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1、精选优质文档-倾情为你奉上破纤维布加固施工工艺及质量控制摘 要：采用碳纤维聚合物CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）加固混凝土结构，是近几年来发达国家中新兴的成熟的加固技术，也是国内工程界日渐关注和发展中的加固应用技术。本文以东莞市西四环路旧桥加固项目为例，着重阐述碳纤维布加固的施工工艺和质量控制。关键词：旧桥加固；碳纤维布；配套村脂；有效操作时间；硬化养护碳纤维材料是一种力学性能优异的新材料，它的比重为1.8g/cm3，不到钢的1/4；而它的抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的1520倍；弹性模量大于2.35105MPa，亦高于钢。因此，碳纤维材料
2、的比重强度即材料的强度与其密度之比大大高于钢板，其比模量也比钢板高。碳纤维布补强的加固原理就是采用层压方式，将浸透了树脂粘胶的碳纤维布贴合到钢筋混凝土桥板的底面、梁体或墩柱的表面，并使其与混凝土结合成一体，从而达到加固混凝土桥梁结构的目的。相对传统钢板补强，碳纤维布补强具有以下优点：施工成本低；施工时效便利迅速；施工空间不受限制；补强物形状不受限制；抗酸、碱、腐蚀及不渗透；补强品质易检测。1 工程概况东莞市西四环路位于东莞市万江区，属107国道的一部分。该项目总共有3座大桥和1座中桥需加固处理，分别为曲海大桥、宏远大桥、万江大桥和牌楼基中桥，4座桥总长1825.46m。以曲海大桥为例，主桥结构
3、为两座带挂孔的单箱双室预应力混凝土T构，T构悬壁长440m，两端挂孔长30m。该T构悬臂根部梁高6m，端部梁高2m，挂孔为30m，预应力简支T梁；引桥为多孔一联，桥面连续简支结构，上部构造为20m预应力混凝土空心板；下部结构为柱式墩、台，桩基础。根据设计验算表明：在正常使用极限状态下各块空心板的承载能力能满足要求，但靠近中央分隔带侧的次边板及中板，在距中底板下缘存在较大的拉应力，需要加固防止其开裂。引桥墩身配筋不足，截面尺寸偏小（柱径1.0m），部分墩身极限承载力不满足要求。按加固设计要求，对3座大桥引桥所有靠中央分隔带处的11、12、13号板跨中板底0.65倍跨径范围内粘贴碳纤维布（图1），
4、同时，对引桥部分墩柱外侧沿柱周粘贴一层或两层（竖向和环向）碳纤维布（图2）。空心板和墩柱碳纤维布总加固面积为9970。2 碳纤维布及配套树脂的材料选择2.1 碳纤维布碳纤维布主要以碳纤维丝为原料编织而成，根据碳纤维丝编织方向分为单向和双向两种。根据设计要求，碳纤维布采用C30型，厚度0.167，抗拉强度3000MPa，延伸率1.4%。本工程选用UT7030型单向碳纤维布，产品宽度50。其实测主要性能指标如表1。表12.2 配套树脂粘胶配套树脂粘胶根据用途主要分为底层树脂、找平树脂、浸渍树脂。（1）底层树脂底层树脂主要用来涂布在被加固的混凝土结构表面，能显著提高混凝土基面强度及其与上层碳纤维材料
5、的粘结性。本工程选用专用配套底层树脂E810LS（夏用）型。经检测，其性能指标要求及实测结果如表2。表2（2）找平树脂找平树脂主要适用于封闭混凝土裂缝、填充缺口等连接部位及表面整平等。本工程选用专用配套找平树脂E380型，其性能指标实测结果如表3。表3（3）浸渍树脂浸渍树脂对碳纤维布具有良好的渗透性和粘结性，硬化后与碳纤维布形成高强度复合材料，并与被加固混凝土牢固粘结，最终达到良好加固效果，广泛适用于建筑物和土木工程的加固。本工程选用专用配套浸渍树脂E2500S（夏用）型，其性能指标实测结果如表4。表43 碳纤维布加固主要施工工艺3.1 施工准备（1）材料检验和试验材料的采购进场必须随货附带有
6、产品出厂合格证和出厂检验报告，以初步判断该材料是否满足本加固工程的品质要求。材料进场后应立即抽样送检，待检验合格后方可投入使用。（2）搭设施工平台可以根据施工现场地形情况，采用竹木支架或其他方式搭设，需注意平台的稳固性和作业高度。（3）测量放线认真阅读施工设计图纸，在需粘贴碳纤维布的混凝土表面放线标出粘贴碳纤维布的位置。（4）准备施工机具碳纤维布加固施工需要使用的机具主要有砂轮机、搅拌器、称量器、刮刀、滚筒、油刷等。3.2 表面处理（1）用手提砂轮机将混凝土表面劣化层（风化层、污物、脱模剂层、浮浆浮块）除去，并打磨至粗骨料出现为止。（2）打磨完后用高压气枪将粉尘及松动物质清除，并确保其充分干燥
7、，表面平整无灰尘。（3）若补强施工范围内存在锐利棱角，需将其磨成12以上圆弧R角，以免造成应力集中而降低补强效果。3.3 截面修复和整平贴合面（1）钢筋露出部位须做防锈处理。（2）加固施工范围若有裂缝现象产生，须根据裂缝宽度进行裂缝封闭或灌胶处理。（3）断面面层上有剥落、孔隙、蜂窝或模板高差的部位须打磨去除或磨平，再用找平树脂进行修复。（4）配制找平树脂：本工程采用的E380找平树脂分主剂和硬化剂，按1：1质量比例充分混合，调成灰色油灰状，即可用灰刀刮抹在不平整的混凝土表面，以消除所有缝隙和不平整之处。（5）有效操作时间：环境温度越高，树脂硬化速度越快，可操作时间越短。一般找平施工养生624h
8、后，即可进行下一步工序。其有效操作时间列于表5。表5 E380村脂有效操作时间3.4 涂刷底胶（1）确认施工环境混凝土面结露或接触到水处不得施工，同时，应尽量避免阴雨天气施工。湿气太大将导致树脂与水气产生作用而干扰胶化过程。（2）配制底层树脂底层树脂E810LS分主剂和硬化剂，按5：2质量比例充分混合。底层树脂用量为0.2/，一次搅拌量为在可操作时间内的使用量，超过可操作时间的材料不可再使用。（3）有效操作时间底层树脂有效操作时间与环境温度有关，温度越高可操作时间越短，常温（20）时，控制操作时间应在60min。具体数据如表6所示：表6 E810LS粘结性及续涂性能（4）涂刷底胶在有效操作时间
9、内，用滚动型毛刷将底层树脂均匀涂布在粘胶面上，使每一个部位均涂有底胶，待指触干燥后，即可进入下一步工序。3.5 粘贴碳纤维布（1）确认施工环境混凝土面结露或接触到水处不得施工，同时，应尽量避免阴雨天气施工。湿气太高将导致树脂与水气产生作用而干扰胶化过程。（2）裁剪碳纤维布将碳纤维布按设计尺寸预先裁好，纤维布在纵向需搭接时，搭接长度须在15以上。切口要求整齐，切口与碳纤维布的横向编织重合时，应该将切口适当平移，否则碳丝散开，影响施工质量。（3）配制浸渍树脂浸渍树脂E2500S分为主剂和硬化剂，按2：1配制，配制时由专人负责，一人称量，一人搅拌至树脂变为绿色为止。标准用量为0.8/，每次配制的量应
10、以在可使用时间内用完为准。（4）可操作时间浸渍树脂E2500S的有效操作时间与环境温度有关，如表7所示：表7 浸渍树脂E2500S可操作时间与环境温度关系（5）涂刷第一层浸渍树脂用滚筒毛刷将浸渍树脂涂布在预定的区域，用橡胶刮板均匀抹平。浸渍树脂的用量视混凝土表面的状况不同斟酌使用，需避免树脂过量而导致碳纤维布滑移或扭曲，抑或树脂不足导致含浸不足。（6）粘贴碳纤维布将预先剪好的碳纤维布铺到涂有浸渍树脂的混凝土面上，一边铺一边用脱泡滚筒或刮刀沿纤维方向用力刮平，以去除气泡，贴平贴片。在整段碳纤维布完全贴合到混凝土表面之后，再用脱泡滚筒反复碾压，以充分含浸树脂和除去纤维之间的空气。注意不要使纤维布出
11、现扭曲、起皱或毛刺，并要确保排除气泡，使浸渍树脂完全浸透纤维丝。如果所贴合的碳纤维布表面呈现很明显的扭曲、起皱或隆起，则必须将该纤维布揭起重铺。（7）涂刷第二层浸渍树脂碳纤维布浸透刮平后，需要涂一层浸渍树脂，用橡胶刮板、脱泡滚筒重复以上操作，务必使碳纤维布含浸完全。如果发现有浸渍胶未浸透的部分，要注意加强碾压。（8）需要粘贴两层以上纤维布时，重复（5）（7）工序的操作，间隔时间应保证在12h以上。4 养护与复原4.1 养护（1）室外施工时为不使雨水、沙尘等附着于贴片上，须使用塑料膜养护24h以上，注意塑料膜不可碰触到施工面上。（2）完全硬化养护时间：温度20时需养护1周，10时须养护2周。（3
12、）初期硬化养护时间：10以下需2d，1020需12d，20以上，需1d。4.2 复原（1）因树脂材料抗紫外线能力较差，易老化，施工面受日光照射或要求美观的场所，喷涂耐候性涂料保护较为合适。（2）喷涂保护漆必须待树脂初期硬化后进行，此时，先上一层喷砂再喷涂油漆可增加其附着力。5 施工质量检测5.1 目视检测（1）检测标准对粘贴后不久的碳纤维布进行目视检查，要求不能有间隙、缺脂区及皱纹产生。（2）处理方法对存在间隙或缺脂的部位应加补浸渍树脂，对存在皱纹的碳纤维布应切除后重新粘贴。5.2 金属锤测试（1）检测标准完工后3d，用金属锤轻敲，以检测碳纤维布补强面是否有空孔或含浸不良现象，要求空孔率在5%
13、以下。（2）处理方法大面积空孔或含浸不良的区域，以切割机切除，重新粘贴，并注意搭接长度不少于15。当空孔直径小于2时，可用注射器注入树脂补强。5.3 现场拉拔试验（1）检测标准拉拔结果破坏面必须为混凝土破坏或拉拔强度大于2.5MPa视为合格。（2）测试频率视作业区域原则上500测试一次，不足500仍需测试一次。（3）处理方法不合格区域则在原测试位置30范围内再取样测试，直到测试通过。仍不合格，则该不合格施工面须切除，重新粘贴。6 总结（1）加固结构混凝土面的打磨与找平，是一道非常关键的工序，表面污物浮浆没去除干净或不够平整、错台的，将严重影响碳纤维布复合层与混凝土之间的正拉粘结强度，直接影响施工质量和加固效果。（2）冬季施工气温偏低时（10以下），配套树脂凝固硬化得慢，树脂涂刷在结构物表面后，容易下垂成露珠状，在其上粘贴碳纤维布时，就易出现扭曲、起皱现象。因此，气温偏低时，应选用冬用型（品名后带W符号）配套粘胶，并尽量避免晚间施工。（3）混凝土表面会结露或会接触到水处不得施工，因湿度太高会导致树脂与水气产生作用而干扰硬化过程。若迫于工期等因素，必须施工时，则施工现场必须有保温设施和除湿措施，以确保底层树脂表面或碳纤维布表面没有水分存在。 （摘自：华夏公路建设网）专心-专注-专业