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株洲2号桥梁碳纤维加固
株洲2号桥梁碳纤维加固
株洲2号桥梁碳纤维加固

桥梁碳纤维加固工艺


目前我国建筑结构加固主要有粘贴钢板加固,粘贴外包型钢加固、增大截面加固和碳纤维加固等几种方式,前几种加固方式是相对比较传统的直接加固方式,前期国内结构加固应用较多,相比之下,碳纤维是新型材料,其加固做法更合理,在诸多方面优于其他传统加固方式。因此最近几年碳纤维加固在结构加固中已被广泛应用,以便提高结构承载力,提高施工效率,加快施工进度。

  该工程为加快施工进度,提升结构承载力,结构楼板加固采用碳纤维加固方式,此方式不仅施工简单,能够有效缩短施工工期,而且对结构楼板的外形没有影响,基本不增加结构的重量。下面就此施工技术具体内容及应用情况作一下介绍。

  1工程概况

  某工程总建筑面积为222457m2,地下3层、地上53层,标准层层高为3.3m,工程总建筑高度为182.15m

  该工程的楼板结构加固采用碳纤维加固方式,该加固过程所用的碳纤维布和结构胶抗拉强度高,重量轻,弹性模量高,具体测定数据如下:

  加固所用

  加固所的碳纤维布的厚度为0.167mm,抗拉强度为3610MPa,受拉弹性模量为249000MPa,伸长率为1.71%,弯曲强度为729MPa,层间剪切强度为47MPa,单位面积质量为299g/m2,经测定所有数据都满足规范要求;用结构胶的抗拉强度为45MPa,受拉弹性模量为2796MPa,与混凝土的正拉粘接强度为3.3MPa,抗弯强度为56.1MPa,钢-钢拉伸抗剪强度为19.2MPa,经测定所有数据都满足规范要求。

  2适用范围

  本施工工艺主要适用于建筑物年久失修、荷载增加或是改变使用功能而导致梁、板、柱、墙、等结构节点的承载力达不到所需要求。

  3工艺特点

  碳纤维加固前对混凝土表面清理找平而后进行粘贴工作,工艺简便,易于操作,与其他加固方式(如粘贴钢板加固、粘贴外包型钢加固、增大截面加固等)相比,碳纤维加固不受限于任何形状,任何结构形式,具有施工难度低,施工速度快、施工质量好、施工安全可靠、经济性高、施工工艺简单等特点,相较于以上几种传统加固形式,基本不增加原构件重量,不影响结构外形,能有效提高整体的施工质量,加快施工进度。

  4工艺原理

  粘贴碳纤维加固的原理是在被加固构件表面粘贴碳纤维,碳纤维与被加固构件之间涂刷建筑结构胶或灌注建筑结构胶使碳纤维与被加固构件共同受力、协调变形, 使碳纤维与混凝土形成统一的整体,能够共同受力,利用碳纤维良好的抗拉强度达到增强构件承载能力,从而提高整个结构的承载力,达到结构加固的目的。

   5施工工艺:

一. 施工工艺

(一)施工准备  

l、主要材料的准备: 碳纤维布及其配套用胶的进场报验。  

2、辅助工具及材料的准备: 专用滚筒、刮板,磨光机,剪刀、凿子、榔头、台秤,灰刀,二甲苯、毛刷。  

3、搭设脚手架: 按安全规程要求搭设脚手架,高度以方便施工为前提

其加固施工工序为:混凝土基底处理→涂底层涂料→用环氧腻子进行残缺修补→贴碳纤维片→养护→涂装→完工验收。

3.1 混凝土基底处理

1)裂缝处理。宽度小于0.2mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂抹封闭;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。“革历博”抗震加固的大梁大部分都有宽度不一的裂缝,最大裂缝达到 1mm以上,为此我们对所加固的主梁首先进行了压力灌胶处理。

2)将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净,达到结构密实部位,使其表面平整。

3)检查外露钢筋是否锈蚀。如有锈蚀,需进行必要处理。

4)对经剔凿、清除和露筋的构件残缺部分,用环氧砂浆进行修补、复原,达到表面平整。

5)将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的段差等)打磨平整,修复后的段差要尽量平顺;棱角的部位,用磨光机磨成圆角,圆角半径须≥30mm

6)结构或构件表面打磨后,用吹风机将表面灰尘和杂物清理掉,或用水及酒精清洗,并使表面充分干燥。“革历博”工程施工中我们使用吹风机将灰尘清理后又用酒精进行清洗。

3.2 涂底层涂料

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

2)用滚筒刷均匀地将底层涂料涂刷于混凝土表面,指触干燥后(一般养护3~24小时)才能进行下一道工序的施工。

3) 底层涂料指触干燥或固化后,表面上的凸起部分(一般类似结露的露珠一样)要用砂布或角磨机磨平。

3.3 用环氧腻子进行残缺修补

1)构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,并修复至表面平整、顺滑。

2)内角(段差、起拱等)要用环氧腻子填补,使之平顺。腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,应再用砂纸打磨平整。

3.4 粘贴碳纤维片

1)树脂的主剂和固化剂应按规定的比列称量准确,装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。

2)纤维顺长方向片材的接头必须搭接250px以上。该部位应多涂树脂,脱泡、树脂操作按正常进行。在片材宽度方向不需要搭接。

3)贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用环氧树脂,称为下涂。贴片时,在纤维片和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次,使树脂渗浸进纤维中。

4)纤维片施工30分钟后,用滚筒刷均匀涂抹粘贴用环氧树脂,称为上涂。如需多层粘贴则重复3.4.1~3.4.4步骤,并保证底层粘贴的碳纤维片上涂已指触干燥,才能粘贴下一层。

5)最后一层碳纤维的上涂应涂刷均匀、周边整齐。

3.5 养护

1) 碳纤维片施工后,应进行养护,保证养护期间的温度不低于环氧树脂的允许使用温度。

2)养护期一般在1~2周内。

3)对于有风吹、雨淋或有可能人为扰动的地方应进行遮挡封闭养护。

3.6 表面涂装

对于有外观装饰要求的结构或构件,可在粘贴后的碳纤维表面涂刷基于环氧基底的涂料或喷沙抹灰后涂刷常规涂料。

二.施工主意事项

1)气温在5℃以下、相对湿度RH>85 %、混凝土表面含水率在8%以上、有结露的可能时,无有效措施不得施工。

2)由于碳纤维片为电的良导体,应使其远离电源。

3) 施工用各种树脂远离明火,并避免阳光直射。

4)施工及检查人员应穿防护工作服,配戴口罩、手套、防护眼镜等防护用品。

5)施工现场通风状况良好。

6)当树脂粘附在皮肤上时,应立即用肥皂水冲洗,溅入眼内用清水清洗或及时就医。

三、安全措施:

l 、操作人员必须经过专业培训,懂得操作工序。

2、操作人员必须根据工作环境佩带防护用品,如安全帽、安全带、绝缘手套、绝缘鞋、风镜口罩等,并集中精力操作。

3、操作脚手架应牢固可靠,周围应有防护栏杆,在没有绝对可靠的防护措施下不得立体交叉作业。    ’

4、电器设备及架设应符合安全用电规定,应有接零或接地触电保护装置,严禁零线与相线搞混,避免相线与结构钢筋连接造成触电事故。

5、结构胶、二甲苯等物应稳妥保管,并用防火、防爆措施,容器清洗后残余物不得随意倾倒,应按指定点集中处理。

6、操作环境应通风,有足够的照明度。

结论

  近年来我国一直采用比较传统的加固方法(粘贴碳纤维加固、增大截面法加固、粘贴外包型钢加固等),这些加固方法不仅施工条件严苛,而且施工难度,施工质量等都无法达到理想的效果,与之形成鲜明对比的碳纤维加固方法却解决了这些写难题,不仅适用于各种构件,各种形式的加固,而且自身的优点如抗拉强度高、重量轻、较大的弹性模量等完全满足现场施工要求,同时它的耐腐蚀性不会受到外界天气条件及其酸碱等的影响,更重要的是该加固方式不影响结构的外形而且基本不增加结构的重量。

  正因如此,该工程才采用碳纤维加固施工工艺,通过现场合理的施工组织,得当的施工质量措施,严格现场安全管理,施工完成后,加固体系不仅起到较好的安全作用,达到了理想中的加固效果,而缩短加固工程施工工期,加快了工程施工进度,从而取得了良好的经济效益和社会效益。