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上海毅實建筑加固工程有限公司
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更新時間:2016-08-21 17:57:59瀏覽次數(shù):200次
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自上世紀(jì)七十年代末初期,歐洲進行纖維增強復(fù)合材料(FRP)在土木工程應(yīng)用研究以來,具有*的比強度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增強復(fù)合材料已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的粘貼加固工程,形成了纖維增強復(fù)合材料補強加固已有混凝土橋梁的新技術(shù),其中碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)應(yīng)用更多?;炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)的粘貼碳纖維板技術(shù)在加固中具有不中斷交通,且工期短,人工少的優(yōu)點。所以擴展該項技術(shù)開展了配有大偏心CFRP體外束預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋體系應(yīng)用研究,是本世紀(jì)新型橋梁建設(shè)方向之一。
1 碳纖維材料的基本特性 碳纖維增強復(fù)合材料補強加固所采用的基本材料是高強度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維,單向排列成束,用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布,統(tǒng)稱碳纖維片材。將片材用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補強加固部位表面,樹脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體,共同工作。
1.1 碳纖維片材
片材碳纖維材料的拉伸強度在(2400~3400)MPa之間,與普通碳素鋼板拉伸強度為240MPa相比,片材的拉伸強度很高。片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學(xué)性能不同,碳纖維片材依力學(xué)性能分成高模量、高強度和中等模量三類。高模量碳纖維片材的彈性模量較高,但其伸長率較低。相比之下,碳纖維片材的單位重比鋼材低許多,說明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,本身不會受堿及各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,有良好的耐寒和耐熱性。
1.2 配套樹脂類粘結(jié)材料 混凝土結(jié)構(gòu)加固修補配套樹脂系統(tǒng)包括底層涂料,用于滲透過混凝土表面,促進粘結(jié)并形成*持久界面的基礎(chǔ);油灰,用于填充整個表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材;浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂,前者用于碳纖維布粘貼,后者用于碳纖維板粘貼。浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片粘附于混凝土構(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵,因此,樹脂同混凝土的粘貼強度大于混凝土的拉伸強度和剪切強度。就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術(shù)而言,環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義,因為這涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時間緊密相關(guān)。采用專配的環(huán)氧樹脂材料,在混凝土施工表面溫度(10~40)攝氏度時,粘貼環(huán)氧樹脂固化時間約15小時以上,但粘貼后就可以使用的時間為45分鐘以上,專配的環(huán)氧樹脂材料的這一性能是*適合混凝土橋梁的加固工作。
2 粘貼碳纖維片材加固施工技術(shù)
2.1 面層處理 混凝土表面的劣化層(例如風(fēng)化、游離石灰、脫模劑、剝離的砂漿、粉刷層、污物等)必須用砂輪機去除并研磨。用空氣噴嘴、砂輪機與毛刷將待補強區(qū)的粉塵及松動物質(zhì)會除,用水洗凈后,必須使其充分干燥。
2.2 斷面修復(fù) 將混凝土面層的不良部分(例如剝落、孔隙、蜂窩、腐蝕等)清除。若有鋼筋外露情形,必須先做好防蝕處理,再以強度相等或大于混凝土的環(huán)氧樹脂砂漿材料修補。裂縫以環(huán)氧樹脂灌注。裂縫或打除部分若有漏水情形時,應(yīng)先做好止水、導(dǎo)水處理。
2.3 表面修正 表面平整度凸出部分(小突起等)以切割機或砂輪機將其鏟除并使其平滑。凹陷部分(打除部分)以環(huán)氧樹脂或樹脂砂漿*。轉(zhuǎn)角處需研磨至凸角 R=20毫米(R一曲率半徑)以上,凹角則以樹脂砂漿*。
2.4 底層涂料 氣溫在5攝氏度以下,雨天或RH>95%時,不可施工。施工范圍的溫度、濕度確認后,選用適當(dāng)?shù)牡讓油苛?。施工現(xiàn)場空氣應(yīng)十分流通,嚴(yán)禁煙火。施工時必須要穿帶保護裝備(口罩、護目鏡及橡皮手套)。
2.5 碳纖維片材的粘貼 纖維貼片預(yù)先以剪刀、刀子依所設(shè)計的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸、長度在2米以內(nèi)很適當(dāng)。為防止保管期間的破損,裁剪數(shù)量只裁所需使用的數(shù)量。施工面底漆的干燥程度可以指觸確認。底漆施工超過1星期以上時,應(yīng)以砂輪機磨平。將環(huán)氧樹脂的主劑(A劑)和硬化劑(B劑)依所規(guī)定的配比放置于拌合桶中,使用電動攪拌機,使其均勻的混合(約2分鐘)。一次的拌合量為在可使用時間的施工量,超過可使用時間的材料,不可使用。環(huán)氧樹脂用毛刷滾輪平均涂布(涂布底漆上)。涂布量隨施工面的表面粗糙程度會有所變化,轉(zhuǎn)角部分要多涂。強化纖維粘貼于樹脂涂布面后,以毛刷滾輪和橡皮刮板順著纖維方向用力推平,使樹脂浸透并去除氣泡,纖維(長向)方向的搭接長度至少要留10厘米,短向則不用留。粘貼后放置30分鐘,若纖維有浮出或脫線情形發(fā)生時,以滾輪或橡皮刮板壓平修正。兩層以上的強化纖維相疊貼時,重復(fù)步驟。施工現(xiàn)場空氣應(yīng)十分流通,嚴(yán)禁煙火。施工時必須要穿戴保護裝備(口罩、護目鏡及橡皮手套)。
3 粘貼碳纖維片材加固橋梁的應(yīng)用 粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁技術(shù)在歐洲、美國、加拿大和日本已經(jīng)廣泛應(yīng)用,并且進行了深入的研究。我國在這方面的工程實踐也是在二十世紀(jì)九十年代中期才開始,就我國公路混凝土橋梁有關(guān)粘貼碳纖維片材加固新技術(shù)應(yīng)用推廣的問題做如下討論。
(1)粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁是一項新技術(shù),使得粘貼加固法成為公路橋梁快速加固方法,適合公路橋梁加固期間盡量不影響橋梁正常營運的要求。碳纖維片材輕、現(xiàn)場粘貼無需重型設(shè)備、施工便利,便于橋下的高空作業(yè),可在公路橋梁上推廣應(yīng)用。
(2)對于公路舊混凝土橋梁的加固方法,在工程上應(yīng)用效果較好的是綜合法,即以某種加固方法為主,輔以其它方法,這必須依照橋梁現(xiàn)場的外觀檢查和技術(shù)狀況評定,加固設(shè)計要求而定。目前,粘貼碳纖維片材加固方法往往輔以裂縫灌漿、裂縫封閉等方法。
(3)我國目前在工程中采用的碳纖維片材材料及配套樹脂類粘結(jié)材料,是以國外進口材料為主,國產(chǎn)產(chǎn)品較少,且產(chǎn)品的勻質(zhì)性及低樹脂含量等技術(shù)指標(biāo)上還有差距。這樣,進口的材料單價就顯高,這往往影響技術(shù)的經(jīng)濟決策。因此,除了應(yīng)盡快采取*技術(shù)及措施使國產(chǎn)產(chǎn)品提高質(zhì)量外,在碳纖維片材加固技術(shù)應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)更多從加固效果,耐久方面來考慮橋梁加固后正常運營效益與經(jīng)濟性。
(4)在*進國家的科學(xué)研究工程實踐基礎(chǔ)上,結(jié)合我國公路舊橋的加固維修特點與經(jīng)驗,盡快編制碳纖維片材加固技術(shù)的指南,以指導(dǎo)工程應(yīng)用。 碳纖維片材加固補強公路混凝土橋梁是粘貼加固新技術(shù),需要結(jié)合我國的工程特點進行深入研究和不斷提高,使我國公路舊橋加固維修技術(shù)達到新的水平。
粘貼碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是一種新型的加固技術(shù),已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用,并已產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益;在混凝土結(jié)構(gòu)的加固中,碳纖維布主要是分擔(dān)鋼筋的受力,即碳纖維布的主要作用是提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉強度,那么在其它的結(jié)構(gòu)中,碳纖維布比較優(yōu)良的起到了加強抗拉強度的作用。
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