碳纖維在水閘加固工程中的應用.doc

碳纖維在水閘結構加固中的應用一、碳纖維材料的特點碳纖維復合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固修復混凝土結構技術是近年來在美日等發(fā)達國家興起的一項新型加固技術。該項技術是利用樹脂類材料把碳纖維粘貼于結構或構件表面，形成復合材料體CFRP，通過其與結構或構件的協(xié)同工作，達到對結構構件補強加固及改善受力性能的目的。它的主要特點有以下五點。（1）強度高。碳纖維加固材料強度普遍較鋼材為高，碳纖維強度可達鋼材的10倍以上。（2）極好的環(huán)境防護效果。用環(huán)氧樹脂膠粘于混凝土結構表面，有良好的防風砂、碳化及防水性能。（3）重量輕。其比重較輕，在幾乎不增加自重的情況下達到高強度的加固效果。（4）施工簡便。碳纖維重量輕，一般只需手工操作，不受施工空間的限制。施工進度快。（5）不受形狀限制。不論方形、矩形、六角形及各類不規(guī)則形狀，加固后均可保持物體原狀，不影響表面裝飾。碳纖維加固修補技術是一種非常簡單且優(yōu)良的加固補強方法，與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同，碳纖維加固在不增加結構的荷重的前提下達到高效加固的目的。兩者性能比較見表1。表1 碳纖維與普通粘鋼性能指標比較表項目碳纖維普通粘鋼抗拉強度（MPa）3500210單層厚度（mm）0.10.236密度（g/cm3）1.87.8協(xié)調(diào)性抗撕裂性能好，與基層緊密結合，協(xié)調(diào)性好抗撕裂性能差，與原結構協(xié)調(diào)性差施工方便，快速，施工質(zhì)量易控制自重大，需破壞原有結構，施工質(zhì)量難控制后期維護耐酸、耐堿，無需維護需定期進行防銹、除銹處理二、加固方案某水閘檢修門起吊牛腿兼有抗剪和抗彎作用，設計抗剪能力為43.6kN，抗彎承載力為42.9 kNm。原結構破壞形態(tài)主要為剪切破壞，部分為受拉筋不足破壞。根據(jù)工程實際情況，對127根牛腿全部加固，加固范圍為牛腿挑出工作橋面部分。加固時采取粘貼橫向和縱向碳纖維布相結合的方法提高牛腿的抗剪和抗彎性能。即垂直牛腿軸向粘貼全封閉300型（300g/m2）碳纖維包箍，提高牛腿的抗剪性能；在牛腿頂部沿軸向粘一層300型（300g/m2）碳纖維布，起抗拉及包箍接頭壓條作用。牛腿加固方案詳見圖1。三、施工3.1 牛腿表面處理 采用磨光機清除牛腿表面污物、浮漿以及劣化的混凝土，露出混凝土結構層。牛腿棱角均打磨成圓角，半徑不小于20mm。對于以前采用普通水泥砂漿修補的部位，因黏結不實，鑿除后采用環(huán)氧樹脂膩子恢復，再打磨平整。3.2 牛腿裂縫處理針對裂縫深度不同，采取兩種方法予以處理。（1）表層裂縫：鑿槽嵌補，即沿裂縫位置鑿開寬13cm的“V”形槽，基面清理后采用環(huán)氧樹脂封閉。（2）深層裂縫或貫穿裂縫：鉆孔后用AB型灌漿樹脂注漿。a、封閉裂縫：同表層裂縫處理。充分考慮所用封閉材料的養(yǎng)護時間，保證在注漿開始時封閉材料已經(jīng)達到應有的強度。b、鉆孔：沿裂縫兩邊約5cm處以45斜角垂直于裂縫方向鉆孔，使所鉆的孔穿透裂縫，孔徑1.5cm左右。每條裂縫鉆孔2個。c、注漿施工：從位勢低的一個孔開始注漿。注漿時緩緩加壓，達到一定的壓力后，保持壓力23分鐘，直到另一個孔有漿液流出為止。d、二次注漿：第一次注漿后約10分鐘后，進行第二次注漿，以保證縫體內(nèi)漿液充盈。3.3 涂刷底層樹脂一般采用毛刷或吸塵器將混凝土表面清理干凈。三河閘地勢開闊，用壓縮空氣吹掃使牛腿表面清潔后，均勻涂抹一層底層樹脂。涂抹后干燥12小時以上，樹脂完全固化后進行下一道工序施工。3.4 整平貼合面用樹脂膩子刮抹不平整的混凝土表面，消除所有縫隙和不平整之處。3.5 粘貼碳纖維布 牛腿粘貼碳纖維布時，首先粘貼垂直于軸向的碳纖維布，再粘貼頂部平行于軸向的碳纖維布，具體工序如下。（1）用JH型粘碳膠滾涂于牛腿表面；（2）將碳纖維布用手輕壓粘貼于牛腿四周，并用專用的橡皮滾筒順纖維方向多次滾壓，擠壓氣泡，使JH型粘碳膠充分浸透碳纖維布；（3）再用同樣的方法粘貼頂層碳纖維布；（4）最后再滾涂一層JH型粘碳膠并多次滾壓使其滲入碳纖維布內(nèi)。四、 施工注意事項（1）粘貼碳纖維布時，必須驅(qū)除纖維絲內(nèi)的空氣，使碳纖維布表面平整。當出現(xiàn)空鼓時，面積少于100cm2時，采用針管注漿方法填實空鼓；空鼓面積超過100cm2時，應切除后重新粘貼。（2）碳纖維布粘貼時需搭接的，搭接長度應不小于100mm。（3）粘貼碳纖維布時一定要根據(jù)碳纖維所起作用選擇正確的纖維方向，不能出錯。（4）碳纖維布為導電材料，施工時應采