碳纤维布在码头横梁裂缝加固修补处理中的应用

【摘要】本文针对舟山老塘山港区一码头裂缝修补加固施工工程实例进行分析，对于因为超负荷运用而导致构件出现的裂缝问题，提出了碳纤维布加固补强的施工方案，阐述了选用碳纤维布加固补强的施工工艺和注意事项以及验证了碳纤维布加固修复混凝土结构技术适合钢筋混凝土的加固修补。

【关键词】碳纤维布 码头 横梁 裂缝 加固修补

1 工程概述

舟山老塘山港区一码头始建于2007年，历经5年运营，长期处于疲劳以及超负荷使用中，任其发展必将影响码头安全运行。该码头为高桩梁板式结构，由栈桥与平台两部分组成，码头设计泊靠8万吨级沿海货轮，然而在一次超设计吨级船舶停靠过程中，码头一横梁因遭超负荷撞击在海侧端产生几道应力性通长裂缝，缝宽近2～4mm不等，且有继续开展的趋势。在裂缝开展不能控制下，通过与设计单位的沟通和研究，我们决定采用粘贴碳纤维布的加固措施来限制结构的变形并进一步补强裂缝结构以保证结构的承载力与耐久性达到设计使用要求。

2 加固方案以及施工工艺

由于该加固修补部位位于码头下横梁，因潮水影响可施工时间非常有限，且现场无法架设大型施工机具，使用功能要求加固后不过分改变结构物外形尺寸，又要满足投入使用后承载的码头自身静荷载和码头上部门机运作和停靠船舶撞击时的动荷载，以及考虑到海水环境中使用耐久性的要求，我们决定选用碳纤维布加固补强施工工艺。

2.1 灌浆法施工

（1）因码头横梁裂缝近2～4mm左右，故需先对横梁裂缝内部进行灌浆施工，对横梁内部进行填满密实，使横梁结构实体质量恢复到设计使用要求。

（2）灌浆施工工艺流程图

（3）对于砼构件上大于0.3mm的裂缝，灌浆前需沿裂缝凿成“V”形槽再封缝，而对于大体积混凝土或大型结构上的深裂缝，需在裂缝上进行钻孔灌浆，对于走向不规则的裂缝，除骑缝钻孔外，另需加钻斜孔，扩大灌浆通路。钻孔后，需将裂缝钻孔周边砼碎屑粉尘清理干净。

（4）在裂缝端头处、交叉处以及裂缝贯穿处，钻孔内均埋设灌浆嘴，其间距当缝宽小于1mm时，为350～500mm，当缝宽大于1mm时，为500～1000mm，埋设时，先在灌浆嘴的底盘上抹一层环氧胶泥，将灌浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置上[1]。

（5）对于“V”形槽的裂缝，先在“V”形槽面上，用毛刷涂刷一层厚1～2mm环氧树脂浆液，涂刷平整均匀，防止出现气孔和波纹，再抹上水泥砂浆（本工程采用固特邦HPM-W钢筋网加固用高性能复合砂浆封缝）对裂缝进行封缝。

（6）裂缝封闭后进行压气试漏，检查封缝效果，待封缝砂浆有一定强度时再进行试漏，试漏前沿裂缝涂一层肥皂水，从灌浆嘴通入压缩空气，凡漏气处均予修补密封至不漏为止。

（7）灌注浆液配制按照原料不同的配方进行，浆液一次配备数量，以浆液的凝固时间及进浆速度来确定，本工程浆液采用固特邦HPG-A无收缩自流密实水泥基高强浇注料。

2.2 碳纤维布修复加固方案

1.混凝土基底处理。

（1）将灌注浆液砼构件表面残缺、破损部分清理干净，对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，采用固特邦HPM-W钢筋网加固用高性能复合砂浆进行修补、复原，达到表面平整。

（2）对贴片范围进行定位、弹墨线，按修复、补强设计要求进行。

（3）将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的错差等）打磨平整，修复后的砼面要尽量平顺。棱角的部位，用磨光机磨成圆角，圆角半径宜≥30mm，最小不得小于20mm。

（4）清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥，可使用废弃棉被进行清洁擦干，或采用煤气喷灯，在控制喷灯移动速度、喷灯与混凝土表面间距情况下烘烤，在取得除湿和清除苔迹的效果后，立即进行电动钢丝轮打磨，以去除横梁表面浮灰、污渍以及油污等附着物。

2.涂底层涂料。

（1）本工程底层涂料碳纤维浸渍粘贴胶采用固特邦JN-C3PA/B剂，把粘贴胶的A剂和B剂按配胶重量比A：B=100：40称量准确后放人容器内，用搅拌器拌合均匀。

（2）用滚筒刷均匀地涂抹粘贴胶，滚筒刷不应含有任何加溶剂。

（3）粘贴胶指触干燥后，在构件表面有凝结凸起时，用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土基面，再补涂粘贴胶。指触干燥时间因环境气温不同而不同，一般在1h到3d之间变化。

（4）本粘贴胶施工环境应干燥、通风、粘贴面洁净干燥、无油污，固化环境温度不低于5℃，在气温5℃以下、相对湿度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上，有结露而无有效措施时，不得施工[2]。

3.粘贴碳纤维片。

（1）防止碳纤维片受损，碳纤维片在运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受到弯折，因此，贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸裁切碳纤维片，每段长度一般以不超过6m为宜，要使用更长的片材时，除精心防止弯折外，对脱泡（即赶出气泡）、渗浸过程必须加倍谨慎操作，为防止片材在保管过程中损坏，片材的裁切数量应以当天的用量为准[3]。

（2）贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘结胶，称为下涂。下涂的涂量标准如下：200g/m2的碳纤维片，400～500g/m2;300g/m2的碳纤维片，500～600g/m2。涂量根据施工部位的粗糙程度而变化，拱起部分、拐角部分、纤维片搭接部位以及残缺修补处要多涂一些。

（3）碳纤维布300mm宽，贴片时，碳纤维布丝方向与裂缝垂直，裂缝两边各150mm宽，纤维片沿结构裂缝纵向接头处搭接长度必须在10cm以上，且在该部位多涂抹粘结胶;在碳纤维片和粘贴胶之间不应留有空气，为此，应用专用工具沿着纤维方向在碳纤维片上多次滚压，使粘结胶充分渗浸碳纤维片中。

（4）纤维片施工半小时（根据干燥程度）后，用滚筒刷均匀涂抹粘结胶，称为上涂。上涂涂量标准如下：300g/m2的纤维片，200～100g/m2;300g/m2的纤维片，300～200g/m2。上涂时和（3）一样，用脱泡罗拉沿纤维方向用力滚压2～3次，使纤维内部补充、渗浸粘结树脂。

（5）需粘贴2层以上碳纤维片时，必须在首层修补完空鼓后再进行第二层碳纤维布的粘贴。

（6）如碳纤维片在施工中产生空鼓，处理方法如下：

①在碳纤维片空鼓处打开2个以上的孔，使用注射器从孔中注入粘结胶;

②沿纤维方向稍微割开，再用橡胶刮板、毛刷沾上适量粘贴胶，填进割开的缝内。

4.养护。

（1）粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并应保证固化期间不受干扰;

（2）在每道工序以后粘贴胶固化之前，用塑料薄膜等遮挡以防止风沙或雨水侵袭;

（3）当粘贴胶固化期间存在气温降低到5℃以下的可能时，可采用低温粘贴胶，或采取有效的加温措施;

3 碳纤维布加固施工优势

⑴碳纤维布重量轻，施工时不用任何重型设备，其厚度很薄，不需要较大的空间;

⑵采用高弹性模量的碳纤维布加固钢筋砼结构，能取得类似于钢板加固的同等效果，但其结构重量未增加，外表也轻巧美观[4];

⑶由于加固只使用碳纤维和配套粘贴胶，因此不会产生生锈现象，并且具有耐海水环境腐蚀等性能，碳纤维布本身具有极好的抗化学作用，非常适合码头加固并保证其耐久性;

⑷在该横梁加固工程中使用碳纤维布，为工程节约了资金，也大大缩短了施工周期。

4 结语

该码头裂缝横梁在经过碳纤维布粘贴加固施工后，达到了设计使用指标并顺利通过了舟山市质检中心对其的实体检测。综上所述，碳纤维布粘贴加固施工工艺是加固钢筋砼构件行之有效的方法，值得在码头等类似加固工程中推广应用，以取得更好的技术经济效果。

参考文献：