工程檢測(cè)與評(píng)估混凝土結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1工程工程(gngchng)檢測(cè)與評(píng)估混凝土結(jié)檢測(cè)與評(píng)估混凝土結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)第一頁(yè)，共39頁(yè)。（一）鋼板補(bǔ)強(qiáng)加固的特點(diǎn)及適用范圍 構(gòu)件外部粘貼鋼板加固法是用粘結(jié)劑將鋼板粘貼到構(gòu)件需要加固的部位上，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種方法。特點(diǎn)：（1）工藝(gngy)簡(jiǎn)單；（2）加固施工所需的場(chǎng)地、空間都不大，且鋼板粘貼到構(gòu)件上一般三天即可受力使用，對(duì)生產(chǎn)和生活影響很小，特別適用于應(yīng)急的加固工程；（3）粘鋼加固所用的鋼板厚度，一般為26mm，所以，加固后不影響結(jié)構(gòu)外觀，重量增加也不多；（4）加固效果比較明顯。補(bǔ)充了原結(jié)構(gòu)件的鋼筋不足，通過(guò)大面積的鋼板粘貼，控制了裂縫。第1頁(yè)/共3

2、8頁(yè)第二頁(yè)，共39頁(yè)。 粘鋼技術(shù)是一種新技術(shù)，粘結(jié)理論研究還不成熟，粘結(jié)劑的抗老化性能，徐變性對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響，在動(dòng)荷載作用下粘鋼加固的試驗(yàn)及理論分析等問(wèn)題，都有待(yudi)進(jìn)一步研究。 目前粘鋼加固法一般適用于承受靜力作用的受彎及受拉構(gòu)件，且相對(duì)濕度不大于70%使用條件，否則應(yīng)采取防護(hù)措施。 不適用于低于C15混凝土構(gòu)件的加固第2頁(yè)/共38頁(yè)第三頁(yè)，共39頁(yè)。(二）鋼板補(bǔ)強(qiáng)加固的設(shè)計(jì)計(jì)算1、鋼板的錨固 外部粘鋼加固鋼板的錨固至關(guān)重要，必須保證鋼板在拉斷之前不得發(fā)生脫膠(tu jio)等粘結(jié)破壞現(xiàn)象，即要求鋼板在錨固區(qū)的粘結(jié)受剪承載力Vu必須大于鋼板受拉承載力Tu。受拉鋼板在其加固點(diǎn)外的錨固

3、長(zhǎng)度L1按下式確定： L12fayta/fcv式中 ta加固鋼板厚度； fay加固鋼板抗拉（抗壓）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； fcv被粘混凝土抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；第3頁(yè)/共38頁(yè)第四頁(yè)，共39頁(yè)。第4頁(yè)/共38頁(yè)第五頁(yè)，共39頁(yè)。 若鋼板粘結(jié)長(zhǎng)度不能滿足要求時(shí)，可在錨固區(qū)粘結(jié)U形箍板或增設(shè)錨固螺栓(lushun)以對(duì)鋼板進(jìn)行附加錨固。對(duì)于增設(shè)U形箍板時(shí)，錨固構(gòu)造應(yīng)滿足下列規(guī)定。 （1）當(dāng)fvb12fcvLu時(shí)， 即當(dāng)U形箍板與鋼板間的粘結(jié)受剪承載力fvb1bu小于或等于U形箍板與混凝土梁間的粘結(jié)受剪承載力2fcvLubu時(shí)，錨固承載力為加固鋼板與混凝土梁間的粘結(jié)受剪力及U形箍板與加固鋼鋼板之間的粘結(jié)承載力之和，

4、及錨固構(gòu)造應(yīng)滿足： fayAa2fcvLu時(shí)， 錨固承載力為加固(ji )鋼板和U形箍板與混凝土梁之間的粘結(jié)受剪承載力之和，即錨固構(gòu)造應(yīng)滿足： fayAa（0.5b1L1+nLubu）fcv式中 Aa鋼板截面積 n每端箍板數(shù)量 bu箍板寬度 Lu箍板單肢的梁側(cè)粘結(jié)長(zhǎng)度 fv鋼與鋼粘結(jié)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值第6頁(yè)/共38頁(yè)第七頁(yè)，共39頁(yè)。對(duì)于增設(shè)錨固錨栓時(shí)，錨固構(gòu)造應(yīng)滿足 fayAa0.5fcvb1L1+0.56Tt 式中： b1鋼板截面(jimin)寬度 Tt錨栓抗拔力設(shè)計(jì)值第7頁(yè)/共38頁(yè)第八頁(yè)，共39頁(yè)。關(guān)于粘鋼錨固長(zhǎng)度的計(jì)算，武漢水利水電大學(xué)應(yīng)用彈性(tnxng)力學(xué)原理推導(dǎo)出粘鋼錨固長(zhǎng)度的計(jì)

5、算公式為： 5 .101170KtLgmg式中 Lm錨固長(zhǎng)度 t鋼板厚度 鋼板中的抗拉壓力 鋼板中的允許應(yīng)力(yngl) K安全系數(shù)第8頁(yè)/共38頁(yè)第九頁(yè)，共39頁(yè)。2、斜截面加固當(dāng)構(gòu)件(gujin)斜截面受剪承載力不足時(shí)，可粘結(jié)并聯(lián)U形箍板或設(shè)置封閉式螺栓箍進(jìn)行加固。 （1）當(dāng)U形箍板加固時(shí)，斜截面受剪承載力按下式計(jì)算： （1）當(dāng)螺栓箍加固時(shí)，斜截面受剪承載力按下式計(jì)算：SLAfVVuavyvu/211ShAfVVavyvu/211V斜截面剪力設(shè)計(jì)值； Aav1 單肢箍板或螺栓(lushun)截面面積；V1u原構(gòu)件斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)值；fyv箍板或螺栓(lushun)箍抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；S箍

6、板或螺栓(lushun)間距第9頁(yè)/共38頁(yè)第十頁(yè)，共39頁(yè)。第10頁(yè)/共38頁(yè)第十一頁(yè)，共39頁(yè)。3、連續(xù)梁支座負(fù)彎矩受拉區(qū)加固 連續(xù)梁支座負(fù)彎矩受拉區(qū)的加固，應(yīng)根據(jù)該區(qū)有無(wú)障礙物，分別采用不同的粘鋼方法。當(dāng)無(wú)障礙物時(shí)，受拉鋼板可直接粘貼與梁頂面或頂側(cè)面；當(dāng)有障礙物時(shí)，受拉鋼板可緊靠柱邊梁頂面粘貼，或先在柱子周圍(zhuwi)梁板上粘貼封閉的框板，使鋼板與框板牢固連接。第11頁(yè)/共38頁(yè)第十二頁(yè)，共39頁(yè)。（三）鋼板(gngbn)補(bǔ)強(qiáng)加固的構(gòu)造規(guī)定 1、由于粘鋼加固結(jié)合面的粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于混凝土強(qiáng)度，因此被加固構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不能太低，強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。2、粘結(jié)鋼板(gngbn)厚度主

7、要根據(jù)結(jié)合面混凝土強(qiáng)度、鋼板(gngbn)錨固長(zhǎng)度及施工要求而定。3、鋼板(gngbn)愈厚，所需錨固長(zhǎng)度就愈長(zhǎng)，鋼板(gngbn)潛力難于發(fā)揮，而且很硬，不好粘鐵；反之，鋼板(gngbn)越薄，相對(duì)用膠量就越大，鋼板(gngbn)防腐處理也較難。4、對(duì)于受拉錨固，不得小于600mm；對(duì)于受壓錨固，不得小于480mm，對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)或可能經(jīng)受反復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)，錨固區(qū)尚宜增設(shè)錨固螺栓或U形箍板等附加錨固措施。第12頁(yè)/共38頁(yè)第十三頁(yè)，共39頁(yè)。5、水、日光、大氣（氧）、鹽霧、溫度及應(yīng)力作用，會(huì)使膠層逐漸老化，粘結(jié)強(qiáng)度(qingd)逐漸降低，鋼板逐漸銹蝕 。為延緩膠層老化，防止鋼板銹蝕，鋼板及其連

8、接的混凝土表面，應(yīng)進(jìn)行密封防水防腐處理。第13頁(yè)/共38頁(yè)第十四頁(yè)，共39頁(yè)。（四）施工要求 粘鋼加固的效果主要取決于粘結(jié)施工質(zhì)量。粘鋼加固應(yīng)嚴(yán)格按下列(xili)工藝流程進(jìn)行；表面處理配膠、卸載粘貼固定及加固固化檢驗(yàn)防腐處理1、表面處理 表面處理是最關(guān)鍵的工序。對(duì)于混凝土構(gòu)件結(jié)合面，根據(jù)構(gòu)件表面的新舊、堅(jiān)實(shí)、干濕程度，分別按以下四種情況處理：（1）對(duì)很舊很臟的混凝土構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用清水沖洗，除去23mm厚表層第14頁(yè)/共38頁(yè)第十五頁(yè)，共39頁(yè)。（2）如混凝土表面不是很臟很舊，直接對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，去掉12mm厚表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗

9、（3)對(duì)于新混凝土粘合面，先用鋼絲刷將表面散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗滌劑洗刷表面，或用清水沖洗，待完全干燥后即可。（4）對(duì)于濕度較大的混凝土構(gòu)件(gujin)或齡期在三個(gè)月內(nèi)的混凝土構(gòu)件(gujin)，需進(jìn)行人工干燥處理。第15頁(yè)/共38頁(yè)第十六頁(yè)，共39頁(yè)。對(duì)于鋼板粘貼面，應(yīng)根據(jù)鋼板銹蝕程度，分別按以下兩種方法(fngf)處理：（1）如鋼板未生銹或輕微銹蝕，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。（2）如鋼板銹蝕嚴(yán)重，須先用適度鹽酸浸泡20min，使銹層剝落，再用石灰水沖洗，中和酸離子，最后用平砂輪打磨出紋道。第16頁(yè)/共38頁(yè)第十七頁(yè)，共39頁(yè)。2、卸荷 為減輕和消除后粘鋼的應(yīng)力應(yīng)變

10、滯后現(xiàn)象，粘鋼前宜對(duì)構(gòu)件適量進(jìn)行卸荷。3、配膠 粘鋼板的關(guān)鍵是鋼板與混凝土是否能粘結(jié)牢固，混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)加固用膠必須具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、耐老化、線膨脹系數(shù)小的特性，且有一定彈性。4、粘貼 直接涂抹粘貼的方式，鋼板粘貼后，用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無(wú)空洞聲，表示已粘貼密實(shí)。液體膠注入到鋼板與混凝土構(gòu)件的間隙中的方式。第17頁(yè)/共38頁(yè)第十八頁(yè)，共39頁(yè)。5、固定與加固用直接涂抹方式將鋼板粘貼好后立即用卡具、支撐或膨脹螺栓等固定，并適當(dāng)加壓，以使膠液剛從鋼板邊沿?cái)D出為度。6、固化粘結(jié)劑在常溫下固化，24h即可拆除夾具或支撐，3d即可受力使用。7、檢驗(yàn)加固構(gòu)件的粘鋼質(zhì)量，一般采用非破損

11、檢驗(yàn)。8、防腐(fngf)處理第18頁(yè)/共38頁(yè)第十九頁(yè)，共39頁(yè)。二、炭纖維補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)（一）碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的特點(diǎn) 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料主要包括：碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維復(fù)合材料。纖維材料的型狀分為片材、棒狀及各種型材。 用碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)是近10年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)。近年來(lái)在日本及歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家(f d u ji)發(fā)展迅速，我國(guó)1998年開(kāi)始應(yīng)用。 輕質(zhì)高強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)，且具有不影響結(jié)構(gòu)尺寸和外觀，抗腐蝕、耐久性能良好。第19頁(yè)/共38頁(yè)第二十頁(yè)，共39頁(yè)。 碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)是利用(lyng)高強(qiáng)度或高彈性性模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成

12、束，用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材，將片材用專用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘貼在結(jié)構(gòu)外表面受拉或有裂縫部位，固化后與原結(jié)構(gòu)形成一整體，碳纖維即可原結(jié)構(gòu)共同受力。 碳纖維片的抗拉強(qiáng)度可達(dá)3500MPa，比鋼材高710倍；彈性模量（2.354.30）*105MPa第20頁(yè)/共38頁(yè)第二十一頁(yè)，共39頁(yè)。 施工耐久性好，施工簡(jiǎn)便，不增大截面，不增加重量，不改變外形。 采用優(yōu)良的粘結(jié)材料，不僅樹(shù)脂滲入混凝土中，將纖維片材緊密粘貼在結(jié)構(gòu)外表面，而且樹(shù)脂有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，能有效(yuxio)地傳遞碳纖維與混凝土之間的應(yīng)力，確保不產(chǎn)生界面粘結(jié)剝離現(xiàn)象。第21頁(yè)/共38頁(yè)第二十二頁(yè)，共39頁(yè)。（二）施工準(zhǔn)備（1）施

13、工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件及施工條件，確定施工方案，編制施工組織設(shè)計(jì)。（2）施工前應(yīng)解決水電供應(yīng)，交通道路、倉(cāng)庫(kù)和消防等設(shè)施。（3）施工前應(yīng)按規(guī)定要求搭設(shè)好施工用腳手架，確保安全施工（4）施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件進(jìn)行(jnxng)調(diào)查。第22頁(yè)/共38頁(yè)第二十三頁(yè)，共39頁(yè)。（三）材料1、碳纖維片的規(guī)格及性能瑞士(ru sh)SIKA、德國(guó)UDOC和FTS、南京CFW和臺(tái)灣AEC等。2、粘貼碳纖維粘結(jié)劑的基本功能第23頁(yè)/共38頁(yè)第二十四頁(yè)，共39頁(yè)。第24頁(yè)/共38頁(yè)第二十五頁(yè)，共39頁(yè)。（四）碳纖維片補(bǔ)強(qiáng)加固施工1、標(biāo)準(zhǔn)施工程(gngchng)序碳纖維片修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)工程(gngchng)應(yīng)按下列工序

14、進(jìn)行：混凝土基地處理涂底層涂料用環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行殘缺修補(bǔ)貼碳纖維片養(yǎng)護(hù)涂裝竣工驗(yàn)收2、混凝土基地處理（1）將混凝土構(gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈至結(jié)構(gòu)密實(shí)部位（2）檢查外露鋼筋是否銹蝕（3）對(duì)經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分，進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原第25頁(yè)/共38頁(yè)第二十六頁(yè)，共39頁(yè)。（4）對(duì)于縫寬小于0.4mm的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面(biomin)涂刷密封；大于0.4mm用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿（5）表面(biomin)突出部分打磨平整（6）棱角的部位用磨光機(jī)磨成圓角，圓角半徑須不小于30mm。3、涂底層涂料（1）把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放入容器（2）底層涂料中嚴(yán)禁添加溶劑（3）指觸干

15、燥時(shí)間因氣溫不同，一般2h3h第26頁(yè)/共38頁(yè)第二十七頁(yè)，共39頁(yè)。（4）底層涂料固化后，表面上有凸起部分時(shí)，要用砂紙磨光。4、環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面的殘缺修補(bǔ)（1）構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?tin pn)，修復(fù)至表面平整。（2）內(nèi)角要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)，使之平順。（3）在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r(shí)，要在氣溫5度以上，相對(duì)濕度RH85%(4)膩?zhàn)油抗魏?，?yīng)用砂紙打磨平整。第27頁(yè)/共38頁(yè)第二十八頁(yè)，共39頁(yè)。5、貼碳纖維片碳纖維縱向接頭必須搭接10cm以上。貼片前用滾筒均勻地涂刷粘結(jié)樹(shù)脂稱為下涂。貼片時(shí)，在碳纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣(kngq)。碳纖維片施工30min后，用滾筒刷均勻涂

16、刷樹(shù)脂稱為上涂。6、養(yǎng)護(hù)（1）粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h。（2）每道工序以后，宜用塑料薄膜等遮擋以防風(fēng)沙。（3）當(dāng)樹(shù)脂固化期間存在氣溫降低到5度以下的可能時(shí)，可采用低溫固化樹(shù)脂或采取有效的升溫措施。第28頁(yè)/共38頁(yè)第二十九頁(yè)，共39頁(yè)。（五）施工技術(shù)要求（1）所使用的材料，必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定，使用材料應(yīng)具有生產(chǎn)長(zhǎng)的出廠合格證，碳纖維片材和膠結(jié)材料，應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)和工程補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的要求。（六）質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)（1）結(jié)構(gòu)物的表面處理，應(yīng)通過(guò)目測(cè)按以下要求進(jìn)行全面檢查；（2）通過(guò)目測(cè)對(duì)粘貼應(yīng)通過(guò)目測(cè)和量具進(jìn)行檢驗(yàn)。第29頁(yè)/共38頁(yè)第三十頁(yè)，共39頁(yè)。第六節(jié) 混凝土大

17、壩(d b)土工膜防滲技術(shù) 在過(guò)去30年里，混凝土大壩土工膜防滲技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種用于水工結(jié)構(gòu)防滲的專利技術(shù)（CARPI技術(shù)）系統(tǒng)，來(lái)防止水滲入結(jié)構(gòu)中引起破壞(phui)。一、 CARPI止水結(jié)構(gòu)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）防止防滲體的滲漏和破壞(phui)（2）恢復(fù)大壩破壞(phui)面的不透水性（3）減小壩體的楊壓力（4）降低壩體含水量（5）使壩體安全指標(biāo)恢復(fù)到初始值第30頁(yè)/共38頁(yè)第三十一頁(yè)，共39頁(yè)。（6）無(wú)需放空水庫(kù)（7）修補(bǔ)時(shí)能最低限度地減少環(huán)境破壞。 CARPI技術(shù)系統(tǒng)的不透水體是由一層暴露在外面的柔性PVC土工合成材料（不透水的土工膜+防刺穿的加熱生成的土工布）構(gòu)成。土工合成材料沿著壩基直到上游面的頂部，用防水不銹鋼壓條(ytio)錨固周邊，以阻止庫(kù)水侵入。第31頁(yè)/共38頁(yè)第三十二頁(yè)，共39頁(yè)。二、CARPI系統(tǒng)(xtng)的主要組成部分（1）壩體（高滲性）（2） CARPI防滲襯砌。（3）土工合成材料的豎直錨固和表面排水（4）周邊的排水收集系統(tǒng)(xtng)（5）周邊的密封（6）通風(fēng)管第32頁(yè)/共38頁(yè)第三十三頁(yè)，共39頁(yè)。第33頁(yè)/共38頁(yè)第三十四頁(yè)，共39頁(yè)。1、排水型防滲結(jié)構(gòu)可控制揚(yáng)壓力和干燥壩體 土工合成材料的整個(gè)表面