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桥梁结构碳纤维布加固技术

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-06-10 11:45:00

 

 

中国桥梁工程的发展已具有相当规模,公路交通量不断增加,行车密度及车辆载重越来越大,公路桥梁负荷日趋加重。有一部分公路桥梁是中国20世纪80年代以前修建的,因其设计荷载标准偏低,普遍存在承载力不足的问题。而20世纪80年代以后修建的,其中已有不少桥梁暴露出缺陷,更有一些在远没有达到设计寿命时出现耐久性能严重退化的现象,影响其承载能力和使用寿命。因此,采用适当的加固和改造技术措施,恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,以适应现代化交通运输的需要变得十分迫切。

 

1.碳纤维材料特性

 

碳纤维增强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的,其力学特点是应力应变量完全线弹性,不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。加固混凝土构件所用的碳纤维布,是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时,将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺,用极少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起,形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度标准值应大于3000MPa,弹性模量大于2.0×l05MPa.综合材料的物理、力学特性分析,要想最大限度地发挥材料自身的优势,适宜将CFRP材料作为桥梁结构的受拉或预应力受弯构件,特别适用于纯受拉构件,工程实践也证明了这一点。目前,用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力,约束裂缝的开展。

 

 

 

2.纤维加固补强的施工工艺

 

2.1、根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理

 

(1)将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净,达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀,并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原;

(2)裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝;

(3)将构件表面凸出部分(模板的段差等)打磨平整,修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角;

(4)清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。

2.2、底层涂刷(底层涂料具有较强的渗透性,可渗入砼表面内)

 

(1)把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内,用搅拌器拌均匀,一次调和量应在可使用时间内用完为准;

(2)用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料;

(3)底层涂料固化后,表面有凸起部分时要用砂纸磨光;

(4)注意在气温小于5℃,相对湿度大于85,砼表面含水率在8%以上,有结露可能而无可靠保证措施时,均不得施工。

2.3、环氧结构胶对构件表面残缺的修补

 

(1)构件表面凹陷部位应用环氧结构胶填平,修复至表面平整;

(2)内角(段差、起拱等)要用环氧结构胶填补使之平顺。

2.4、贴碳纤维

 

(1)为了防止碳纤维受损,在碳纤维运输、储存、裁切和粘贴过程中,严禁受弯折;

(2)碳纤维接头必须搭接10cm以上,横向不需搭接;

(3)按规定比例掺配树脂主剂和固化剂,用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂,称为下涂;

(4)贴碳纤维时,在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气,可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维上对此滚压,使树脂渗入碳纤维中。

2.5、养护

 

粘贴碳纤维片后,需自然养护24h达到初期固化,并保证固化期间不受干扰。

2.6、涂装

 

根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面,涂刷耐火涂层和色彩。

 

3、碳纤维加固处理要点

 

在进行结构加固处理前,先对梁板采取有效地卸载和支顶措施,然后按以下施工工序进行加固施工。

1、破损面混凝土表面处理: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、按设计要求对破损面钢筋处理后用环氧树脂裂缝胶进行灌缝或封闭处理,并保证钢筋保护层厚度不小于15mm.利用打磨机将其表面打磨平整,并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净,使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外,如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm.

3、涂刷底层树脂:用专用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面,待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。

4、找平处理:表面凹陷部位用找平材料填补平整,且不应有菱角。

5、粘贴碳纤维片材:将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位,并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压,挤除气泡,使浸渍树脂充分浸透碳纤维布,滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤,待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如超过60min,则应等12h后,再行涂刷粘结剂粘贴下一层。

6、在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。

7、必要时进行表面防护及外观处理。

 


 

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