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应用碳纤维复合材料对桥梁裂缝补强
作者：千今花
来源：《科技创新导报》2011年第19期
摘 要:位于国道202线的黄河水库桥由于承载力不足,梁体产生裂缝。通过粘贴碳纤维的方法加固改造,使其能够继续使用,本文介绍碳纤维布加固的技术特点和施工工艺。 关键词:碳纤维环氧树脂桥梁裂缝加固补修
中图分类号:TU746 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0063-01
随着交通量的大幅度增长,车辆载重日益增加,已建成投入使用的混凝土桥梁中有一部分因满足不了承载能力和使用性能上的要求,混凝土表面产生裂缝等问题,但在这些桥梁中绝大部分是可以通过加固改造的方法继续使用的。当前结构加固的方法有很多种,由于碳纤维具有高强度、模量大、耐腐蚀,对人畜无害等特点,在加固补强桥梁结构中的应用日益广泛。下面以位于国道202线的黄河水库桥梁体加固为例,对碳纤维加固技术进行论述。 1 工艺原理及特点
碳纤维加固技术是利用碳素纤维和专用结构胶对桥梁构件进行加固修补处理,是一种新型的结构加固技术,采用专门配制的树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于桥梁混凝土构件需补强加固部位表面,树脂固化后与原构件形成新的受力复合体并共同工作,从而起到对结构及构件加固补强的作用。该技术所的碳素纤维布抗拉强度是普通Ⅱ级钢筋的10倍以左右,具有重量轻,易粘贴,质量易于保证等优点,厚度仅2mm左右,不会增加结构自重及截面尺寸。其技术可应用于桥梁、柱、板、台身的加固,特别适用于各类曲面结构,可有效封闭混凝土结构的裂缝,延长桥梁的使用寿命,具有良好的耐久性能。 2 主要材料及性能
碳纤维加固技术中所使用的材料主要是碳纤维和环氧树脂。其中碳纤维产品根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(高强度型)和沥青基碳纤维(高弹性型)。仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到加固补强的目的。因此,环氧树脂的性能也是重要的关键之一。
环氧树脂因类型不同又分为环氧粘结树脂、底涂树脂等,其性能也不近相同,适用于各个部位的不同要求。例如粘贴碳纤维片的环氧粘贴树脂易于透过碳纤维片,有很强的粘结力;底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度。
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碳纤维加固就是以碳纤维片为组分,以树脂为基体,通过一定的成型方法形成单向或双向排列的碳纤维复合片材。 3 碳纤维加固施工工艺 3.1 施工准备
(1)施工前应认真阅读施工图设计,按设计文件在加固部位放线定位。
(2)应根据施工现场和被加固构件混凝土的实际情况,拟订施工方案和施工计划。 (3)应对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。 3.2 混凝土表面处理
(1)应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层。 (2)被加固构件表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。并用修复材料将表面修复平整。
(3)应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。
(4)表面打磨后,应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除,并保持干燥。 3.3 配制并涂刷底层树脂
(1)应按产品生产厂家提供的工艺规定配制底层树脂。
(2)应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。宜在底层树脂表面指触干燥后,尽快进行下一工序的施工。 3.4 粘贴面找平处理
(1)应按产品生产厂家提供的工艺规定配制找平材料。
(2)混凝土表面修补应选用丙酮将表面浮尘擦去,有凹陷处,应使用修补胶找平有段差或转角部位,应抹成平滑曲面。
(3)转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧,半径不应小于20mm。