滩构造物结构部位防腐修复及功能补强。

2 碳纤维布施工技术要求

2.1碳纤维布应选用不大于12k (1k=1000) 的小丝束PAN基纤维, 不得使用大丝束纤维;单层碳纤维布材的单位面积纤维质量不应低于200g/m2, 也不宜高于300g/m2

2.2 桥梁加固承重结构 (构件) 用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶黏剂的安全性能指标必须符合设计规范要求, 不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作为浸渍、粘贴胶黏剂

2.3 粘贴纤维复合材料用的底胶与修补胶应于浸渍、粘贴胶黏剂项匹配, 其安全性能必须符合设计规范要求

2.4 碳纤维布加固受拉构件时, 纤维方向应与构件受拉方向一致

2.5 碳纤维布加固时沿受力方向搭接长度不应小于100mm, 多层加固时, 其搭接位置应相互错开

2.6 碳纤维布进行构件加固时, 最多不宜超过3层

2.7 碳纤维布粘贴必须紧贴结构表面, 变形协调, 共同受力, 不应出现鼓包或骤起等现象

3 碳纤维布施工工序

3.1 施工流程

放设施工线→基面处理→刷抹底胶→粘贴碳纤维布→养护→涂刷碳纤维布专用漆 (封闭胶)

3.2 施工步骤

(1) 清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土, 露出混凝土新鲜结构层, 并用修复材料将表面修复平整;

(2) 按设计要求对构件表面的裂缝进行灌缝或封闭处理;

(3) 按设计文件进行施工范围内碳纤维布粘贴的放线工作;

(4) 将底胶按比例配制并搅拌均匀, 用短毛滚刷均匀的涂抹在粘贴位置, 静置5—7小时, 使底胶充分氧化至最佳状态, 至手触摸不粘手, 切记底胶不宜涂抹过厚, 进行下一道工序;

(5) 按比例将树脂胶均匀的涂抹于粘贴面, 开始粘贴碳纤维布, 将碳纤维布按顺序依次粘贴于工作面, 并用消泡滚反复碾压碳纤维布表面, 使碳纤维布与构件表面紧密结合, 无气泡或骤起;

(6) 粘贴完成后, 静置30—60分钟, 再在碳纤维布表面均匀的涂一层浸渍树脂, 涂抹浸渍树脂时, 不得使已粘贴好的碳纤维布卷起;

(7) 碳纤维布粘贴完成后, 养护24小时;

(8) 待树脂初期硬化后, 再在碳纤维布表面再涂刷一层碳纤维布专用漆, 颜色与原结构相同。

3.3 施工注意事项

(1) 碳纤维布加固部位基层混凝土抗压强度不低于C25。

(2) 碳纤维布施工温度应在5℃~35℃为宜, 并应符合配套树脂的施工温度;如气温低于5℃, 应使用适于低温的特殊胶种或采取其它加温措施, 如气温长时间低于5℃, 应暂停施工。

(3) 碳纤维布为导电材料, 施工时应尽量远离电气设备及电源, 尤其是高压电线和输电线路。

(4) 碳纤维材料及配套树脂的原材应密封储存, 远离火源, 避免阳光直射。

(5) 现场施工人员并应穿着工作服, 同时佩戴防护用具, 施工人员严禁现场吸烟。

3.4 检验与验收

(1) 在施工前, 应首先确认碳纤维材料以及配套的树脂类粘结材料的产品合格证、产品质量出厂检验报告, 各项性能指标应符合设计规范要求。

(2) 每道工序完成后都要进行检查验收, 做好相关的验收记录, 合格后方可进行下一道工序施工, 否则, 应进行返工处理, 并将工作面重新处理至符合本道工序要求的状态方可。

(3) 碳纤维布粘贴时, 检查搭接位置处理是否得当, 线型是否直顺, 有无扭曲现象;如多层粘贴, 搭接位置是否错开, 上下层是否粘结紧密, 否则, 应进行返工处理, 重新粘贴。

(4) 碳纤维布粘贴完成后, 再检查整体质量, 现场验收以检查评定碳纤维布与混凝土表面的粘结质量为主, 用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面, 一回声来判断粘贴效果, 如碳纤维布出现空鼓现象, 应采取针管注胶方式进行补救, 如补救效果不佳, 应及时予以返工处理。最终达到符合设计规范及使用要求。

4 结束语

碳纤维布桥梁加固修补结构技术是一种新型桥梁加固技术, 可广泛应用于桥梁初期病害的防治, 能有效遏制桥梁初期病害的进一步发展, 恢复病害部位构件的技术性能, 使桥梁使用功能达到一定程度的提高。碳纤维布具有较强的比强度、比刚度, 对自然环境的温度和湿度的改变及酸碱侵蚀的适应性较强。不会因时间的久远而降低强度, 抗疲劳性好, 施工干扰少, 便于施工等优点, 在桥梁等混凝土结构加固中应用越来越广泛, 施工周期短, 加固费用较低, 且效果较好, 可以有效地防止桥梁初期病害, 延长桥梁使用寿命, 能有效降低后期桥梁养护费用, 故而是桥梁预防性养护不可或缺的一种好方法, 应积极推广应用。

参考文献

[1]CECS146:2003碳纤维材料加固混凝土结构技术规程[S].

碳纤维加固施工工艺 篇8

关键词：混凝土,损伤,检测,碳纤维,加固

1 施工损伤混凝土的结构检测

1.1 损伤混凝土的主要类型

引起混凝土损伤的主要类型有以下几个方面:

(1) 混凝土的钢筋用量不足。首先是设计失误。设计人员对结构缺乏正确的理解, 或者是在计算中出现差错, 都会导致设计失误。比如设计人员对结构构件的受力状况的认识不够清楚, 计算荷载区域时, 就会和实际受荷区域不符, 从而导致实际受力区钢筋使用量不足;其次是钢筋代换的失误。实际施工中, 钢筋有可能出现缺货的现象, 要保证施工进度, 常会采用钢筋替换的方法予以解决《混规》对于钢筋替换的要求具有明确规定, 即代替的钢筋不仅要符合设计要求, 还要满足诸多的构造要求, 但实际应用中, 施工单位并没有严格按照要求执行, 凭经验进行等截面代换, 对最小配筋率、保护层厚度等没有进行复核计算, 造成钢筋用量不足的现象;再次是施工过程偷工减料。某些单位缺乏应有的施工原则, 片面追求经济效益, 在施工过程中偷工减料, 获取更大的利益;最后是钢材产品的质量不合格。钢材产品的使用, 一般应由正规生产厂家提供, 钢材的出厂应该有合格证明。但是有些施工单位, 为降低投资力度, 使用某些非法厂家的不合格产品, 从而使用钢量和实际用钢量产生误差。

(2) 混凝土的强度不足。首先是混凝土的配合比例没有达到实际要求。混泥土的配比在施工中有很重要的作用, 但在实际施工中, 很多施工单位不重视混凝土的配合比, 不能严格将其作为施工依据。比如某些施工单位会将混凝土的质量配比直接换算为体积配合比, 将手推车容量作为计量依据, 从而造成计量误差, 使混凝土配合比失去本身的作用;其次, 施工工艺过程没有得到严格的控制。混凝土的强度与施工工艺过程有很大关系, 尤其是混凝土的浇筑、振捣过程。要确保混凝土能够密实成型, 要保证混凝土的运输、浇筑、间歇等时间不超过混凝土初凝时间。混凝土的整个施工过程并不复杂, 但是错误的操作会导致混泥土出现蜂窝麻面, 对混凝土的密实性带来严重影响, 降低混凝土的强度;再次, 混凝土的养护缺乏合理的方式。混凝土浇筑完成后, 在12h内要将其覆盖并且保湿, 按时浇水, 使其处于湿润状态。但是实际施工过程中, 复杂的衔接关系有可能延误工期, 因此, 施工单位为了赶工期, 就会忽视这一步骤, 混凝土强度未达到施工要求, 便开始下一步工序, 从而导致混凝土裂纹加多, 降低其强度。此外, 施工人员的个人素质、技术、施工单位的质量监管力度等, 都会对混凝土的强度带来很大的影响。

(3) 混凝土的保护层厚度不足。混凝土结构的保护层质量对混凝土结构的耐久性、耐火性以及受力性能方面有很大影响, 和建筑物的使用寿命、安全有很大关系。混凝土的保护层具有足够的厚度, 能够确保建筑物结构在火灾、高温条件下, 混凝土的钢筋不受到高温的影响, 避免建筑物结构失去承载力而发生倒塌。在施工过程中, 如果混凝土保护层达不到实际要求, 若建筑物发生火灾, 建筑物的耐火极限就会受到影响, 从而带来人员伤亡或者财产的损失。

1.2 损伤混凝土的结构检测

(1) 钢筋用量检测。对于设计失误或者钢筋代换导致的钢筋用量不足, 可以对其最小配筋率进行检验。此外, 还需要复核计算, 按照现有钢筋, 计算钢筋的荷载如果不满足实际荷载要求, 去除混凝土强度等要素的影响, 那么就是钢筋用量存在问题。

(2) 强度检测。对其强度进行检测时, 可以使用回弹法、超声回弹综合法、拨出法、以及钻心法。回弹法通过测定混凝土结构的回弹值, 评定其强度, 对结构的承载力不会产生影响;超声回弹综合法通过实验, 建立超声波波速、回弹值、混凝土强度之间的关系, 采用双参数对混凝土的强度进行评定;拨出法是将混凝土内部的锚固件拔出, 对其极限抗拔力进行检测, 根据提前建立的极限抗拔力和抗压强度的关系, 测定混凝土强度;钻心法是利用钻机在混凝土结构上钻取芯样, 测定混凝土的强度以及缺陷。

(3) 保护层厚度的检测。对钢筋保护层厚度进行检测时, 可以使用局部破损或者非破损的方法进行检测, 也可以使用局部破损或者非破损的方法对其进行修正。局部破损检测方法对检测结构会带来一定的损伤, 经常用在对少量结构进行测点、抽样检测的基础上, 具有较高的检测准确率;非破损检测方法对检测结构不会带来明显的损伤, 可用于大量结构的检测或者大面积检测, 但是其检测准确率不高, 容易受到客观因素的影响。

2 施工损伤混凝土的碳纤维加固

碳纤维属于新兴材料, 力学性能优异。碳纤维的强度是钢的20倍, 重量不及钢的四分之一, 和铝、钛等金属材料相比, 其强度大、线膨胀系数小、密度低。采用碳纤维加固的复合材料具有密度小、耐久性强、耐腐蚀、抗拉强度高等优势, 具有良好的加固性能。采用碳纤维材料对板、梁等构件进行受弯加固时, 要对其承载力进行计算, 不但要符合《混凝土结构设计规范的有关要求。具体计算公式如下:

(1) 受剪加固。受剪加固钢筋混凝土梁时, 要按照下面公式对斜截面的受剪承载力进行计算:

受剪加固钢筋混凝土柱时, 要按照下面公式对斜截面的受剪承载力进行计算:

(2) 受弯加固。将碳纤维片材粘贴在矩形截面的受弯构件受拉面时, 对其进行加固, 炎按照以下公式对其正截面的受弯承载力进行计算:

A.如果混凝土受压区的高度X符合εbh0>X>εcfbh, 如图1所示:

混凝土受压区的高度X与受拉面碳纤维片材的拉应变Xcf要按照下列公式进行准确计算:

B.当钢筋混凝土受压区的高度X≤εcfbh, 如图2所示:

C.如果钢筋混凝土的受压区高度X<2a', 采用以下计算公式:

(2) 柱的抗震加固。对柱进行抗震加固时, 粘贴碳纤维片材时, 可采用环向围束式的方法。计算总折算体积配箍率时可以根据以下公式进行计算:

3 结语

本文通过对施工过程带来的混凝土损伤类型进行了简单的分析, 并且提出了有效的检测鉴定方法, 对损伤混凝土的碳纤维加固进行仔细说明。实际施工中, 损伤混凝土的类似很多, 而且有很多的加固方式, 但是其中还会存在某些难以解决的问题, 因此对其难点还需要进一步的分析探讨, 提高混凝土的质量。

参考文献

[1]袁坤.复合加固损伤混凝土框架结构抗震性能试验研究[D].河北工业大学:结构工程.2011.

[2]袁慧子.普通粘贴碳纤维加固钢筋混凝土受弯构件的若干问题研究[D].重庆大学:结构工程.2009.

碳纤维加固施工工艺 篇9

1.1 碳纤维片材

片材碳纤维材料的拉伸强度在2400~3400MPa之间,与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比,片材的拉伸强度很高。

片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能而不同,它依据力学性能分成高模量、高强度和中等模量3类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高,但其伸长率较低。相比之下,碳纤维片材的单位重比钢材低许多,说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定,本身不会受酸碱盐及其他各类化学介质的腐蚀,有着良好的耐寒和耐热性。

1.2 配套树脂类粘结材料

混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料,用于渗透过混凝土表面,促进粘结并形成长期持久界面的基础;油灰,用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材;浸渍树脂或粘结树脂,前者用于碳纤维布粘贴,后者用于碳纤维板粘贴。

浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键,因此,树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。

就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言,环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义,因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间。采用专配的环氧树脂材料,在混凝土施工表面温度10~40摄氏度时,粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上,但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上,专配的环氧树脂材料的这一性能完全适合混凝土桥梁的加固工作。

2 粘贴碳纤维片材加固施工技术

2.1 面层处理

混凝土表面的劣化层,例如风化、游离石灰、脱模剂、剥离的砂浆、粉刷层、污物等,必须用砂轮机去除并研磨。用空气喷嘴、砂轮机与毛刷将待补强区的粉尘及松动物质去除,用水洗净后使其充分干燥,然后才能予以施工。

2.2 断面修复

混凝土面层的不良部分,例如剥落、孔隙、蜂窝、腐蚀等,必须予以清除。若有钢筋外露情形,必须先做好防蚀处理,再以强度相等或大于混凝土的环氧树脂砂浆材料修补。裂缝以环氧树脂灌注。裂缝或打除部分若有漏水情形时,必须做好止水、导水处理才能进行施工作业。

2.3 表面修正

表面平整度凸出部分(小突起等)以切割机或砂轮机将其铲除并使其平滑。凹陷部分(打除部分)以环氧树脂或树脂砂浆填补。转角处需研磨至凸角R=20毫米(R-曲率半径)以上,凹角则以树脂砂浆填补。

2.4 底层涂料

气温在5摄氏度以下,雨天或RH>95%时,不可施工。施工范围的温度、湿度确认后,选用适当的底层涂料。施工现场空气应十分流通,严禁烟火。施工时必须要穿带保护装备(口罩、护目镜及橡皮手套)。

2.5 碳纤维片材的粘贴

纤维贴片预先以剪刀、刀子依所设计的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸和长度在2米以内最适当。为防止保管期间的破损,裁剪数量只裁所需使用的数量。施工面底漆的干燥程度可以指触确认。底漆施工超过一星期以上时,应以砂轮机磨平。

将环氧树脂的主剂(A剂)和硬化剂(B剂)依所规定的配比放置于拌合桶中,使用电动搅拌机,使其均匀地混合2分钟以上。一次拌合量为可使用时间的施工量,超过可使用时间的材料,不可继续使用。

环氧树脂用毛刷滚轮平均涂布(涂布底漆上)。涂布量随施工面的表面粗糙程度会有所变化,转角部分要多涂。强化纤维粘贴于树脂涂布面后,以毛刷滚轮和橡皮刮刀顺着纤维方向用力推平,使树脂浸透并去除气泡,纤维纵向方向的搭接长度至少要留10cm,横向方向则不用留。粘贴后放置30分钟,若纤维有浮出或脱线情形发生时,以滚轮或橡皮刮刀压平修正。

两层以上的强化纤维相叠贴时,重复步骤。施工现场空气应十分流通,严禁烟火。施工时必须要穿戴保护装备(口罩、护目镜及橡皮手套)。

3 粘贴碳纤维片材加固桥梁的应用

3.1 粘贴碳纤维片材加固混凝土桥梁是一项新技术,使得粘贴

加固法成为公路桥梁快速加固的方法,满足了公路桥梁加固期间尽量不影响桥梁正常营运的要求。碳纤维片材轻、现场粘贴无需重型设备、施工便利,便于桥下的高空作业,可在公路桥梁上推广应用。

3.2 对于公路旧混凝土桥梁的加固方法,在工程上应用效果较

好的是综合法,即以某种加固方法为主,辅以其他方法,这必须依照桥梁现场的外观检查和技术状况评定,加固设计要求而定。目前,粘贴碳纤维片材加固方法往往辅以裂缝灌浆、裂缝封闭等方法综合应用,这点值得肯定和推而广之。

3.3 我国目前在工程中采用的碳纤维片材材料及配套树脂类粘

结材料,一般是以国外进口材料为主,国产材料较少,且产品的匀质性及低树脂含量等技术指标上还存在一定的差距。这样,因进口材料单价高,往往会影响技术的经济决策。因此,除了应尽快采取先进技术及措施提高国产材料质量,在碳纤维片材加固技术应用中应当更多地从加固效果和耐久方面来考虑桥梁加固后正常运营效益与经济性。

3.4 建议在先进国家科学研究实践的基础上,结合我国公路旧

桥的加固维修特点与经验,尽快编制碳纤维片材加固技术指南,以此来指导我国桥梁加固该类工程的施工作业。

碳纤维加固施工工艺 篇10

1 碳纤维加固技术的概述

目前, 在我国的北京、上海、天津、江苏、福建等许多地区的桥梁和工民建工程中得到了广泛的应用。其中有些是由于意外事故而导致结构或构件的承载能力而需补强加固的;有些是由于混凝土强度或配筋不足而需补强加固的;有些是由于结构或构件达到或接近使用年限而需加固的;还有部分建筑是未进行抗震设防的, 需进行抗震加固。碳纤维复合材料的特点是:1) 高抗拉强度、高弹性模量 (是普通钢材的10倍以上) ;2) 施工方便, 无需任何夹具、模板, 能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸, 可多层粘贴, 并能有效地封闭混凝土的裂缝;3) 耐腐蚀及耐久性能好;4) 不增加结构自重。适用范围为各种形式的钢筋混凝土结构或构件的加固补强。其加固机理是利用专用环氧树脂将抗拉强度极高的碳纤维片粘贴于混凝土结构表面, 并与之形成整体, 共同工作。在碳纤维加固施工前, 应尽可能地卸去部分荷载, 使碳纤维粘贴施工时结构或构件承受的荷载作用减小到最小程度。

2 T梁结构加固施工相关技术分析

2.1 碳纤维布及相应的配套胶

加固修用的材料应具有产品合格证和产品性能检测报告, 提供产品主要力学性能指标。碳纤维布选用高强度I级, 胶粘剂选用A级胶, 安全性能指标应符合中华人民共和国国家标准《混凝土结构加固设计规范》 (GB50367.2006) 的规定。不准使用无触变、高流挂碳纤维胶, 以避免胶瘤的形成。碳纤维布及相应的配套胶选用, 还应符合海洋环境类别的要求。

2.2 验收要求

1) 在粘贴碳纤维布施工过程中, 施工单位必需有工艺工序质量检验单, 每一工序必须达到设计和规范要求, 经现场监理检验合格后, 方进入下一步工序, 未经检验合格的施工工序, 均不得进行下一步施工。

2) 纤维片材与混凝土结构之间的粘结质量, 应用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查, 总有效粘结面积应达到100%。

3) 所有产品都有产品合格证、产品质量出厂检验报告, 进口产品有进口报关单, 各项性能指标应符合国家技术规程要求。

4) 碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量, 位置偏差应不大于10mm、

5) 业主和监理单位可对进场碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场取样检验。

6) 碳纤维布与混凝土的正拉粘结强度现场测定应符合《混凝土结构加固设计规范 (中华人民共和国国家标准) 》 (GB50367-2006) 的规定。

2.3 碳纤维复合材料施工工艺流程

2.3.1 混凝土基面的处理

1) 用钢丝轮角磨机清除混凝土表面的劣化层 (剥离、蜂窝、浮浆、由于腐蚀或风化产生的水泥翻沫、脱模胶层、松散的混凝土碎屑、沥青等) , 并用吹风机吹净, 露出干净、结构坚实的表面;2) 对于砼胀裂、松散、钢筋锈蚀的现象, 先凿除松散部分, 对锈蚀钢筋进行手工除锈, 然后采用环氧树脂作防腐处理, 并用环氧胶泥作为整平材料填补平整。在填补环氧胶泥前, 先在破伤口处涂刷一遍环氧胶作为粘合剂, 以确保新老混凝土粘合良好, 并且不会产生裂缝, 对蜂窝、麻面的大孔径孔洞, 采用环氧胶泥填充整平;3) 对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现的急剧凹陷或构件缺损部位, 用环氧树脂砂浆或碳纤维整平材料填补修复平整或圆滑顺畅过渡, 以确保结构件表面平整美观;4) 对基面尖锐凸起的部位 (混凝土构件交接部位、模板段差等) 用混凝土磨片角磨机磨平凸起的转角或可能存在的混凝土模板接头处的阶梯状错位, 用混凝土磨片角磨机进行倒角处理, 打磨至圆滑 (R>10mm) ;5) 确保粘贴基面上干净、无油污并充分干燥。

2.3.2 涂底胶

1) 根据标准用量, 按底胶规定的比例把底胶主剂和固化剂置于配胶容器中搅拌均匀;2) 已配好的底胶如超过适用期后决不能使用;3) 在底胶中严禁添加任何溶剂;4) 用毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面, 底胶涂布面边界应不小于所粘贴的碳纤维布大小;5) 施工部位的温度应不低于5℃或高于40℃, 相对湿度应小于70%, 如遇雨天混凝土表面结雾或有水分, 应将潮湿部位表面处理至干燥后方可施工;6) 等底胶凝胶至指触干燥后, 如发现表面有突起毛刺, 应用砂布打磨光顺, 注意不能将底胶层打磨穿。如有打磨穿的局部应重复操作步骤。

2.3.3 修整找平层

1) 底胶指触干燥后, 若发现粘贴表面上有缺损, 应用找平胶进行刮填修补, 保证无明显高度差、坑洼平缓顺畅。整平材料的调制和使用注意事项与底胶相同;2) 等整平材料固化至指触干燥后, 如发现整平部位表面有突起毛刺, 应用砂布打磨光顺。

2.3.4 碳纤维布粘贴的质量标准:

1) 粘结胶浸润碳纤维布良好;2) 碳纤维布粘贴密实与混凝土结合达到100%以上;3) 碳纤维布方向不发生弯曲;4) 顺纤维布方向搭接长度不小于10cm, 各层之间的搭接部位不得位于同一条线上, 必须错开至少50cm;5) 碳纤维布规格、贴片位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合设计规定。

2.3.5 涂刷表面防护胶

在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后, 在复合层表面采用毛刷和刮板均匀涂刷表面防护胶, 形成防护层。表面防护材料粘结性能应与碳纤维表面涂刷的胶凝剂相同。

2.3.6 表面涂装

根据业主要求采用水泥砂浆和107胶混合, 涂刷于碳纤维表面, 使其颜色达到与混凝土颜色一致。

3 结论

桥梁病害涉及到混凝土的材性、设计、施工、环境等各方面的问题。特别是县乡公路的桥梁, 养护费用少、交通量日增, 如何做到预防性养护, 及时发现桥梁病害, 甚至是如何避免。本文关于混凝土T梁结构碳纤维加固施工技术进行探讨, 有利于今后桥梁加固技术发展。

参考文献

[1]王琦, 周奎.芳玻韧布在预应力空腹矮T梁加固中的应用[J].施工技术, 2009, 38 (11) .