如何運(yùn)用碳纖維進(jìn)行橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)

1、如何運(yùn)用碳纖維進(jìn)行橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)1.前言中國橋梁工程的開展已具有相當(dāng)規(guī)模,公路交通量不斷增加,行車密度及車輛載重越來越大,公路橋梁負(fù)荷日趨加重.有一局部公路橋梁是中國2O世紀(jì)8O年代以前修建的,因其設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低,普遍存在承載力缺乏的問題.而2O世紀(jì)8O年代以后修建的,其中已有不少橋梁暴露由缺陷,更有一些在遠(yuǎn)沒有到達(dá)設(shè)計(jì)壽命時(shí)由現(xiàn)耐久性能嚴(yán)重退化的現(xiàn)象,影響其承載水平和使用壽命.因此,采用適當(dāng)?shù)募庸毯透脑旒夹g(shù)舉措,恢復(fù)和提升橋梁的承載水平及通行水平,延長橋梁的使用壽命,以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枰兊檬制惹?2.碳纖維材料特性碳纖維增強(qiáng)塑料是碳纖維材料通過一定的制作工藝與特定的樹脂材料復(fù)合而制

2、成的,其力學(xué)特點(diǎn)是應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性,不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū).碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能.加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布,是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材.碳纖維布在編織時(shí),將大量的碳纖維長絲沿一個(gè)主方向均勻平鋪,用極少的非主方向碳纖維絲將主方向碳纖維絲編織連接在一起,形成很薄的以主纖維方向受力的碳纖維布.碳纖維布的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于3000Mpa,彈性模量大于2.1×l05MPa.綜合材料的物理、力學(xué)特性分析,要想最大限度地發(fā)揮材料自身的優(yōu)勢(shì),適宜將CRP材料作為橋梁結(jié)構(gòu)的受拉或預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件,特別適用于純受拉構(gòu)件,工程實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn).目前,用于橋梁加固的碳纖

3、維材料主要是承受拉應(yīng)力,約束裂縫的開展.3.碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝3.1根據(jù)設(shè)計(jì)確定粘貼碳纖維的范圍進(jìn)行基底處理a將硅構(gòu)件外表的殘缺、破損及碳化層局部去除干凈,到達(dá)結(jié)構(gòu)密實(shí)部位.檢查外露鋼筋是否有銹蝕,并進(jìn)行必要的處理.對(duì)經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺局部進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原；b裂縫修補(bǔ).縫寬小于0.2mm的裂縫,用環(huán)氧樹脂進(jìn)行外表涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫；c將構(gòu)件外表凸由局部模板的段差等打磨平整,修復(fù)后的段差盡量平順.用磨光機(jī)把棱角磨成半徑大于30mm的圓角；d清洗打磨過的構(gòu)件外表,并使其充分枯燥.3.2底層涂刷底層涂料具有較強(qiáng)的滲透性,可滲入硅外表內(nèi)a把底層涂料的主劑和固化劑

4、按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放人容器內(nèi),用攪拌器拌均勻,一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)；b用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料；C底層涂料固化后,外表有凸起局部時(shí)要用砂紙磨光；d注意在氣溫小于5C,相對(duì)濕度大于85,硅外表含水率在8以上,有結(jié)露可能而無可靠保證舉措時(shí),均不得施工.3.3環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)構(gòu)件外表殘缺的修補(bǔ)a構(gòu)件外表凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?修復(fù)至外表平整；b內(nèi)角段差、起拱等要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)使之平順.3.4貼碳纖維片a為了預(yù)防碳纖維受損,在碳纖維片運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過程中,嚴(yán)禁受彎折.貼片前應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷纖維片,每段長度一般不超過6rn;.b碳纖維接頭必須搭接10cm以上,橫向不

5、需搭接；c按規(guī)定比例摻配樹脂主劑和固化劑,用滾筒刷均勻地涂刷黏結(jié)樹脂,稱為下涂；d貼片時(shí),在碳纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣,可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維片上對(duì)此滾壓,使樹脂滲入碳纖維中.3.5養(yǎng)護(hù)粘貼碳纖維片后,需自然養(yǎng)護(hù)24h到達(dá)初期固化,并保證固化期間不受干擾.3.6涂裝根據(jù)需要可在樹脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件外表,涂刷耐火涂層和色彩.4.碳纖維片材加固處理要點(diǎn)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理前,先對(duì)梁板采取有效地卸載和支頂舉措,然后按以下施工工序進(jìn)行加固施工.1破損面混凝土外表處理：去除被加固構(gòu)件外表的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土,露由混凝土結(jié)構(gòu)層.2按設(shè)計(jì)要求對(duì)破損面鋼筋處理后用M45的環(huán)氧樹脂砂

6、漿進(jìn)行灌縫或封閉處理,并保證鋼筋保護(hù)層厚度不小于15mm.利用打磨機(jī)將其外表打磨平整,并用鋼刷將其外表的粉塵、油污等不潔物清除干凈,使構(gòu)件加固外表平整、枯燥無粉塵.另外,如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時(shí),轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應(yīng)小于20mm.3涂刷底層樹脂：用專用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土外表,待樹脂外表指觸枯燥時(shí)即進(jìn)行下一道工序施工.4找平處理：外表凹陷部位用找平材料填補(bǔ)平整,且不應(yīng)有菱角.5粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹脂均勻涂抹于所要粘貼的部位,并用橡膠滾筒沿纖維方向?qū)掖螡L壓,擠除氣泡,使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布,滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布.多層粘

7、貼重復(fù)上述步驟,待纖維外表接觸枯燥時(shí)即可進(jìn)行下一層的粘貼.如超過60min,那么應(yīng)等12h后,再行涂刷粘結(jié)劑粘貼下一層.6在最后一層的碳纖維布的外表均勻涂抹浸漬樹脂.7必要時(shí)進(jìn)行外表防護(hù)及外觀處理.5.考前須知1碳纖維片材選擇考前須知碳纖維片材的編織均勻性,將直接影響加固質(zhì)量.碳纖維束只有分布排列均勻,加工成復(fù)合材料后才能起到整體均勻受力的作用,假設(shè)材質(zhì)的均勻性不好,那么構(gòu)件受力后到之纖維片拒不受力不均,使碳纖維補(bǔ)強(qiáng)的效果不能充分發(fā)揮由來.因此,選擇均勻性較好的碳纖維片材,是加固質(zhì)量的關(guān)鍵.2碳纖維片材粘貼考前須知在外表處理和粘貼碳纖維片材前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位.按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖

8、維片材,裁剪后的織物寬度不宜小于150mm且不應(yīng)小于100mm.將碳纖維片材外表擦拭干凈至無粉塵.如需粘貼兩層時(shí),對(duì)底層碳纖維片材兩面均應(yīng)擦拭干凈.擦拭干凈的碳纖維片材應(yīng)立即涂刷粘結(jié)樹脂,膠層應(yīng)呈凸起狀,平均厚度不小于2mm.將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維片材用手輕壓貼于需粘貼的位置.用橡膠滾筒順纖維片材方向均勻平穩(wěn)壓實(shí),使樹脂從兩邊溢由,保證密實(shí)無空洞.當(dāng)平行粘貼碳纖維時(shí),兩片之間孔隙應(yīng)不小于5mm.需粘貼兩層碳纖維片材時(shí),可連續(xù)粘貼.如不能連續(xù)粘貼,那么再開始前應(yīng)對(duì)底層碳纖維片材重新做好清潔工作.施工宜在5C以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度.當(dāng)環(huán)境溫度低于5C時(shí),應(yīng)使用適用于

9、低溫的配套樹脂或采用升溫處理舉措.施工時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境濕度對(duì)樹脂固化的不利影響,其粘貼部位混凝土的含水率不應(yīng)大于4%.樹脂配制時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品使用說明規(guī)定的配比稱量置于容器中,用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻.攪拌用容器內(nèi)不得有油污及雜質(zhì).宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度決定樹脂的每次拌合量,并嚴(yán)格限制使用時(shí)間.為了保證粘貼的質(zhì)量,不同季節(jié)、不同溫度條件下,應(yīng)使用不同型號(hào)的粘貼樹脂,這樣才能對(duì)樹脂施工的可操作時(shí)間和固化時(shí)間進(jìn)行有效限制.6.對(duì)碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的展望碳纖維用于硅結(jié)構(gòu)的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)雖然時(shí)間不長,但開展很快,其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點(diǎn)：a施工簡便迅速,無需模板、夾具、支撐等；b不增加結(jié)構(gòu)重量,碳纖維片重量200g/m.300g/m,設(shè)計(jì)厚度0.1l1mm0.167mm,加上環(huán)氧樹脂的重量也很輕,