碳纖維在水閘加固工程中的應(yīng)用.doc

碳纖維在水閘結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用一、碳纖維材料的特點(diǎn)碳纖維復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是近年來在美日等發(fā)達(dá)國(guó)家興起的一項(xiàng)新型加固技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是利用樹脂類材料把碳纖維粘貼于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面，形成復(fù)合材料體CFRP，通過其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的協(xié)同工作，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善受力性能的目的。它的主要特點(diǎn)有以下五點(diǎn)。（1）強(qiáng)度高。碳纖維加固材料強(qiáng)度普遍較鋼材為高，碳纖維強(qiáng)度可達(dá)鋼材的10倍以上。（2）極好的環(huán)境防護(hù)效果。用環(huán)氧樹脂膠粘于混凝土結(jié)構(gòu)表面，有良好的防風(fēng)砂、碳化及防水性能。（3）重量輕。其比重較輕，在幾乎不增加自重的情況下達(dá)到高強(qiáng)度的加固效果。（4）施工簡(jiǎn)便。碳纖維重量輕，一般只需手工操作，不受施工空間的限制。施工進(jìn)度快。（5）不受形狀限制。不論方形、矩形、六角形及各類不規(guī)則形狀，加固后均可保持物體原狀，不影響表面裝飾。碳纖維加固修補(bǔ)技術(shù)是一種非常簡(jiǎn)單且優(yōu)良的加固補(bǔ)強(qiáng)方法，與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同，碳纖維加固在不增加結(jié)構(gòu)的荷重的前提下達(dá)到高效加固的目的。兩者性能比較見表1。表1 碳纖維與普通粘鋼性能指標(biāo)比較表項(xiàng)目碳纖維普通粘鋼抗拉強(qiáng)度（MPa）3500210單層厚度（mm）0.10.236密度（g/cm3）1.87.8協(xié)調(diào)性抗撕裂性能好，與基層緊密結(jié)合，協(xié)調(diào)性好抗撕裂性能差，與原結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性差施工方便，快速，施工質(zhì)量易控制自重大，需破壞原有結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量難控制后期維護(hù)耐酸、耐堿，無需維護(hù)需定期進(jìn)行防銹、除銹處理二、加固方案某水閘檢修門起吊牛腿兼有抗剪和抗彎作用，設(shè)計(jì)抗剪能力為43.6kN，抗彎承載力為42.9 kNm。原結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)主要為剪切破壞，部分為受拉筋不足破壞。根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)127根牛腿全部加固，加固范圍為牛腿挑出工作橋面部分。加固時(shí)采取粘貼橫向和縱向碳纖維布相結(jié)合的方法提高牛腿的抗剪和抗彎性能。即垂直牛腿軸向粘貼全封閉300型（300g/m2）碳纖維包箍，提高牛腿的抗剪性能；在牛腿頂部沿軸向粘一層300型（300g/m2）碳纖維布，起抗拉及包箍接頭壓條作用。牛腿加固方案詳見圖1。三、施工3.1 牛腿表面處理 采用磨光機(jī)清除牛腿表面污物、浮漿以及劣化的混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。牛腿棱角均打磨成圓角，半徑不小于20mm。對(duì)于以前采用普通水泥砂漿修補(bǔ)的部位，因黏結(jié)不實(shí)，鑿除后采用環(huán)氧樹脂膩?zhàn)踊謴?fù)，再打磨平整。3.2 牛腿裂縫處理針對(duì)裂縫深度不同，采取兩種方法予以處理。（1）表層裂縫：鑿槽嵌補(bǔ)，即沿裂縫位置鑿開寬13cm的“V”形槽，基面清理后采用環(huán)氧樹脂封閉。（2）深層裂縫或貫穿裂縫：鉆孔后用AB型灌漿樹脂注漿。a、封閉裂縫：同表層裂縫處理。充分考慮所用封閉材料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證在注漿開始時(shí)封閉材料已經(jīng)達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度。b、鉆孔：沿裂縫兩邊約5cm處以45斜角垂直于裂縫方向鉆孔，使所鉆的孔穿透裂縫，孔徑1.5cm左右。每條裂縫鉆孔2個(gè)。c、注漿施工：從位勢(shì)低的一個(gè)孔開始注漿。注漿時(shí)緩緩加壓，達(dá)到一定的壓力后，保持壓力23分鐘，直到另一個(gè)孔有漿液流出為止。d、二次注漿：第一次注漿后約10分鐘后，進(jìn)行第二次注漿，以保證縫體內(nèi)漿液充盈。3.3 涂刷底層樹脂一般采用毛刷或吸塵器將混凝土表面清理干凈。三河閘地勢(shì)開闊，用壓縮空氣吹掃使牛腿表面清潔后，均勻涂抹一層底層樹脂。涂抹后干燥12小時(shí)以上，樹脂完全固化后進(jìn)行下一道工序施工。3.4 整平貼合面用樹脂膩?zhàn)庸文ú黄秸幕炷帘砻妫锌p隙和不平整之處。3.5 粘貼碳纖維布 牛腿粘貼碳纖維布時(shí)，首先粘貼垂直于軸向的碳纖維布，再粘貼頂部平行于軸向的碳纖維布，具體工序如下。（1）用JH型粘碳膠滾涂于牛腿表面；（2）將碳纖維布用手輕壓粘貼于牛腿四周，并用專用的橡皮滾筒順纖維方向多次滾壓，擠壓氣泡，使JH型粘碳膠充分浸透碳纖維布；（3）再用同樣的方法粘貼頂層碳纖維布；（4）最后再滾涂一層JH型粘碳膠并多次滾壓使其滲入碳纖維布內(nèi)。四、 施工注意事項(xiàng)（1）粘貼碳纖維布時(shí)，必須驅(qū)除纖維絲內(nèi)的空氣，使碳纖維布表面平整。當(dāng)出現(xiàn)空鼓時(shí)，面積少于100cm2時(shí)，采用針管注漿方法填實(shí)空鼓；空鼓面積超過100cm2時(shí)，應(yīng)切除后重新粘貼。（2）碳纖維布粘貼時(shí)需搭接的，搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于100mm。（3）粘貼碳纖維布時(shí)一定要根據(jù)碳纖維所起作用選擇正確的纖維方向，不能出錯(cuò)。（4）碳纖維布為導(dǎo)電材料，施工時(shí)應(yīng)采