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碳纖維加固技術在橋梁加固工程中的應用

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2021/5/12     瀏覽次數:    


  碳纖維加固技術是近年來興起的并且是發展快的一項新型加固技術,碳纖維加固技術始于80年代日、美等發達國家,我國起步較晚,大約從1998年開始使用此技術。


  目前建筑項目中存在很多隱患問題,主要由于當時的設計荷載標準較低,在使用功能變化后,無法滿足當前人們的需求。這些建筑項目需維修和加固,主要根據項目具體情況選取加固法,例如大截面法、外包鋼加固法以及碳纖維加固法等。其中碳纖維加固是一種全新的加固技術,解決大混凝土截面等加固法上存在的缺陷。

  碳纖維密度小于鋼的密度,但強度大于鋼。碳纖維在使用中,其抗拉強度大能夠達到鋼的9倍。這種高強度、高彈性及耐腐蝕的特點,在施工中得到較好的應用,還具備柔軟性。碳纖維可加工,即使在表面加固后,出現不平衡的區域,也能夠進行整體的黏貼。除了這些優勢外,碳纖維還是一種質量較輕的材料,在黏貼后,每平方米的重量小于1kg,厚度小于1mm,而且加固后不會增加原有結構尺寸與重量。



  與傳統的混凝土補強相比,碳纖維施工簡單,降低空間的使用率,無需進行現場固定設施的加固,施工質量較高。施工過程中,基本不會增加結構尺寸與厚度,耐久性能較好。應用這種施工加固方法能夠提升建筑物的使用壽命,所以這種材料在很多行業得到應用。

 

  碳纖維加固處理中,應用高強度或是高彈性的連續碳纖維能夠單向排列成束。這種情況也被稱為碳纖維片材,將碳纖維片使用配制好的樹脂片進行黏貼,主要貼在橋梁混凝土構件及需要加固的區域,通過樹脂固化后,使其與原件形成一個新的受力復合體,共同承擔受力。碳纖維加固后,能夠適合多種結構類型,進行多處加固修補,如梁、板、柱、橋墩、筒體等結構,要求基層混凝土強度不低于C15即可。


  僅僅依靠碳纖維片本身并不能充分發揮其強大的力學特性及良好的耐久性,碳纖維片材中的各種碳纖維絲不能良好的共同工作,在承受較低載荷時,一部分應力水平較高的碳纖維絲首先達到抗拉強度并提前退出工作狀態,各碳纖維絲逐漸斷裂,直至整體被破壞。


  而使用黏結材料后,各個碳纖維絲能夠共同工作,從而提高碳素纖維片的抗拉強度。因此黏結材料對碳纖維片的加固有關鍵作用。它既要確認各碳纖維絲共同工作,又要確認碳纖維片與被加固結構共同工作,從而達到加固補強的目的。黏結材料一般采用環氧樹脂。因此環氧樹脂的性能是重要指標之一。黏結材料應有足夠的剛度和強度,保持碳纖維片材與混凝土之間剪力的傳遞。同時應有足夠的韌性,不會因為混凝土開裂導致脆性黏結破壞。還應適應施工現場條件, 即能在一般條件下固化。具有適宜的流動性與黏度,固化收縮率小。

碳纖維加固補強施工工序


  碳纖維加固補強施工工序為:大梁構件表面處理→基底處理→涂底層涂料→刮找平材料→涂一層浸漬樹脂→黏貼纖維片→涂下一層浸漬樹脂→養護保養→防護涂裝。


  施工中應注意的問題:


 ?。?)混凝土基礎面的處理,基礎面必須仔細打磨,使其平整,對夾雜其中的雜質務必去除干凈。棱角處倒角磨圓,同時基礎面應平整,不應有尖銳棱角,以避免黏貼碳纖維片時產生偏斜現象和空鼓氣泡。


 ?。?)涂底膠必須是在基礎面清理干凈且干燥后進行。底膠的主劑和固化劑按規定比例勾兌并慢速攪拌均勻。涂刷時要均勻。待底膠干燥后進行找平作業。


 ?。?)找平作業中找平材料按比例調配,找平應采用多次修補法。務必使表面凹坑填平,毛刺打磨平整。待干燥后刷涂樹脂。


 ?。?)黏貼碳纖維片時,碳纖維片應裁剪正確,不能出現跳絲,扭曲,彎折等現象。碳纖維片的裁剪量應大于用量。黏結樹脂按規定配比,攪拌均勻且在規定時間內使用,涂抹要均勻。用滾子多次滾壓,使碳纖維片與樹脂充分結合并趕出氣泡。碳纖維片黏貼后達到設計強度前自然養護即可,在養護期間防止碳纖維片受到硬物沖擊。


 ?。?)防護涂層,主要是為了使碳纖維加固層處于防護層的保護下,避免碳纖維層的老化和損傷。保持加固作用持久。


  隨著時代、科技的進步和我國交通事業的發展,一些老舊橋梁因年久失修或因載荷增加已逐步不能適應現代交通發展的需要,以及貫徹國家環保節能的要求,務虛對其進行結構的加固已延長使用年限,因此舊橋維修加固任務深入到工程建設的全過程中。首先在工程施工開展之前, 管理人員應當積極組織施工圖紙會審,就施工建設中的重點環節與關鍵問題進行劃分與明確。


  另外,還應當對工程監理人員在橋梁建設進度、質量以及造價把控中的實際責任進行明確。并制定嚴格的施工安全保護制度,就安全施工規范以及安全防范工作的安排進行方案制定。在實際施工中定期召開技術例會,就當前施工中的問題進行分析, 并制定相應的處理方案。



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