碳纤维布维修加固初探

2019-09-13 版权声明 举报文章

摘 要 本文讲述了目前我段对危旧桥加固采用碳纤维布进行加固的探索。为提高旧桥的承载能力,确保交通运输的安全,本文就使用碳纤维布加固的施工方法和工艺进行了论述。

关键词 危旧桥梁;维修;加固

中图分类号U445 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)91-0103-02

公路桥梁是跨越沟壑、河流、道路、铁路暴露在大自然中的构造物,由于受到环境影响,使大气中的有害物质及易腐蚀的物质侵蚀混凝土构件。又因近几年工业的发展,车辆急剧增重,且排放高腐蚀废气,再加上乱采砂石,使桥梁耐久能力受到更严苛的挑战。造成部分桥梁荷载降低,技术状况下降,使用寿命减弱。旧桥维修加固,提高承载能力,确保桥梁的安全运营是目前和今后面临的任务。本文论述了我段目前桥梁存在的问题和采取的加固措施。

1 碳纤维布加固概述

碳纤维材料用于旧桥加固修补在我国技术起步比较晚。但随着我国交通事业的发展,现有桥梁中有相当一部分由于当时车辆载重小、设计荷载标准低等原因,难以满足当前规范使用的需求,碳纤维加固修补结构技术作为一种新型的结构加固技术快速发展起来。碳纤维布它具有高强度、重量轻、高耐久性(防锈性)等特性,粘贴在即有的混凝土构造物的梁、柱、梁板等受弯曲受拉面的表面,提高补修构造物的强度、耐力,改善构造物的耐震性能和耐久性能。

2 施工工艺和方法

2.1主要材料及其性能

2.1.1碳纤维布

粘贴单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量一般为了200g/m2~300 g/m2,不宜低于150g/m2,且不宜高于450g/m2。

2.1.2粘结材料

粘贴用底胶和粘浸胶是粘贴碳纤维布的专用胶,它是一种双组份、100%固含量、高强度、不流淌、触变型粘合剂。

2.2 主要施工工序

施工准备放设施工线 灌缝处理 刷抹漆底胶粘贴碳纤维布 表面养护涂刷碳纤维专用胶。

2.2.1灌缝

灌缝是用一种相对流动好、灌入深、凝结时间短、粘接好的专用胶对混凝土构件进行填充,从而加强混凝土强度的一种施工工艺。它的作用是对混凝土构件裂缝进行补强,对混凝土的内部进行加固,它可以防止混凝土构件内部钢筋的锈蚀及氧化。可以广泛应用在桥涵的加固处理中。

1)施工准备(原材料封缝胶、灌缝胶的配制,灌缝胶采用成品进口胶,分主剂与固化剂,重量比4:1掺配);

2)清理及化学清洗(沿缝宽每侧2cm~4cm、剔除粉刷层及其他面层,用丙酮清洗);

3)埋设注胶设备(专用注胶嘴);

4)封堵裂缝(用配制好的封缝胶对裂缝进行封堵);

5)注胶(专用注胶器注入灌缝胶);

6)养护;

7)除去注胶嘴等。

2.2.2刷抹漆底胶

1)施工准备(准备好将使用的材料及机具,漆底胶采用成品进口胶,分主剂与硬化剂,重量比2:1掺配);

2)表面处理。清除被加固混凝土构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土。将混凝土表面处理干净,并使表面保持绝对干燥;

3)找平处理。采用专用碳纤维找平胶对混凝土表面凹陷部位填补平整,并在找平材料表面指触干燥后尽快进行下一道工序;

4)涂刷碳纤维底胶。采用特制滚筒刷将面胶均匀涂抹于所要粘贴部位。

2.2.3粘贴碳纤维布

1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布;

2)粘贴碳纤维布时间控制在涂刷面胶2h~3h后进行;

3)粘贴碳纤维布时,使用器具沿着纤维方向在碳纤维片上多次滚压,挤除气泡,以确保浸渍胶均匀地充分渗浸入碳纤维片的碳纤维束中。在滚压时注意不可损伤碳纤维布;

4)涂刷碳纤维面胶

待碳纤维布粘贴完大约1h左右后在碳纤维布的表面均匀涂抹一层面胶。

3优点与缺点

3.1优点

1)施工简便迅速,无需模板、夹具、支撑等;

2)不增加结构重量,碳纤维片重量200g/m.~300g/m,设计厚度0.1l1mm~0.167mm,加上环氧树脂的重量也很轻,对结构自重影响可忽略不计;

3)能适应各种结构外形的补强;

4)可以多层粘贴。可根据设计要求,在一个部位重叠粘贴;

5)具有良好的耐腐蚀性,寿命较长,可以在不利环境下使用,并便于养护。

3.2缺点

其会影响到受弯构件的破坏形态及其延性,而且目前的材料价格仍然偏高,应在考虑各项综合因素以后,慎重选用。

4 碳纤维加固工程实例

我段管养的G312 K3319+825柳星桥2、K3374+321红柳河中桥等桥梁经过碳纤维布加固后,钢筋砼梁的极限荷载及抗弯刚度等都得到了较好的改善。碳纤维布粘贴在危旧桥梁承重构件表面,使两者能够共同工作,较好的提高了危旧桥的抗弯、抗剪能力。两桥梁经过该措施加固后提高了梁体自身承载力也解决了病害,同时加强了桥梁结构的整体刚度和耐久性,限制了危旧桥病害的继续发展,达到了维修加固、补强的目的。

总之,公路危旧桥梁养护维修、加固改造,是一门新型的技术学科,从我们已实施的桥梁加固方案来看,实现即经济、又合理、节约费用,效果是明显的,但在今后的公路危旧桥梁养护维修、加固改造中,仍然还有很多值得我们在研究、在学习、在探讨,随着国内桥梁维修加固新技术、新工艺、新材料的不断出现,桥梁维修加固改造技术也将更加完善,方法更加合理,来提高公路危旧桥梁使用寿命,确保桥梁安全畅通,为社会提供安全的通行条件。

参考文献

[1]《公路桥梁加固技术规范》人民交通出版社2008-8-2中华人民共和国交通运输部.

[2]《公路桥涵施工技术规范》人民交通出版社2011-6-7中华人民共和国交通运输部.

[3]王建环.碳纤维增强复合材料在工程加固过程中的应用[J].治淮,2009(10).

[4]石铭,屈文俊.粘贴碳纤维布对框架梁端负弯矩区加固的试验探索[J].结构工程师,2006(2).

[5]徐志武,廖新雪,刘文劼.粘贴碳纤维布与粘钢加固方法的适用性对比分析[J].重庆建筑,2009(4).

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