纖維布范文

時間:2023-04-09 02:25:40

導語:如何才能寫好一篇纖維布,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

纖維布

篇1

超細纖維面膜布是是一種不需要紡紗織布而形成的織物。因為它是一種不需要紡紗織布而形成的織物,只是將紡織短纖維或者長絲進行定向或隨機撐列,形成纖網結構,然后采用機械、熱粘或化學等方法加固而成。

紡織原意是取自紡紗與織布的總稱,但是隨著紡織知識體系和學科體系的不斷發展和完善,特別是非織造紡織材料和三維復合編織等技術產生后,已經不僅是傳統的手工紡紗和織布,也包括無紡布技術,現代三維編織技術,現代靜電納米成網技術等生產的服裝用、產業用、裝飾用紡織品。

(來源:文章屋網 )

篇2

一、概述

隨著國民經濟建設和公路交通事業的飛速發展,城市道路和國省干線公路上的車輛荷載及密度越來越大,致使路面的損壞也日趨嚴重起來。對于老路改造項目,許多交通量大的道路,基本上處于壞了修、修了又壞再修的惡性循環中。特別是對損壞的水泥混凝土路面而言,它不僅翻修投資大,且施工周期較長,嚴重影響交通暢通及行車安全。如用普通水泥混凝土修復路面雖有強度高、板塊性好、有一定的抗磨性及承受氣象作用的耐久性好等特點,但它的最大缺陷是脆性大、易開裂、抗溫性差,路面板塊容易受彎折而產生斷裂,所以就要求路面面板應有足夠的抗彎、抗拉強度和厚度。用層布式鋼纖維混凝土修筑路面,就是在普通混凝土路面面層的底部和頂部的一定厚度內(約20 mm),撒布一定量的鋼纖維鋪筑而成,并通過分散的鋼纖維,減小荷載在基體混凝土引起的細裂縫端部的應力集中,從而控制混凝土裂縫的擴展,提高整個復合材料的抗裂性。同時由于混凝土與鋼纖維接觸界面之間有很大的界面粘結力,因而可將外力傳到抗拉強度大、延伸率高的纖維上面,使混凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用,顯著提高了混凝土原有的抗拉、抗彎強度和斷裂延伸率。為此,我省湘潭、常德等公路局在G107、G320、S312、S306等國省干線公路上應用該技術,修建里程50余公里。經多年的大交通、重交通考驗,目前路面整體使用狀況良好,與同轄區內一般水泥混凝土路面相比,層布式鋼纖維混凝土路面具有非常顯著的抗裂、抗疲勞性能,使用早期基本沒有掉邊、掉角、斷板等常見病害。

二、層布式鋼纖維混凝土路面設計

1、層布式鋼纖維混凝土路面面層的強度,以齡期28d的彎拉強度為標準。

2、各級交通量下的層布式鋼纖維混凝土路面的面層初估厚度,可按現行有關規范規定的水泥混凝土路面面層初估厚度的70%~80%選用。

3、層布式鋼纖維混凝土路面面層的橫向縮縫間距(即板長)應根據當地氣候、面層厚度,按經驗和已有資料確定,一般在10m左右。

4、層布式鋼纖維混凝土路面面層厚度的確定,以行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂作為設計標準。

5、層布式鋼纖維混凝土路面中的水泥混凝土混合料配制和原材料要求,按現行水泥混凝土路面的有關規定執行。

三、加鋪層布式鋼纖維混凝土路面的應用

(一)對基層的處理

對基層的承載能力進行評定,若承載能力不足,達不到設計標準,應進行補強處理。

(二)層布式鋼纖維混凝土路面的施工工藝

層布式鋼纖維混凝土路面的施工工藝,是在水泥混凝土路面澆筑前和澆筑中,在水泥混凝土路面底部和頂部分別均勻施布一層鋼纖維而形成一種新型復合路面的結構工藝,并不需要改變素混凝土的配合比,施工過程只需在普通素混凝土施工過程中適時添加層布式鋼纖維,施工方便。但是,鋼纖維混凝土路面質量的優劣,在很大程度上取決于施工質量。因此,除了滿足普通混凝土的施工要求外,還應特別重視鋼纖維給施工帶來的技術問題。根據室內研究結果和工程實踐,層布式鋼纖維混凝土施工要點如下:

1、立模時嚴格控制好模板頂部標高,使路面標高滿足縱斷面設計要求。嚴格控制好路線中樁坐標,使路面線形滿足平曲線設計要求。

2、路面施工前應按現行公路相關規范進行水泥混凝土配合比設計、各項原材料的試驗。只有當試驗結果滿足設計要求時才能進行施工。施工過程應嚴格遵循有關施工技術規范。

3、路面施工期間,必須按施工規范要求頻率制作抗彎拉強度的試件,以便對混凝土的強度進行監測。

4、層布式鋼纖維施工

(1)底層鋼纖維的布施

下承層經養生成型達到設計要求后,在立模之前,對下承層進行清洗,涼干后,先稀薄地鋪筑第一層20--30mm厚與路面同強度等級的混凝土,以便混凝土振搗時使砂漿將鋼纖維握裹,再用機械振動篩或人工篩將鋼纖維按1.5kg/m2撒布。一次撒布鋼纖維時的面積不宜過大,且力求足量、均勻分布,忌漏布或成團,以免因施工車輛過度輾壓、人員走動等因素造成鋼纖維漏洞或堆積,至使成型后的鋼纖維混凝土路板斷板或分層。

(2)第二次混凝土澆筑

完成底層鋼纖維布施后,澆筑混凝土采并用挖機整平。攤鋪混凝土時,應注意松鋪厚度比要求的厚度低20--30mm左右,作為第三層混凝土的厚度。

(3)上層鋼纖維的布施

混凝土混合物攤鋪找平后,用振動棒振搗密實,振動平板粗平(以保證上層鋼纖維平面分布)后,立即布施上層鋼纖維。上層鋼纖維布施的方法、用量要求與底層鋼纖維布施相同。

(4)第三次混凝土澆筑

上層鋼纖維布施后,加鋪頂層混凝土,找平后,用平板振搗器振搗密實、三輥軸整平儀整平、磨漿機收漿等,后續工藝和現行水泥混凝土路面施工相同。

(5)切縫

縮縫縫距為10m,成縫工藝采用兩次切縫法形成,第一次切3mm寬,80—90mm深,第二次切30mm深,并使接縫寬度達到12—20mm。清洗接縫以后并且灌注填縫料。

(6)養護工藝

執行現行公路水泥混凝土路面養護工藝。

(7)質量要求

水泥混凝土質量按設計要求,水灰比比設計配合比略高約0.02-0.03,以保證素混凝土和易性和流動性,保證鋼纖維能被混凝土充分包囊。

(8)工藝流程

下承層準備符合設計要求裝模鋪筑第一層混凝土布底層鋼纖維攤鋪第二層混凝土松鋪整平排振振搗平板振動粗平布上層鋼纖維鋪筑表層混凝土平板整搗三輥軸整平儀整平磨漿收漿養護切縫養護刻紋開放交通。

5、路面養生期間對于原路面的交通應進行嚴格管理,確保養生期間路面板的質量。

6、環境溫度超過35℃或低于5℃時應停止混凝土澆筑工作。

四、效益分析

(一)經濟效益分析

1、面層厚度減薄30%左右,節約原材料,減少工程量。

2、路面厚度減薄,攪拌運送混凝土數量減少,其施工速度加快,施工設備利用效率、施工效率提高。

3、縮縫間距延長2倍,減少了鋸縫、灌縫工作量,節約了鋸縫機具損耗和灌縫材料;同時,減少了縮縫養護的工作量。

(二)社會效益分析

根據鋼纖維對混凝土的增強改性機理,在素混凝土面板上下層布鋼纖維后,大幅增強了混凝土的抗彎拉強度,改善了抗沖擊、耐疲勞性能,提高了混凝土路面的承載能力和使用性能,降低養護成本,減少對路面通行能力的影響,其社會經濟效益是十分顯著的。

五、結語

層布式鋼纖維混凝土這一新型高強復合材料用于路面工程,既可提高路面的抗裂、抗彎拉、耐沖擊和耐疲勞性,又可改善路面的使用性能,延長使用壽命從而減少老路開挖,節省工程造價,為道路補強與改造提供了良好的途徑,具有廣闊的推廣應用前景。

參考文獻:

篇3

關鍵詞:水刺非織造布;超細纖維;結構-性能的關系;孔徑

中圖分類號:TS176 文獻標志碼:A

Structure and Properties of Nonwovens Composed of Ultrafine Sea-island Fibers

Abstract: Nonwovens made of ultrafine fibers has a big potential in filtration, insulation and absorbing medium market. The pore structure and fiber diameter of nonwovens have a dominant influence on the performance of the final products. In this study, nonwovens made of PA6/PE sea-island fiber was prepared by spunlace process. And after a treatment with xylene, nonwovens composed of ultrafine PA6 fibers was obtained. A comparison of the pore diameters, morphology, permeability and liquid behaviors of the nonwovens before and after the treatment was made. The results showed that after treated by xylene, the fiber’s diameter was significantly dropped to 792 nm from 28 μm, and the pore diameter decreased by 85%. Moreover, its water-absorbing capacity, breaking strength and uniformity got better.

Key words: spunlaced nonwovens; ultrafine fiber; structure-property relation; aperture

非織造布中的孔隙在大小、數量、形狀等方面高度復雜,其直徑及分布影響著產品的運輸能力,包括透氣性、液體吸收及過濾性能等。由于超細纖維的比表面積較大,由其組成的非織造布結構更致密、更雜亂,具有更多的微細孔隙,且質量輕,從而也帶來了獨特的性能優勢,如柔軟性、液體保留能力及過濾性能等。

目前,關于超細纖維的許多研究多集中在靜電紡領域,這些研究表明,靜電紡納米纖維氈顯示出優異的過濾和吸收性能。但由于其強力和生產效率相對較低,因而在應用方面受到一定的限制。而共混海島法制備出的超細纖維非織造布具有較高的力學性能,且可大批量生產,若掌握其非織造布的結構與性能之間的關聯,可拓寬海島超細纖維在吸收、過濾等領域的應用。

因此,本文采用水刺法制備出PA6/PE海島纖維非織造布,采用二甲苯剝離水刺非織造布中的PE組分得到PA6超細纖維水刺非織造布,并系統研究了剝離前后水刺非織造布的形態結構、孔徑、透氣、力學及吸收性能。

1 試驗部分

1.1 材料和樣品制備

用PA6/PE海島短纖維在相同工藝條件下制備出 3 種不同克重的水刺非織造布。超細纖維水刺非織造布是將這 3 種產品在95 ℃下用二甲苯剝離PE后得到的。幾種水刺非織造布的性能指標如表 1 所示。

1.2 相結構

在掃描電子顯微鏡(SEM,JEOL JSM-6360LV,日本電子)下觀察水刺非織造布的形態。通過SEM圖像與圖像分析軟件得到纖維直徑及其分布。

1.3 孔徑及其分布測試

本試驗孔徑大小及其分布采用泡點法測定,測試儀器為Porolux 500型毛細管流動孔徑測定儀(簡稱PMI)。

1.4 透氣性測試

本文中非織造布透氣性用一定流量氣體通過一定面積非織造布時的阻力值表示,測試儀器為自動透氣性測試儀。測試條件:溫度20 ℃,相對濕度65%。

1.5 力學性能測試

依據FZ/T 60005 — 1991,取 5 塊尺寸為 5 cm × 30 cm的樣品,采用YGO26(E)-500型電子織物強力機,在標準狀態下測水刺非織造布的縱橫向拉伸強力。拉伸速率為100 mm/min,隔距200 mm。

2 結果與討論2.1 相結構

水刺非織造布的相結構由SEM表征,樣品A、B和C是由PA6/PE海島纖維制成的水刺非織造布,由于使用原料相同,其結構相似,圖 1 顯示了樣品A和A1的相結構。樣品A、B和C短纖維隨機分布,纖維直徑分布在27 ~ 29 μm范圍內。樣品A1、B1 和C1由樣品A、B和C用二甲苯溶劑剝離PE后得到。用二甲苯完全處理后,PE溶解在溶劑中,一根海島纖維被分為數以百計的PA6極細纖維。因此,纖維直徑明顯降低至700 ~ 900 nm。

此外,SEM照片清楚表明,二甲苯處理前的水刺非織造布孔徑較大,處理之后,纖維比表面積顯著增加,孔徑減小。表明由超細纖維組成的非織造布已經形成。

2.2 纖維直徑的分布

水刺非織造布的纖維直徑在SEM圖像的基礎上測得。由于樣品A、B和C使用的短纖維原料相同,因此纖維直徑分布相似。圖 2 為樣品A和A1的纖維直徑分布。樣品A、B和C中的纖維由海島纖維構成,平均直徑為28 μm。經二甲苯處理后分離成超細纖維,纖維直徑顯著減小,平均直徑達到792 nm。

2.4 透氣性

水刺非織造布的透氣性與其孔徑、克重有關。由表 3 可知,樣品A、B和C的阻氣值逐漸增大,說明其透氣性隨著克重增加而逐漸變差,樣品A1、B1和C1也遵循同樣的規律。與樣品A、B和C相比,樣品A1、B1 和C1的阻氣值略微增加,這是由于PA6超細纖維水刺非織造布的孔徑較小。但水刺非織造布是呈單纖維分布的纖維集合體,結構中充滿微孔,因此對水刺非織造布的原有性能影響不大,透氣性能均較好。

2.5 力學性能

由于二甲苯處理前后水刺非織造布的厚度和克重等指標發生變化,使測得的各試樣的拉伸斷裂強力值沒有可比性,因此用拉伸斷裂相對強度值來進行比較。PV表示單位體積非織造布的強力,可用下式計算:

PV=斷裂強力/(克重×厚度)

另外,同種試樣的縱向斷裂強力均大于橫向,這與水刺非織造布的生產工藝有關。如表 4 所示,樣品A、B和C的縱橫向強力比較大,而樣品A1、B1和C1縱向與橫向斷裂強力的差異則明顯減小,說明PA6超細纖維水刺非織造布均勻度提高。這種結果是由PA6超細纖維重新分散導致的。

2.6 吸收性能

水吸收試驗的吸收過程如下:首先,水通過水刺非織造布的孔隙從水刺非織造布表面逐漸進入其內部,開始接觸水刺非織造布內部的纖維。當水刺非織造布的空氣體積充滿水,纖維停止吸收水分,水刺非織造布達到飽和。

由PA6/PE和PA6纖維分別組成的水刺非織造布的吸水率均在飽和條件下由公式(1)計算得到,結果如圖 4 所示。由圖 4可知超細纖維水刺非織造布有著較好的吸水能力,吸水率可達400%。排除克重與厚度的影響后,與樣品A、B和C相比,A1、B1 和C1單位體積的吸水率均相應增加,原因在于水刺非織造布中的毛細壓力可驅動吸水行為,超細纖維水刺非織造布的孔徑均小于那些由海島纖維組成的水刺非織造布,而更小的孔徑能引起較高的毛細壓力,從而導致PA6超細纖維水刺非織造布具有更強的吸水能力。

(1)PA6/PE海島纖維水刺非織造布經二甲苯處理后,纖維直徑從28 μm顯著下降至792 nm。未處理的水刺非織造布的孔徑分布較寬,與之相比,超細纖維形成的水刺非織造布纖維直徑分布較窄,平均孔徑明顯下降。

(2)與PA6/PE水刺非織造布相比,PA6超細纖維水刺非織造布由于孔徑減小,透氣性略微變差,但吸水性較好,強力增加,水刺非織造布均勻度提高。

(3)通過上述研究可初步認為,PA6超細纖維非織造布除了應用在革基布、擦拭布領域外,通過纖維直徑和非織造布加工工藝的調控,加工出不同孔隙的非織造布材料,可在醫療衛生、吸收、過濾材料等領域進行應用。

參考文獻

[1] 楊旭紅.非織造材料基本結構特征的表達[J].紡織導報,2004(4):16-19.

[2] Yue Li,Chang Whan Joo.Pore structure and liquid behavior of nonwovens composed of nanosized fibers by conjugate spinning[J]. Journal of Applied Polymer Science,2012,126(S2):252-259.

[3] 蘆長椿.納米纖維的應用研究現狀與潛在市場[J].紡織導報,2009(8):40-44.

[4] Mengjun Zhu,Guanbiao Xu,Mingfei Yu. Preparation,properties and application of polypropylene micro/nanofiber membranes[J].Polymers for Advanced Technologies,2012(23):247–254.

[5] 王銳,朱志國,張大省,等.相容劑對基體-微纖型共混纖維形態結構的調控[J].高分子材料科學與工程,2002,18(5):345-346.

[6] 王銳,張大省,朱志國.以高組成比組分構成共混纖維分散相的控制[J].紡織學報,2002,23(5):95-98.

[7] 王銳.PA6/PE共混海島法超細纖維及人造麂皮的開發和產業化[J].科技潮,2004(10):27.

[8] Pitt Supaphol,Chidchanok Mit-Uppatham,Manit Nithitanakul. Ultrafine electrospun polyamide-6 fibers:Effect of emitting electrode polarity on morphology and average fiber diameter[J]. Journal of Applied Polymer Science,2005,43(24):3699-3712.

[9] 康衛民,程博聞,莊旭品,等.靜電紡納米級纖維復合膜及其過濾性能[J].紡織學報,2006(10):6-8.

[10] 覃小紅,王善元.靜電紡納米纖維的過濾機理及性能[J].東華大學學報(自然科學版),2007(1):52-56.

[11] Guibo Yin,Zhao Qing,Zhao Yahong,et al.The electrospun polyamide 6 nanofiber membranes used as high efficiency filter materials:filtration potential,thermal treatment and their continuous production[J].Journal of Applied Polymer Science,2012,128(2):1061-1069 .

[12] Yan Mei,Zhiming Wang,Xinsong Li.Improving filtration performance of electrospun nanofiber mats by a bimodal method [J]. Journal of Applied Polymer Science,2013,128(2):1089-1094.

篇4

Abstract: CFRP structure reinforcement technique means adopting high performance adhesive to paste the carbon cloth to the surface of building structure elements and make the two work together to improve the load capacity of structure elements(bending-resistent, shearing-resistent). The purpose of building reinforcement is achieved. The paper focuses on design methods adopting the carbon cloth, construction technique and constructoin process at poplar bridge reinforcing project.

關鍵詞:公路橋;碳纖維布;加固

Key words: highway bridge;carbon cloth;reinforcement

中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)33-0058-02

1碳纖維布加固的原理

用于建筑結構加固的碳纖維材料具有優良的力學性能,其抗拉強度一般為建筑用鋼材的十幾倍;但是,碳纖維材料織成碳纖維布后,其中的各碳纖維絲很難完全共同工作,在承受較低的荷載時,一部分應力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態,以此類推,各碳纖維絲逐漸斷裂,直至整體破壞。而使用粘結劑后,各碳纖維絲能很好地共同工作,大大提高碳纖維布的抗拉強度,故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作,因此粘結劑對碳纖維布的加固起著關鍵的作用,它既要確保各碳纖維絲共同工作,同時又確保碳纖維布與結構共同工作,從而達到加固的目的。

2工程簡介

楊樹橋位于大連經濟技術開發區,設計結構為3-13米鋼筋混凝土簡支結構,原橋主梁砼標號為C30;橋面布置為:凈-11+2×0.5米;下部結構為U型橋臺,重力式橋墩,基礎采用擴大基礎;原橋在橋頭兩端設置C40伸縮縫。

經大連理工大學外觀調查和驗算發現情況如下:a.經驗算,下部結構滿足荷載要求(汽車-20級至公路I級荷載),無需加固。b.橋面系,橋面絞縫出現縱向裂縫,裂縫較寬,存在安全隱患并影響車輛通行。其中兩處破壞嚴重,縫隙寬度查過10cm(梁翼緣砼破碎);伸縮縫損壞嚴重,縫兩側砼破碎,橡膠條外露并折斷。c.主梁,主梁跨中底面出現不同程度的裂縫,個別裂縫較多,裂縫間距150-400mm不等,寬度0.1-0.2mm(0.2mm僅一處)。

本文討論的碳纖維布加固主要是對楊樹橋主梁病害加以處理。

3加固方案與設計

3.1 加固方案的選擇由于本橋處于開發區繁忙路段,因此要求交通封閉的時間要盡可能短,同時要求加固時盡量不增加舊橋的荷載。為此,本工程選用了碳纖維布加固的方案。

3.2 碳纖維布加固方案的特點①不增加恒載及斷面尺寸。碳纖維布的自重僅為200-300g/m2,設計厚度為0.111-0.167mm,加上環氧樹脂系列的粘結材料的自重也很輕,對整個結構重量及橋下凈空的影響微乎甚微,可忽略不計。同時,碳纖維布可以多層粘貼。根據補強的要求,碳纖維布可以在一個部位重疊粘貼,充分滿足補強的要求。這一優點更是傳統補強方式所難以比擬的。本工程采用碳纖維布加固對原截面的幾何尺寸影響幾乎沒有,保持了原剛架拱的受力體系。相比增大拱肋截面改變了剛架拱肋原有的拱軸線,不利于拱肋的受力。②施工簡便,施工工期短。碳纖維布柔軟,對被補強物沒有形狀要求,無需預制材料、大型施工機械和現場固定設施,工期短。③采用碳纖維布加固補強,對原結構不產生新的損傷。碳纖維布加固補強系采用環氧樹脂系列的粘結材料進行粘貼,不需要設置錨固及開鑿混凝土等,因而不會對已經損傷的結構產生新的破壞,更可避免鉆孔時與結構內原有鋼筋和預應力素發生沖突而引起新的問題。④能有效地封閉混凝土的裂縫。碳纖維布(片)粘貼在混凝土的表面,不僅封閉了混凝土的裂縫,其高強高模量的特性還約束了混凝土結構裂縫的生成與擴展,改變了裂縫的形態,使寬而深的裂縫變成分散的細微裂縫,從而提高了混凝土構件的整體剛度。⑤碳纖維布具有優良的耐化學腐蝕性。碳纖維布是一種復合材料,幾乎無腐蝕性和磁性以及具有較好的耐熱性,不僅能經得起水泥堿性的侵蝕,而且當應用于經常受鹽害侵蝕等腐蝕性環境時,其壽命也較長。因而碳纖維布加固法,在不利環境下較其它方法更顯出其優異性。⑥不影響結構的外觀。碳纖維布的厚度很薄,粘貼固化后其表面還可以涂刷一層與原有結構外觀顏色一致的涂料,而不影響結構的外觀。

3.3 加固方案全橋共計主梁30片,中、邊梁粘貼相同數量碳纖維。碳纖維粘貼前,須先對梁體進行處理:劣化混凝土等病害處理和清理、轉角處圓弧倒角處理。粘貼碳纖維的施工順序依次為:兩層類型A、類型B、類型C,并嚴格按照《公路橋梁加固技術規范》JTG TJ23-2008進行操作。

碳纖維在施工過程中,要注意碳纖維主筋粘貼方向與層位:受剪加固纖維方向與主梁軸向垂直,受彎加固纖維方向與主梁軸向相同;粘結樹脂平均厚度不應小于2mm。碳纖維沿主梁縱向需要搭接時,搭接長度不應小于10cm;且各條纖維的搭接位置應錯開。具體方案如下圖所示:

3.4 主要材料

①碳纖維布(CFRP)。本工程加固采用韓日Carbon公司的SK-200碳纖維布對橋梁拱片進行加固。主要力學性能指標如表1。

②粘結材料。粘結材料的性能是保證碳纖維布與混凝同工作的關鍵,也是兩者之間傳力途徑中的薄弱環節。因此,粘結材料應有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳力,同時應有足夠的韌性,不會因混凝土開裂導致脆性粘性破壞。此外,由于舊橋的加固均在野外,粘結材料還應能在一般氣候條件下固化,且固化時間合適(一般保證有3小時左右),對組分含量不敏感,具有適宜的流動性和粘度,固化收縮率小。

粘結材料將連續纖維狀的碳纖維結合在一起,同時又與混凝土表面粘合的系列粘結材料。主要包括三類材料:底層涂料、整平材料和浸漬材料。本工程采用韓日Carbon公司生產的SK碳纖維布配套膠,SK-PN底膠,SK-RN浸潤膠。其主要技術指標如表2、表3。

4施工工藝與步驟

4.1 施工工藝①施工準備;②混凝土表面處理;③配置并涂刷底層樹脂;④配置找平材料并對不平整處進行找平處理;⑤配置并涂刷粘貼樹脂;⑥粘貼碳纖維片材;⑦表面防護。

4.2 用碳纖維加固橋梁結構構件時,主要工藝過程施工時注意事項:

①準備工作。加固前應對橋梁盡可能卸荷,同時停止交通,以減少汽車通行造成的震動對粘貼效果的影響。

②基底處理。清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土,露出混凝土結構層,并按照混凝土修補的相應的技術要求進行修補,平整度應達到5mm/m,并對加固區域裂縫按相應技術要求進行封閉處理。被粘貼混凝土表面應打磨平整,除去表面浮土、油污等雜質,直至完全露出混凝土結構基面,轉角粘貼處應進行倒角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應小于20mm;混凝土表面應清理干凈并保持干燥。

③底層涂料(涂底膠)。在處理好的混凝土表面涂一層很薄的底層膠,既可以浸入混凝土表面,增強混凝土表面強度,又可以改進膠結性能,從而使得混凝土與碳纖維布之間粘結性得以提高。因此,要求底膠必須具有很低的粘度,和混凝土良好的粘結性能,以便于涂刷在混凝土表面后,粘結劑滲入混凝土結構中。

a.根據標準用量,算出所涂面積底層樹脂用量,視現場氣溫等實際情況,確保在試用期內一次用完,按底層樹脂規定的比例把底膠混合攪拌均勻;b.用滾筒刷或毛刷均勻、無遺漏的將底層膠涂在需補強的混凝土表面,底膠涂布面邊界應不小于所粘貼的碳纖維布大小;c.等底膠凝膠至指觸干燥(視現場氣溫情況,一般需1小時左右)后,如發現表面有突起毛刺,應用紗布打磨光順,但注意不能將底膠層打磨穿,如有打磨穿的局部應重復以上操作步驟。

④整平材料(找平層)。碳纖維布只有與所加固補強的混凝土表面緊密接觸,才能產生良好的步槍效果。但是混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉角部位等都可能使碳纖維布產生損傷,并引起強度降低,混凝土表面小的模板錯位及混凝土氣孔很難通過基底處理一道工序徹底清理,因此在涂覆的底層涂料指觸干燥后,必須用找平膠進行找平,同時將矩形斷面直角打磨后補成圓弧狀。

a.底膠干燥后,若發現粘貼表面上有缺損、坑洼、凹陷拐角、模板接頭處出現的高度差等情況,應用找平膠(用粘結膠加適量作為觸變劑的礦物填料調制成的膩子)進行刮填修補,保證模板接頭處無明顯高度差,缺損、坑洼,平緩順暢,凹陷拐角處填補成R=20mm的圓角過渡;b.整平材料的調制和使用注意事項與底膠相同;c.等整平材料固化至指觸干燥后,如發現整平部位表面有突起毛刺,應用砂布打磨光順;d.粘貼碳纖維布時,應依設計位置由上而下,由左到右有秩序地粘貼,并采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓,擠壓氣泡,使浸漬浸漬樹脂充分滲透纖維布,滾壓時不得損傷碳纖維布。

⑤浸漬樹脂(粘貼主膠)粘貼碳纖維布。浸漬樹脂在粘貼材料中起著至關重要的作用,他連接底膠與碳纖維布,它的粘度應控制在一定范圍內,有利于浸漬樹脂順利的將碳纖維布粘附于混凝土表面,經過碾壓,使浸漬樹脂很容易浸透碳纖維布,形成一個復合整體,共同抵抗外力作用。

a.按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布,注意不要在幅寬方向進行裁剪,粘貼時注意碳纖維布主筋方向;b.根據粘結膠的標準用量,計算出所涂布面積的需要量,視現場氣溫等實際情況,確保在適用期內一次用完,按粘接膠使用說明規定的比例把粘貼膠主劑和固化劑置于配膠容器中,用電動攪拌器攪拌均勻;c.用滾刷或毛刷均勻、無遺漏地將粘貼膠涂在選定的混凝土表面,粘接膠涂布面應不小于所粘貼的碳纖維布大小;d.在已經涂好粘結膠的混凝土表面鋪覆碳纖維布,碳纖維布的鋪覆方向復合設計要求,一層中各張布之間的搭接應在纖維方向進行;e.用膠輥在碳纖維布上沿纖維方向施加壓力并反復碾壓,使樹脂液充分浸漬碳纖維布,消除氣泡和除去多余樹脂,使碳纖維布和底層充分粘結;f.每處施工完成后,自然養護24小時內應確保外力硬性沖擊等干擾;g.沒道工序過程中及完工后,均應采取適當措施保證不受污染或雨水侵襲;h.該工程施工過程平均氣溫一般都高于15℃,自然養護需要5天左右;i.對粘貼施工完成后的復合材料層,經自然養護至粘貼膠完全固結后,對碳纖維布粘貼面仔細檢查,如果碳纖維布粘貼層有空鼓或氣泡,可以用刀片將碳纖維布劃開(注意不要劃斷的太長),然后采用注射器針管將調制好的粘接膠注入空鼓或氣泡內填充至密實,應保證密實粘貼面積大于95%。

⑥施工應在專業技術人員的指導下進行,以確保加固質量。

5質量控制要點及注意事項

在碳纖維布加固過程中,要從以下幾個方面加強質量控制。

①材料準備時必須有碳纖維布及其配套膠生產廠家所提供的材料檢驗證明。每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查,并做好相關的檢驗記錄,如出現質量問題,應立即返工。②施工結束后的現場驗收以評定碳纖維布與役之間的粘結質量為主,用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面,以回音判斷粘結效果。如出現空鼓等粘貼不密實的現象,應采用針管注膠的方法進行補救。粘結面積若小于90%則判定粘結無效,需重新施工。③為檢驗其加固效果,在加固后要進行靜載試驗,確保結構的變形及應變等各項指標均應滿足國家規范規定的設計及使用要求。④在大面積粘貼前需要樣板,然后再大面積施工。為確保碳纖維布與鹼間的粘結質量,基底處理必須嚴格按下列要求執行:先檢查要加固的部位本身是否有空鼓現象,再進行表面檢查,最后對不符合要求的部位采取相應的措施。⑤在結構膠配制過程中,要求配比正確,A、B組分稱量準確,攪拌要均勻。⑥碳纖維布材料為導電材料,施工碳纖維布時應遠離電氣設備和電源,或采取可靠的防護措施。⑦施工過程中避免碳纖維布彎折,碳纖維布配套的應密封存儲,遠離火源,避免陽光直接照射。⑧樹脂的配置和使用場所應保持良好的通風。

6結論

①通過荷載試驗驗證,碳纖維布加固后楊樹橋橋,基本恢復原來的承載水平。②碳纖維布加固段結構橋梁是一項新技術,碳纖維片材輕,現場粘貼無需重型設備,設施簡便,便于橋下高空作用,可在公路橋梁上推廣應用。③目前,粘貼碳纖維片材加固方法往往輔以裂縫灌漿、裂縫封閉等方法。④碳纖維加固主要是分擔鋼筋的受力,即提高結構構件的抗拉強度,那么,在使用碳纖維加固后,是否會形成類似鋼筋混凝土結構構件的超筋破壞一樣產生負面影響,還有待探討。

參考文獻:

[1]中華人民共和國交通行業標準.JT/T532-2004 橋梁結構用碳纖維片材[Z].

篇5

關鍵詞:碳纖維布;維修加固;特點;原理;施工步驟

中圖分類號: TU71 文獻標識碼: A 文章編號:

前言

隨著橋梁使用年限的不斷增加,在多種外力的共同作用下,現階段我國橋梁大多處于亟需維修加固的狀態,但是傳統的維修加固方法不僅操作困難,施工周期還比較長,因此,我們現階段大量采用粘貼碳纖維布的方法。通過相關部門的統計,在梁板粘貼一層碳纖維布就可以提高約6%左右的抗彎性,因此,我們現階段需要加大對粘貼碳纖維布方法的研究與投入,通過技術革新等方式,加速該技術的推廣。

一、碳纖維布的加固原理

現階段生產的碳纖維布的抗拉強度可以達到3000MPa,彈性模量可以達到2.1×105MPa,而伸長率更是可以大于1.5%,因此碳纖維布在橋梁的維修加固中起到了非常關鍵的作用。

通過上述數據,我們發現了碳纖維布的力學性能是普通建筑鋼材的十幾倍,所以我們通過將其粘貼在橋梁結構件的表面,使兩者一同受力,大幅度提高結構件的抗剪、抗彎能力。

二、碳纖維布材料以及加固技術的特點

碳纖維布最早應用在航空航天領域中,但是由于其優異的材料性能,我們也逐漸將其應用在土木工程中,并在近年來得到了廣泛的應用。作為一種在橋梁加固工程中廣泛使用的新型材料,碳纖維布具有下列特點:施工方便,具有隨型性的特點;不會對原有橋梁的外觀產生影響,不會減小橋梁下部的凈空;通過特殊粘結材料的使用,不會影響原有的橋梁結構;通過該技術的使用,有效封閉了裂縫,大幅度增加了混凝土的整體強度;該技術操作便利,很容易即可算出需要粘貼的層數;該材料耐腐蝕性較強,使用在橋梁上時,仍有較長的使用壽命;而且該方法能夠在不增加現有結構尺寸以及自重的前提下,大幅度提升橋梁的各種性能;最重要的就是該方法可以對加固效果進行有效地評估,并通過相關的計算,保證加固效果、加固后的可靠度以及使用年限。

三、碳纖維布加固的施工方法

碳纖維布的加固方法主要是:施工準備混凝土的表面處理底層樹脂配制找平處理粘貼碳纖維布養護工作。下面我們對施工中的重點進行詳細的分析:

1混凝土的表面處理

1.1作為最基礎的環節,我們一定要將混凝土構件表面的腐蝕、蜂窩、疏松以及剝落處的混凝土剔除干凈,使其露出結構層,以便修復材料的使用;

1.2對于混凝土裂縫處應按照設計的要求對其進行封閉或者灌縫處理;

1.3將被粘貼的混凝土表面的有無、表層浮漿等清洗干凈,使其露出內部的結構新面,而且要將其轉角處進行打磨,保證圓弧半徑小于2cm。

1.4保證混凝土表面的干燥與潔凈。

2底層樹脂配制

2.1樹脂的配置溫度必須要保證在5℃以上的環境溫度才可以進行,只有在高于5℃的環境下才可以進行配套樹脂的施工工作,在環境溫度達不到時,可以考慮采用升溫措施或者采用適用于低溫的配套樹脂;

2.2在混凝土的表面應用滾筒將底層樹脂均勻的涂抹開,等待樹脂表面干燥后才可進入到下一道工序;

2.3樹脂的配置過程需要進行嚴格的監管,一定要嚴格按照說明將配比稱重置于潔凈的容器中,再用攪拌器將其攪拌均勻,每次的拌合量也應根據施工現場的實際情況進行確定,此外還需要對使用時間進行嚴格控制。

3找平處理

3.1混凝土的表面不能存在棱角,需用找平的方法將凹陷部位填補平整;

3.2為了保證維修加固的質量,必須保證在下道工序進行前找平材料的表面已經干燥。

4粘貼碳纖維布

4.1在進行碳纖維布的粘貼之前,一定要做好對加固部位的防線定位工作,其次在根據加固部位的實際大小,對碳纖維布進行適當裁剪;

4.2在粘貼上碳纖維布后,應通過特質滾筒的滾壓,將內部的氣泡擠出,使碳纖維布充分吸收樹脂,需要注意的是在滾壓過程中避免損傷碳纖維布,否則會產生一系列的質量問題;

4.3如需多層粘貼時,需等待碳纖維布表面干燥后重復進行上道工序;

4.4在進行表層碳纖維布的粘貼時,要用樹脂將其浸透。

5碳纖維布的養護

在粘貼好碳纖維布后,我們需要采用聚乙烯板對其進行2d以上的養護,在養護的過程中尤其要注意,避免碳纖維布表面被損傷。特殊條件下,為了保證質量以及耐久性,我們可以通過在表層碳纖維布的表面涂刷年結束之、粉刷M15水泥砂漿或者進行噴砂等方式,在增加耐久性的同時,盡量保證其外觀顏色與原有結構的一致。

四、碳纖維布在實際工程中的應用分析

廣東省中山市的某橋,于1980年建成,其設計荷載為汽車-20,掛-100級,由于廣東省近年來經濟的飛速發展,大量載重量極大地客車不斷地通行,造成橋梁上的車輛總重遠遠超過了設計荷載,這就給橋梁帶來了非常嚴重的單板受力等問題,以至于出現鉸縫混凝土脫落且滲水梁板跨中開裂、橋面鋪裝破損以及梁板跨中撓度曲線明顯等嚴重危害到橋梁使用壽命以及安全性的現象。因此,在2008年,經過勘察、設計專家等的共同努力,得出以下結論:該橋梁的承載能力下降嚴重,必須立即對梁部和帽梁進行加固,以防出現重大事故。所以當地公路分局立即開始著手對該橋梁的維修加固工作,最后經過管理部門以及多位專家的討論,也為了保證橋梁的不間斷運營,以及盡量優化施工工藝,決定采用碳纖維布加固的方法來對該橋梁進行加固。我們通過下列公式來計算碳纖維布的用量:

其中:ΔM ———提載前后的彎矩增加量;

rs ———鋼筋安全系數;

Rg ———鋼筋抗拉設計強度;

Ag ———加固補強所需鋼筋面積;

h ———截面高度;

x ———混凝土受壓區高度。

在確定了加固部位及計算出所需碳纖維布面積之后,按前述施工流程及注意事項組織人員精心施工。為確保施工質量,每天施工結束前必須對粘貼部位進行檢查,若發現局部空鼓現象,要注膠修補,嚴重的必須重新粘貼。加固后的橋跨及帽梁布置圖分別見下圖。

橋梁跨底面加固補強圖

橋帽梁加固補強圖

五、結論

綜上所述,受限于過去的設計方法、施工技術以及使用年限等原因,我國的橋來那個大多已經不能滿足現在的使用需求,我們需要對其重新進行維修加固。因此,本文筆者對碳纖維布在橋梁維修加固中的應用進行了一系列的分析,希望可以起到拋磚引玉的作用,在保證我國橋梁質量以及使用壽命的同時,為我國的公共交通事業的發展做出應有的貢獻。實踐證明,碳纖維布技術對于橋梁工程的維修加固來說有著非常好的作用,應用前景非常廣泛。

參考文獻:

[1]中華人民共和國國家標準.混凝土結構加固設計規范(GB50367-2007)[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[2] 匡正曦.淺析公路舊橋加固技術[J].黑龍江交通運輸,2008,9.

篇6

關鍵詞:碳纖維布;加固;混凝土結構;應用

Abstract: The carbon fiber cloth reinforcement characteristics, construction techniques and construction methods, reinforcement effect, the conclusion.

Keywords: carbon fiber cloth; reinforcement; concrete structures; application

中圖分類號: TU37文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)

1、引言

碳纖維材料用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達國家。目前,隨著我國經濟建設的逐步增長,已竣工的工程和在建工程,特別是公建工程隨房屋功能的需要的不同而改變,難以滿足當前規范使用的需求,結構需進行維修、要加固,目前常用是加固方法有很多,如:加大截面法、外包鋼法、粘鋼加固法和碳纖維加固法。前3種的加固方法施工周期長、占地大、功效小。碳纖維布加固是目前設計單位加固設計中最常用的一項,它具有強度高、施工速度快、功效高的特點。碳纖維布的抗拉強度最高能達到3400Mpa以上,受力彈性模量在240000MPa以上,延伸率能達到2%,單位面積質量≦300g/㎡。

2、碳纖維布加固混凝土結構的技術特點

碳纖維布加固法是將抗拉強度極高的碳纖維用環氧樹脂預浸成為復合增強材料;用環氧樹脂粘結劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結構上,形成一個新的復合體,使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝同受力增大結構的抗裂或抗剪能力,提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性,達到結構補強和改善結構受力的目的。與加大截面法、外包鋼法、粘鋼加固法相比碳纖維布加固具有明顯的優勢,具有節省空間,施工簡便,不需要現場固定設施,施工質量易保證,基本不增加結構尺寸及自重,耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外,采用該工法,可大大提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為新型的補強材料,而備受青睞和關注。

(1)抗拉強度高,是同等截面鋼材的7-10倍,能達到提高結構的承載力,改善結構的受力性,達到加固目的。

(2)自身重量輕薄,密度只有普通鋼材的1/4,經加固后的原構件基本不會增大自身重量和尺寸。

(3)耐腐濁、耐久性好,可阻抗化學腐濁和惡劣環境、氣候變化。經研究實踐表明在外面的碳纖維布的壽命在30年左右。而表面涂抹水泥砂漿保護層或其他保護材料的碳纖維布壽命在50年左右。

(4)施工方便簡便、施工速度快、基本不占用場地、省時省力施工質量易保證。

(5)適用范圍廣,混凝土構件、鋼結構、木結構均可以加固。特別是對其他加固方法無法進行結構加固的結構碳纖維加固法都可以進行加固施工。像隧道、煙囪、受鹽腐的混凝土、橋梁等。可大幅度提高構件的承載力、抗震性能和耐久性能。

3、工程實例

3.1概述

海安大世界廣場6#樓位于海安老汽車站,是海安縣文峰大世界投資新建。一至七層為購物中心,建筑面積43760 m2,集購物、休閑、娛樂為一體。在工程施工至4層結構時由于業主招商引入南京幸福藍海影業有限公司在A區6、7層增設電影院。由于影院功能需求影廳高度要達到9米以上,因此影廳內7層樓面取消,經設計院對A區重新設計驗算對4層以下及地下室柱、進行加固處理。

3.2加固方案

設計院提出2套加固方案

1、外包鋼加固法:梁部位加固在梁底粘貼6MM厚鋼板,柱加固在柱四角包8mm×L80 mm角鋼4mm×50厚綴板@250焊接灌漿。優點:加固材料可控性好,定期保養、油漆是鋼板長期不銹。缺點施工難度大,周期長,增加構件自重,鋼板與混凝土結構不易粘結。

2、碳纖維布加固法:選用碳纖維布的抗拉強度達到3400Mpa以上,受力彈性模量在240000MPa以上,延伸率能達到2%,單位面積質量≦300g/㎡。優點:施工容易,重量輕、體積小,速度快,碳纖維布與混凝土結構易結合,壽命能達到30~50年。

考慮到時間就是效益,我們選用了碳纖維布加固法進行加固處理,使工程能提前完工,商場提前開業為業主提前創造效益。

3.3施工工藝流程

施工準備混凝土表面處理找平材料配置構件表面殘缺修補底膠配置涂刷底膠浸漬樹脂膠配置粘貼碳纖維布表面養護。

3.4施工工藝要點

3.4.1、表面處理

1)、混凝土表面如出現剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予剔除,對于較大面積的劣質層,在剔除后應用聚合物水泥砂漿進行修復。

2)、裂縫部位,如有必要應先進行封閉處理。

3)、用混凝土角磨機、砂輪(砂紙)等工具,去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質,構件基面的混凝土要打磨平整,尤其是表面的凸出部位要磨平,轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀(R³ 10mm)。

4)、用吹風機將混凝土表面清理干凈并保持干燥。使用高強度聚合物砂漿修補表面凹陷底部分。

3.4.2、構件表面殘缺系修補

1)、混凝土表面凹陷部位應用刮刀嵌刮整平膠料修補填平,模板接頭等出現高度差的部位應用整平膠料填補,盡量減少高差。

2)、轉角的處理,應用整平膠料將其修補為光滑的圓弧,半徑不小于10mm。

3)、整平膠料須固化后(固化時間視現場氣溫而定,以手指觸感干燥為宜,一般不小于2小時),方可再進行下一道工序。

3.4.3、涂底膠

1)、按一定比例將主劑與固化劑先后置于容器中,用攪拌器攪拌均勻,根據現場實際氣溫決定用量,并嚴格控制使用時間,在規定時間內用完。

2)、用滾桶刷或毛刷將膠均勻涂抹于混凝土構件表面,厚度不超過0.4mm,并不得漏刷或有流淌、氣泡,等膠固化后(固化時間視現場氣溫而定,以手指觸感干燥為宜,一般不小于2小時),再進行下一道工序。

3.4.4、碳纖維布粘貼

1)、粘貼碳纖維布的氣溫應在10℃以上,按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布,除非特殊要求,碳纖維布長度應在3m以內。

2)、按生產廠家提供的施工工藝規定配置浸漬膠,比重稱量正確裝入容器充分攪拌均勻,一次調和量應在規定時間內用完。用滾筒刷均勻涂抹于所粘貼部位,在搭接、拐角部位適當多涂抹一些。

3)、用特制光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面,以去除氣泡,使碳纖維布充分浸潤膠料。當需要搭接粘貼時,搭接長度應大于10cm。多層粘貼應重復以上步驟,待纖維表面指觸感干燥為宜,方可進行下一層碳纖維布的粘貼。

4)、在最外一層碳纖維布的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料。

3.4.5、養護

粘貼碳纖維布后,自然養護1-2小時達到初期固化,應保證固化期不受外界干擾和碰撞。碳纖維布粘貼后達到設計值自然養護應在14天左右。

4、加固效果

碳纖維布粘貼完成達到齡期后,請專業檢測部門對其與混凝土結合強度做了破壞性拉拔試驗,試驗結果拉拔強度超過設計要求,碳纖維布牢固的與混凝土粘結在一起,達到了設計要求。

5、結論

碳纖維布具有輕、薄、高強度、抗腐濁、耐老化等優點。很好的與混凝土結構形成一個共同體,使混凝土結構補強的抗拉強度達到一定的目的。

碳纖維布加固法與粘鋼加固法比較費用差不多,但碳纖維布加固施工方法簡單、速度快捷、功效高、施工場地占用少、工期短,在工期上具有明顯的優勢。

碳纖維布加固法效果好,強度高、適用范圍廣、施工質量容易保證、耐腐濁及耐久性好不受環境條件的影響,采用碳纖維布加固后基本不增加結構自身的尺寸和重量,能適應各種其它加固無法施工的結構,碳纖維加固法會在越來越多的領域廣泛應用。

參考文獻

【1】仇月冬,張鐵鵬.粘貼碳纖維布加固混凝土結構新技術【J】.郵電設計技術,2002年(7):47-49.

篇7

關鍵詞:碳纖維布;水庫;引水隧洞;加固;應用

碳纖維布屬于復合材料,其在水庫加固工程中應用比較多,這項技術是從歐洲傳過來的,在我國建設行業應用的時間并不長,但是在應用的過程中收到了良好的應用效果。我國對碳纖維布施工技術的應用還處于初級階段,在應用與發展的過程中,這項技術也在不斷的完善,加固的作用在不斷增強。下面筆者對碳纖維的加固原理以及應用情況進行簡單的介紹。

1 碳纖維布加固的原理

碳纖維布是一種性能優良的材料,其在水庫引水隧洞加固工程中發揮著重要的加固效果,在碳纖維布的表面添加適量的膠黏劑,可以增強其加固的效果,還能提高構件的承載能力。碳纖維布的加固方式比較特殊,為了更好的應用這項技術,相關工作人員需要對其進行不斷的研究。碳纖維布是由碳素纖維、聚合物纖維、玻璃纖維等材料構成的,其不但具有較高的強度,還具有較高的彈性。

應用碳纖維布對混凝土材料進行修復時,采用的加固方式主要有兩種,一種是碳纖維布配合膠黏劑,提高構件的抗彎程度;另一種是對結構構件進行加固。碳纖維布的抗拉強度是碳塑鋼的7-10倍,在使用膠黏劑時,有底層膠黏劑與粘結膠黏劑兩種類型,二者都具有提升碳纖維粘結質量的作用。

2 碳纖維布在水庫引水隧洞加固中的應用

2.1 工程概況

本水庫工程的主要功能除了灌溉之外,還包括發電和養殖在其中。水庫的總體容量為4.3億m3,規模較大。另外,在具體的工程中,取水井的前端主要為矩形的斷面為主。另外,取水井的斷面形狀以圓形為主。其總體的長度為230m,而且上平段和出口段是重要的過程部位,隧洞結構主要是以混凝土結構為主,同時襯砌的厚度也可以達到60-100cm左右。這一隧洞的應用歷時較長,經過檢測和研究可見,混凝土構件出現碳化的現象是比較常見的,而且在混凝土材料的表面上也出現了縱橫不等的抗裂,另外,隧洞也出現了程度不同的漏水現象,因此,施工人員對書庫結構進行改善和加固具有一定的現實性和可行性。

2.2 碳纖維布加固施工

碳纖維具有加固的效果,在水庫引水隧洞加固工程的應用中,需要確定好加固的范圍以及施工流程,加固一般是從工作閘門開始的,最后對下端部位進行加工處理,在加工的過程中,施工人員需要采用粘貼纖維布的方式,施工人員還要保證樁好與表面粘貼的密實性,粘貼的厚度也要保持一致。

在應用碳纖維布施工技術時,施工但是需要宣傳連續的纖維材料,保證材料的性能指標達到相關標準。在使用碳纖維布時,有時還要結合膠黏劑一起使用,其可以提高碳纖維布的黏性,可以提高材料的穩定性,還可以保證碳纖維布應用的高效性。在添加膠黏劑,施工單位多采用的是環氧樹脂膠黏劑,通過測試這種材料與碳纖維布結合后,有著良好的應用效果。

在碳纖維加固施工的過程中,需要從以下幾個方面進行處理:

(1)基底處理。碳纖維加固在水利工程多個項目中都有著廣泛的應用,在應用在基底工程中時,施工人員首先需要將隧洞基底中的水全部排出去,以基底露出堅硬的混凝土結構為標準。在混凝土施工的過程中,由于混凝土材料比較容易受到外界環境的影響,經常會發現混凝土表面存在嚴重的裂縫問題,施工單位需要做好裂縫處理工作,保證混凝土的穩定性以及整體的強度。在水庫工程中,施工單位多采用的是無收縮灌漿材料,其有著較高的強度,應用這種材料時,對施工環境有著一定要求,混凝土材料比較處于完全干燥的狀態,然后才能將碳纖維布應用在混凝土結構加固工程中。在基底處理時,施工單位應做好前期準備工作,只有做好充足的準備,才能保證施工的順利進行。

(2)底層膠黏劑涂刷。膠黏劑會受到環境因素的影響,這包括溫度、濕度以及混凝土表面的干燥程度等,為了保證膠黏劑具有較強的粘結性能,施工環境溫度最好控制在不低于5%,濕度應不高于85%,混凝土表面含水量小于10%的干燥狀況;按照底層膠粘劑供應商提供的工藝規定進行配制,配制數量需根據現場實際氣溫決定且需要嚴格控制使用時間,一般情況下20-50min內用完;用滾筒刷或毛刷將配好的底層膠粘劑均勻涂抹于混凝土構件表面,厚度不超過0.4mm,等底層膠粘劑固化后,再進行下一道工序。

(3)找平膠粘劑涂刷。根據找平膠粘劑供應商提供的工藝規定進行配制;然后將混凝土表面凹陷部位填補平整,尤其是模板接頭部位等有高差部位,盡量填補平整且不應有棱角;轉角處修復為光滑的圓弧形狀;找平材料表面指觸干燥后立即進行下一道工序。

(4)碳纖維布粘帖。根據設計要求的尺寸裁剪碳纖維布。為便于粘貼,裁剪好的碳纖維布卷在小圓棍或圓筒上,并編號以供使用。裁剪和卷布過程中保持碳纖維布表面無灰塵"無雜物;根據需粘貼的碳纖維布面積確定所需粘貼用膠粘劑的數量,按產品供應商提供的工藝規定配制粘貼用膠粘劑并均勻涂抹于所要粘貼的部位;下泄水流對碳纖維布接頭部位的沖刷破壞是控制碳纖維布粘貼順序的關鍵。

2.4 工程質量控制與驗收

在施工過程中,施工班組應隨時進行自檢;固化養護完工后首先由質檢員進行初驗,加固材料必須有碳纖維布及其配套膠粘劑生產廠家提供的材料質檢證明,并經第三方檢測機構檢測符合國家標準才能進場。每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查,做好驗收記錄,如出現質量問題,立即返工;碳纖維片材粘貼位置與圖紙位置相比偏差應不大于10mm;施工結束后的現場驗收,以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結質量為主。用小錘等工具輕敲碳纖維布表面,以回聲來判斷粘結效果。要求空鼓總面積小于粘結總面積的5%。

結束語

總之,碳纖維布在水庫引水隧洞加固中發揮著重要的應用價值,施工單位需要使用高性能的粘結劑將碳纖維布鋪設與粘貼到混凝土表面,從而提高混凝土的防滲性及強度。通過實踐證明,采用碳纖維布有效提高了水庫引水隧洞的加固效果,在應用的過程中,具有施工簡單、高效、成本低等優點,可以縮短施工的工期,還能保證工程的經濟效益。碳纖維布在大型的水利工程中有著廣泛的應用,其可以保證水庫引水隧洞的加固效果,可以大力推廣。

參考文獻

[1]李彥軍,劉志奇.碳纖維布加固技術在水工隧洞中的應用[J].人民黃河,2007(4).

篇8

關鍵詞:碳纖維;混凝土;結構;加固技術

一、常見的其他加固技術和碳纖維加固技術及特點

(一)常見的其他加固技術

以下對目前較為廣泛應用的加固技術進行簡單介紹。

(1)加大截面加固法

在構件外部外包混凝土增大構件截面面積和配筋量的一種加固方法稱為加大截面加固法,這種方法能夠達到提高構件承載力的目的。加大截面法工藝簡單,可廣泛應用于各種?昆凝土結構的加固,其使用面比較廣。但是其也存在一定的弊端,例如現場工作量大,需較長的時間進行養護,對結構外觀及房屋凈空也存在一定的影響。

(2)外包鋼加固法

在構件四周包以型鋼的一種加固方法稱為外包鋼加固法。在構件截面的四角沿構件通長或某一段設置角鋼,橫向用螺栓套箍將角鋼連接成整體,成為外包于構件的鋼構架(角鋼套箍),這是比較典型的一種。外包鋼加固可分為干式和濕式。外包鋼主要是對鋼筋混凝土柱和磚柱進行加固。或者對鋼筋混凝上梁和鋼架弦和腹桿進行加固。由于濕式外包鋼可大幅提高構件的承載能力,因此它主要是對承受很大荷載的受壓構件進行加固。

(3)增設支點加固法

在梁、板等受彎構件跨中增設支撐、支柱、支架等構件,形成一個交點,此方法稱為增設支點加固法。此方法大幅度的提高了承載能力以及減小了梁、板的撓曲變形,主要是因為在梁、板在跨中增設支點后,使得跨度減小了。

(4)外加預應力加固

采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿對結構構件或整體進行加固的方法稱為預應力加固法,其特點是通過預應力段強迫后加部分拉桿或撐桿受力,改變原結構內力分布并降低原結構應力水平,致使一般加固結構中所特有的應力應變滯后現象得以完全消除。因此,后加部分與原結構能較好地共同作用,結構的總體承載能力可顯著提高。

(二)碳纖維加固的特點

碳纖維增強聚合物(Carb。nFibcrRcinforCedPOIymcr,簡稱CFRP)這種高性能材料較其它傳統加固法有著獨特的優越性,這種新興的加固技術脫穎而出,此加固技術能夠很好的解決傳統的加固方法中出現的問題,逐漸被應用于各種混凝土結構的加固改造。碳纖維布加固修復混凝土結構技術是一項新型、高效的結構加固修補技術,其優異的力學性能、簡便的施工工藝與良好的加固效果得到普遍贊同。碳纖維布加固技術是利用浸漬樹脂將CFRP粘貼于混凝土表面,形成復合材料體,通過它與混凝土之間的共同工作,達到對結構或構件的加固補強及改善結構受力性能的目的。碳纖維布加固具有高強高效、重量輕,厚度薄、適用面廣、施工方便、施工質量易保證和良好的耐久性及耐腐蝕性等優點。

二、碳纖維加固基本施工步驟

碳纖維加固的施工方便,基底處理――涂底膠――找平――粘貼――保護為碳纖維加固的基本施工步驟。

(一)基底處理

①鑿除混凝土表層的蜂窩以及被腐蝕的混凝土,然后用環氧砂漿進行修復。

②清理混凝土表面的雜質,打磨平整構件基面的混凝土,對表面的凸起部位必須磨平,在轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀(R>20mxn)。

③用風機將混凝土表面灰塵清理干凈,并保持干燥。

(二)涂底膠

①按配合比主劑:固化劑叼:l配置底膠。

②將底膠均勻涂刷于混凝土表面,待膠固化后(一般固化時間為6~24h),再進行下一工序施工。

(三)找平

①混凝土表面凹陷部位應用修補劑填平。

②在轉角處用修補劑修補成光滑的圓弧,半徑不小于20ram。待修補劑表面接觸干燥后方可進行下一步工序。

(四)粘貼

①按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布。

②調配、攪拌粘貼材料粘結劑浪用方法與底膠相同),不能出現漏刷現象,特別注意要粘貼碳纖維的邊緣部位。

③粘貼碳纖維布,按照設計要求粘貼的部位,用特制工具反復沿纖維方向滾壓,將氣泡除掉:而且要求粘結膠必須充分浸透碳纖維布;并用舌0板刮涂碳纖維布表面粘結膠,使之均勻。

④碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于200mm。

(五)保護

加固后的碳纖維布表面采月]抹灰或噴防火涂料進行保護。

三、碳纖維加固施工中應注意的問題

碳纖維加固施工中應注意一些問題:第一,對于主劑、固化劑的配置必須按照設計要求進行,一定要防止材料加錯或者不均勻攪拌膠液,在施工過程中,溫度和濕度應同時給予一定的重視,為了避免產品質量受影響,還應該注意產品存儲條件以及存儲時間。第二,根據設計要求選用合適的膠品種,注意固化劑的用量(不宜過大),以防涂0不及時而導致反應熱不能及時釋放,從而引起膠液固化起來,耽誤施工進程。第三,攪拌不充分,導致沒有反應的成分在表面析出。第四,碳纖維布的加固效果受碳纖維與基層產生空鼓的影響,碳纖維與基層產生空鼓的原因是由于混凝土表面凹凸不平,打磨、找平施工不正確、一次粘貼的碳纖維布過寬且混凝土表面不平、拐角弧度不一致。

篇9

關鍵詞: 復合材料 碳纖維 混凝土結構加固 疲勞壽命

Abstract: carbon fiber reinforcement concrete structure is a kind of high efficient, has broad application prospects of the reinforcement technology, relates to material science, mechanics, structural engineering and other fields of knowledge. This paper combines Beijing high-speed bridge repair and reinforcement example, single from the mechanics of composite material fatigue life analysis method.

Key words: composite material of carbon fiber reinforced concrete structure fatigue life

中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:

在對濟廣高速高架橋的檢測中發現該橋存在較多病害,上部結構梁底出現了較多裂縫。經山東省交通規劃設計院、山東高速檢測咨詢中心等有關部門現場查看,確定對預應力混凝土連續板、鋼筋混凝土連續剛構、預應力混凝土等截面連續剛構出現的裂縫進行封閉處理并粘貼碳纖維,提高其抗彎承載力。

1 碳纖維材料在橋梁加固中的應用

對于混凝土橋梁的抗彎加固,目前常用的方法有增大截面加固、粘貼鋼板加固、體外預應力加固、粘貼纖維復合材料加固等。這些加固方法各有優點,同時也有不足之處。加大截面加固能有效提高結構的剛度和承載力,但施工周期長,增加結構自重,減小橋下使用空間;粘貼鋼板加固對結構剛度提高明顯,但鋼板具有容易腐蝕耐久性差的缺點,且使用的結構膠往往因老化產生粘結破壞;體外預應力加固對剛度和承載能力提高明顯,但錨固端受力很大不容易控制,且施工繁瑣,加固成本較高。粘貼纖維復合材料加固,即采用粘結劑將碳纖維片材附著于結構損傷的表面,使一部分荷載透過膠層傳遞到碳纖維片材上,從而降低受損結構處的應力作用,進而控制裂紋擴展速率以達到制止裂縫擴展的作用,最終使結構使用周期得以延續。纖維材料由于自重輕,抗拉強度高,抗腐蝕能力強,提高最大承載力明顯,但對剛度提高不大。

在粘貼鋼板和粘貼碳纖維布橋梁加固中,我們通過對碳纖維復合材料和鋼筋進行比較可看出兩者的優劣。碳纖維復合材料初始缺陷損傷尺寸比金屬材料大,例如纖維斷開、基體開裂、纖維與基體脫膠、層間局部脫離等,但疲勞壽命比金屬長,同時碳纖維復合材料疲勞損傷是累積的,而且有明顯的征兆,金屬材料損傷累積是隱蔽的,破壞有突發性。金屬材料在交變載荷作用下往往出現一條疲勞主裂紋,它控制最后的疲勞破壞。而碳纖維復合材料往往在高應力區出現較大范圍的損傷,疲勞破壞很少由單一的裂紋控制。總的來說,碳纖維復合材料抗疲勞破壞的性能比金屬材料好很多。

2 疲勞特性

2.1碳纖維布加固混凝土梁后,在疲勞荷載作用下,碳纖維布能夠明顯降低加固梁中的箍筋應變。對于完好加固梁,粘貼碳纖維布后,箍筋應變減少達到40%-50%;對于損傷的加固梁,箍筋應變減少達到20%-40%。

2.2隨著疲勞次數的增加,碳纖維應變不斷增大,且單纖維布用量越大,其應變越小。粘貼40mm碳纖維布加固梁相對于粘貼20mm碳纖維布加固梁,碳纖維應變減少10%-40%。

2.3碳纖維和箍筋應變均在疲勞前10萬次增長較快,幾乎達到應變的70%-90%,其后增長趨于穩定,這與疲勞損傷的一般規律是一致的。

2.4在疲勞荷載作用下,碳纖維布能夠限制斜裂縫的發展,增強結構疲勞抗剪能力。

2.5碳纖維布加固鋼筋混凝土梁后,在受荷過程中相互作用,各材料應力相互調整,各材料相互作用和應力的相互調整將直接影響碳纖維布在不同受荷階段的發揮水平。

3 碳纖維疲勞損傷機理

單向復合材料正鈾拉伸疲勞時,基體內首先形成橫向裂紋,當局部纖維斷裂時形成裂紋擴展、界面脫膠、由纖維損傷引起基體裂紋增長和纖維橋聯.也可形成它們的組合情況。圖1和圖2分別表示單向復合材料正軸拉伸疲勞基體損傷和纖維損傷的幾種型式。單向復合材料正軸拉—拉疲勞纖維斷裂的情況如圖3所示。

圖1單向復合材料正軸拉伸疲勞基體損傷

(a)分散裂紋限于基體內 (b)局部纖維斷裂,裂紋擴展,界面破壞

圖2單向復合材料正軸拉伸疲勞纖維損傷

(a)纖維斷裂引起界面脫膠(b)纖維斷裂引起基體裂紋增加

(c)纖維橋聯基體裂紋

圖3單向復合材料正軸拉伸疲勞纖維斷裂

4碳纖維疲勞壽命預測

疲勞壽命預測有三種理論模型:

4.1疲勞裂紋擴展速率線彈性斷裂力學認為決定疲勞裂紋擴展的是應力強度因子的幅值 ,Paris由此得出下列公式

其中 為疲分裂紋擴展速率,C為材料常數,n為擴展指數。

此公式是針對金屬材料疲勞裂紋擴展的,它對復合材料基體(樹脂等)和短纖維復合材料也適用,但是對于其它連續纖維增強復合材料.預制了裂紋的試件在疲勞過程中并不以主裂紋擴展而是以損傷區擴展而發生破壞。對于無預制裂紋的試件更是以損傷形式擴展,因此,用疲勞裂紋擴展的方法預估壽命是困難的。

4.2 累積損傷理論Miner從數學上定義,材料在應力水平 下的疲勞壽命為N周,當在此應力水平下受載n周時,材料損傷為D=n/N,顯然 時材料破壞。在變化幅值應力作用下,Miner的線性累積損傷理淪認為,當

時材料發生破壞,式中表示在第i個應力水平 作用的應力循環周數, 為該應力水平下疲勞壽命周數, 表示對整個過程中所有 水平對應的周數求和。如已經測得材料的S-N曲線以及載荷譜,則可預測何時發生破壞。某些實驗表明復合材料不完全遵守這一規律,當應力由低變到高時, 往往小于1;而應力由高變低時, 常在大于1時發生破壞,因此有人提出非線性累積損傷理論, 等加以修正。

4.3 剩余強度理論由式 可知,材料損傷隨疲勞周數增加而發展,材料內在缺陷發展而破壞,它取決于載荷和環境等外因。此外,結構破壞的臨界荷載隨裂紋長度和損傷D增大而降低。剩余強度理論認為:在外在交變載荷作用下由于損傷D增大,材料強度由其靜強度R(0)下降到剩余強度R(n),一旦外加載荷峰值 達到R(n),材料便發生破壞。利用此理論預測疲勞壽命,還需了解損傷D的演變規律及剩余強度與損傷的關系,目前這一理論尚在進—步研究中。

總之由于復合材料的復雜性和性能的分散性,其疲勞問題受多種因素影響也非常復雜,本文列出的計算分析方法還有待實踐修正,需繼續總結研究。

參考:1、《混凝土加固設計規范》GB50367-2006

2、《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》【S】CECS146:2003

篇10

[關鍵詞]橋梁;碳纖維布;加固

中圖分類號:U445.72 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)29-0184-02

一、碳纖維布的特點

1、材料質輕高強:抗拉強度3200~3800MPa,為同截面鋼材的10倍以上,比重2.0~3.0g/cm3,單層厚度0.15~0.2mm,用粘結劑將它與結構物粘貼后形成一體,厚度僅為2mm左右,基本上不增加構件截面,而結構物自重的增加幾乎可以忽略,能可靠地保證與原鋼筋混凝土構件共同工作,獲得優異的補強效果;適用面廣,廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結構類型、結構形狀的加固修復和抗震加固及節點的結構加固。

2、施工便捷:占用場地少,不需大型機具,沒有濕作業,無需動火,無需現場固定設施,施工工效高。

3、高耐久性:不會生銹,非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環境中使用,還具有抗疲勞強度高,耐磨損、抗老化等優點。

二、加固原理

加固原理:將碳纖維布,采用高性能的碳纖維配套樹脂浸漬膠粘結于混凝土構件的表面,利用碳纖維材料良好的抗拉強度,達到增強構件承載能力及強度的目的。下面對碳纖維復合材料和粘結材料進行重點介紹:

1、碳纖維復合材料

碳纖維復合材料通常有纖維合基體組成。加固砼結構用的纖維材料目前主要有三種:玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維。碳纖維復合材料的力學特點是其應力應變量完全線彈性,不存在屈服點或塑性區。由于碳纖維材料具有高強、輕質、耐腐蝕、耐疲勞等優異物理力學性能,以及現場施工便捷,所以是舊橋加固補強的理想材料。

加固砼構件所用的碳纖維布,是由碳纖維長絲經變制而成制成的柔軟片材。目前可用于舊橋結構加固的碳纖維有單向碳纖維布、單向碳纖維交織布、雙向碳纖維交織布及單項壓層材料等,可根據不同的結構部位和受力特性與方向等,選擇相應的碳纖維布進行加固。

2、粘結材料

粘結材料是性能保證碳纖維布與砼共同工作的關鍵,也是兩者之間傳力途徑的薄弱環節。因此,粘結材料應有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞,同時應有足夠的韌性,不會因混凝土開裂導致脆性粘結破壞。此外,由于舊橋加固均在野外,所以粘結材料還應能在一般氣候條件下固化,且固化時間合適(一般保證有3h左右),具有適宜的流動性和粘度,固化收縮率小。

粘結材料是既能將連續纖維狀的碳纖維結合在一起,同時又能與混凝土表面粘合的系列粘結材料。它主要包括三類材料:底層涂料、整平材料和浸漬樹脂。

底層涂料(底涂膠)在處理好的混凝土表面上,涂一層很薄的底層膠,既可以浸入混凝土表面,強化混凝土表面強度,又可以改進膠結性能,從而使混凝土與碳纖維布之間的粘結性得以提高。因此要求底涂料膠必須具有很低的粘度,以及與混凝土間良好的粘結性能,以便于涂刷在混凝土表面后,膠粘劑能滲入混凝土結構中。為保證性能,應盡量避免使用溶劑型膠。

整平材料(找平膠)碳纖維布只有與所加固補強的混凝土表面緊密接觸,才能產生良好的補強效果。但混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉角部位等都可能使碳纖維布產生損傷,并引強度降低。混凝土的底層涂料至觸干燥后,必須用找平膠進行找平,同時將矩形斷面直角打磨后補成圓弧狀。

找平膠應具有優良的力學性能,以及良好的施工性能與觸變性能。在施工過程中,找平膠應易于操作,且不隨時間的延長出現明顯的變形,同時應防止膠的滴掛。一般的普通環氧樹脂的粘結強度和強韌性都達不到找平膠的要求,不應調配使用。

浸漬樹脂(粘結主膠)浸漬樹脂在粘結材料中起著至關重要的作用,它連接底膠與碳纖維布。它的粘度應控制在一定的范圍,有利于浸漬樹脂順利地將碳纖維布粘附于混凝土表面,經過碾壓,使浸漬樹脂很容易浸透碳纖維布,形成一個復合性整體,共同抵抗外力作用。

浸漬樹脂不僅應具有良好的滲透性以利于浸透碳纖維布,同時還應具有一定的初粘力,防止粘結的碳纖維布塌落而形成空洞或空隙。并且本身應具有良好的觸變性,易于施工且不會發生明顯的滴淌現象。另外,膠粘劑與碳纖維的相如性和粘結力必須極好,才能滿足纖維布和混凝土形成預定的復合材料。

防護材料(罩面膠)罩面膠是為了施工表面美觀和保護碳纖維布。只要求材料能涂覆在碳纖維布表面,并不脫層,不掉落,能長期在冷熱干燥的空氣中穩定,防止復合材料被紫外線直接照射。

膠與膠的相容性,用碳纖維布加固補強的施工過程中,膠是一層一層疊加上去復合而成的,與砼直接接觸的只有底涂膠、找平膠,而粘結主膠、找平膠、碳纖維布和罩面膠相連;因此不同膠之間的相容性粘結性應予以充分的考慮。

三、加固受力特點分析

與傳統的其它加固方法相比,采用碳纖維布加固舊橋能最小程度的改變原有結構的應力分布,保證在設計荷載范圍內與原結構共同受力。

將抗拉性能優良的碳纖維布粘貼到梁體地面或箱梁內壁上,使其與原結構一起受力,及碳纖維布可以與原結構內部的鋼筋一道共同承受拉力,以提高舊橋的承載力。

沿橋梁的主拉應力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布,兩端分別設置錨固端,據此可約束混凝土裂縫、防止裂縫再擴展,從而達到提高構件抗彎剛度、減少構件撓度、改善梁體受力狀態的目的。

碳纖維布加固混凝土構件,在提高其受彎承載力的同時還可能影響受彎構件的破壞形態。當碳纖維布用量過多時,構件的破壞形態將由碳纖維被拉斷引起的破壞轉變為混凝土突然被壓碎的破壞。與此同時,由于碳纖維為完全彈性的材料,它與鋼筋的共同工作會減弱鋼筋塑性性能對構件延性的影響。碳纖維布用量過多,構件延性將有所降低,因此,碳纖維布用于鋼筋混凝土梁式橋的加固補強時,應根據實際情況合理使用。

試驗研究證實,碳纖維布能夠提高混凝土梁抗剪承載力,其作用機理與箍筋類似,同時還能明顯改善構件的變形性能,增強構件的變形能力。

碳纖維布與混凝土基層界面,可分為兩個界面區,即混凝土基層與粘結樹脂界面區、粘結樹脂與碳纖維布界面區。粘結性能的本質是接觸面間的相互作用,宏觀上表現為液態聚合物浸潤表面后形成的機械鎖結,微觀上表現為分子擴散后相互纏結作用,或化學鍵作用,或靜電吸引作用,或其符合作用。

四、碳纖維布加固舊橋特點

1、不增加永久作用及斷面尺寸;

2、可適應不同構件形狀,成型很方便;

3、施工簡便;

4、采用碳纖維布加固補強,對原結構不產生新的損傷;

5、能有效地封閉混凝土的裂縫;

6、碳纖維布(片)具有優良的耐化學腐蝕性;

7、不影響結構的外觀。

五、碳纖維布加固設計計算要點

由于碳纖維布加固后在最后破壞時的突然性(拉斷或剝離等脆性破壞),其承載力極限狀態不能按普通鋼筋混凝土的定義,一般應按碳纖維抗拉強度的2/3進行抗彎承載力計算。

采用碳纖維布加固舊橋,目前一般的計算方法是將碳纖維布按照一定的標準(例如強度或允許應力)近似換算成一定用量的鋼筋,然后按照傳統的鋼筋混凝土受力分析模型進行理論分析。雖然是近似計算方法,但理論分析結果與實驗數據吻合得很好,因此在一般情況下是適用的。

六、施工工藝

1、施工準備

擬定施工方案和施工計劃,應對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等作好施工前的準備工作

2、基面處理

(1)混凝土表面的劣化層(如浮漿、風化層等)要用砂輪機進行清除和打磨,露出混凝土結構層;(2)基面錯位與突出部分要磨平,轉角部位要進行倒角處理;(3)裂縫部分按設計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。

3、基面的清洗

(1)先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去,然后用壓縮空氣除去粉塵;(2)用丙酮或無水酒精擦試表面,也可以用清水沖洗,但必須保證其充分干燥后才能進行下道工序的施工。

4、涂刷底膠

(1)按比例準確配置好底膠并攪拌均勻,注意一次調和量應在可使用時間內完成,超過時間的絕對不能使用,以確保粘結質量;(2)用滾筒或刷子均勻地涂抹在基面上,注意直接均勻涂抹,自然風干。如在冬季施工時膠的粘結都較高,不能涂的太厚;(3)底膠硬化后,使表面有凸起部分時,要用磨光機或砂紙打光;(4)待底膠指觸干燥后,進入下道工序。

5、粘貼面的修補

(1)若發現粘貼面上有凹入部位,應用找平膠進行修補,保證粘貼面的平整,以確保加固效果;(2)待找平膠指觸干燥后進入下一道工序。

6、粘貼碳纖維布

(1)在待粘貼面上劃出各層位置;(2)依設計尺寸裁剪碳纖維布,應根據現場施工經驗和作業空間確定下料長度,若需要進行接長時,接頭的長度應根據實際情況而定,一般不得小于15cm;(3)下料數量應以當天能用完為準;(4)粘貼碳纖維布時,應依設計位置由上而下,由左至右有秩序地粘貼,并以滾筒壓擠貼片,是碳纖維布與浸漬樹脂充分結合,同時以壓板去除氣體;(5)即時觀察貼片是否密實,若發現有間隙或氣泡時,應及時處理。

7、罩面防護處理

(1)粘貼完碳纖維布后,即時在其表面再制衡均勻涂抹一層浸脂樹脂,自然風干;(2)確保貼片表面已充分風干結合后,在其表面涂抹罩面膠或采取其他措施處理,以保證各層膠的耐久性。

七、粘貼施工要求

1、對被加固構件的基面要求

因為用碳纖維布加固混凝土構件是依賴于碳纖維布與構件表面的粘貼效率,所以要求基面的混凝土強度等級不低于C15。同時要求被加固構件應具有良好的保護層,即基面平整且具有一定強度。對于構件有剝落、起皮、腐蝕、裂縫及嚴重碳化表面缺損,必須先進行修復,并應將粘貼基面打磨平整、清理干凈,且不應存在尖銳棱角和浮灰粉塵,防止碳纖維布的局部剝斷破壞和粘貼失效。

2、碳纖維布的粘貼

用碳纖維布加固混凝土構件宜采用薄布多層的粘貼方法,使其與粘貼材料充分浸潤,確保粘貼效率。對于受彎構件宜在受拉區沿軸向平直粘貼碳纖維布進行加固補強,并在主纖維方向的斷面部進行附加錨固處理。

3、碳纖維布的搭接與截斷

加固的碳纖維布一般不應采取沿主纖維方向的搭接,尤其是對受拉構件和受彎構件受拉區的加固。根據國內外對碳纖維布與混凝土間粘結錨固的試驗結果,粘結應力主要集中于端部100mm范圍內,粘結破壞是脆性的,且粘結應力一般不會產生擴展。因此,若碳纖維布確需搭接時,其搭接部位應避開構件應力最大區段,搭接長度不應小于100mm,且搭接接端部應平整無翹曲。多層搭接的各層接口位置不應的同一截面,每層接口位置的凈距宜大于200 mm.

4、施工時其他應注意的事項

(1)現場氣溫低于5℃及雨天或可能結露時,應停止施工;(2)在施工現場,應做好防火等安全措施;(3)各種膠粘附在皮膚上時,要用肥皂水沖洗,特別是進入眼內,要立即用水清洗或接受醫生治療。

5、加固所用的碳纖維布及其配套粘結材料均應有廠家所提供的材料檢驗證明和合格證。

參考文獻

[1] 《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》