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碳纤维加固

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【碳纤维加固】技术在桥梁加固工程中的应用

发布时间:2019-08-06 14:57人气:

碳纤维加固技术是近年来兴起的并且是发展最快的一项新型加固技术,碳纤维加固技术始于80年代日、美等发达国家,我国起步较晚,大约从1998年开始使用此技术。

 

目前建筑项目中存在很多隐患问题,主要由于当时的设计荷载标准较低,在使用功能变化后,无法满足当前人们的需求。这些建筑项目亟需维修和加固,主要根据项目具体情况选取加固法,例如大截面法、外包钢加固法以及碳纤维加固法等。其中碳纤维加固是一种全新的加固技术,有效解决大混凝土截面等加固法上存在的缺陷。
 

 

碳纤维密度小于钢的密度,但强度大于钢。碳纤维在使用中,其抗拉强度最大能够达到钢的9倍。这种高强度、高弹性及耐腐蚀的特点,在施工中得到较好的应用,还具备柔软性。碳纤维可加工,即使在表面加固后,出现不平衡的区域,也能够进行整体的黏贴。除了这些优势外,碳纤维还是一种质量较轻的材料,在黏贴后,每平方米的重量小于1kg,厚度小于1mm,而且加固后不会增加原有结构尺寸与重量。

 

与传统的混凝土补强相比,碳纤维施工简单,降低空间的使用率,无需进行现场固定设施的加固,施工质量较高。施工过程中,基本不会增加结构尺寸与厚度,耐久性能较好。应用这种施工加固方法能够提升建筑物的使用寿命,所以这种材料在很多行业得到应用。

 

碳纤维加固处理中,应用高强度或是高弹性的连续碳纤维能够单向排列成束。这种情况也被称为碳纤维片材,将碳纤维片使用配制好的树脂片进行黏贴,主要贴在桥梁混凝土构件及需要加固的区域,通过树脂固化后,使其与原件形成一个新的受力复合体,共同承担受力。碳纤维加固后,能够适合多种结构类型,进行多处加固修补,如梁、板、柱、桥墩、筒体等结构,要求基层混凝土强度不低于C15即可。

 

仅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良好的耐久性,碳纤维片材中的各种碳纤维丝不能良好的共同工作,在承受较低载荷时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到抗拉强度并提前退出工作状态,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体被破坏。

 

而使用黏结材料后,各个碳纤维丝能够共同工作,从而提高碳素纤维片的抗拉强度。因此黏结材料对碳纤维片的加固有关键作用。它既要确保各碳纤维丝共同工作,又要确保碳纤维片与被加固结构共同工作,从而达到加固补强的目的。黏结材料一般采用环氧树脂。因此环氧树脂的性能是重要指标之一。黏结材料应有足够的刚度和强度,保证碳纤维片材与混凝土之间剪力的传递。同时应有足够的韧性,不会因为混凝土开裂导致脆性黏结破坏。还应适应施工现场条件, 即能在一般条件下固化。具有适宜的流动性与黏度,固化收缩率小。

 

碳纤维加固补强施工工序

 

碳纤维加固补强施工工序为:大梁构件表面处理→基底处理→涂底层涂料→刮找平材料→涂一层浸渍树脂→黏贴纤维片→涂下一层浸渍树脂→养护保养→防护涂装。

 

施工中应注意的问题:

 

(1)混凝土基础面的处理,基础面必须仔细打磨,使其平整,对夹杂其中的杂质务必去除干净。棱角处倒角磨圆,同时基础面应平整,不应有尖锐棱角,以避免黏贴碳纤维片时产生偏斜现象和空鼓气泡。

 

(2)涂底胶必须是在基础面清理干净且干燥后进行。底胶的主剂和固化剂按规定比例勾兑并慢速搅拌均匀。涂刷时要均匀。待底胶干燥后进行找平作业。

 

(3)找平作业中找平材料按比例调配,找平应采用多次修补法。务必使表面凹坑填平,毛刺打磨平整。待干燥后刷涂树脂。

 

(4)黏贴碳纤维片时,碳纤维片应裁剪准确,不能出现跳丝,扭曲,弯折等现象。碳纤维片的裁剪量应大于用量。黏结树脂按规定配比,搅拌均匀且在规定时间内使用,涂抹要均匀。用滚子多次滚压,使碳纤维片与树脂充分结合并赶出气泡。碳纤维片黏贴后达到设计强度前自然养护即可,在养护期间防止碳纤维片受到硬物冲击。

 

(5)防护涂层,主要是为了使碳纤维加固层处于防护层的保护下,避免碳纤维层的老化和损伤。保证加固作用持久。

随着时代、科技的进步和我国交通事业的发展,一些老旧桥梁因年久失修或因载荷增加已逐步不能适应现代交通发展的需要,以及贯彻国家环保节能的要求,务虚对其进行结构的加固已延长使用年限,因此旧桥维修加固任务深入到工程建设的全过程中。首先在工程施工开展之前, 管理人员应当积极组织施工图纸会审,就施工建设中的重点环节与关键问题进行划分与明确。

另外,还应当对工程监理人员在桥梁建设进度、质量以及造价把控中的实际责任进行明确。并制定严格的施工安全保障制度,就安全施工规范以及安全防范工作的安排进行方案制定。在实际施工中定期召开技术例会,就当前施工中的问题进行分析, 并制定相应的处理方案。

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