橋梁加固中的碳纖維加固技術(shù)探討.doc

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1、橋梁加固中的碳纖維加固技術(shù)探討摘要:在橋梁加固中,碳纖維逐漸受到人們的關(guān)注。本文針對(duì)橋梁加固中的碳纖維加固技術(shù)進(jìn)行了分析與探討。關(guān)鍵詞:橋梁;碳纖維;加固中圖分類(lèi)號(hào):K928.781?碳纖維材料的基本特性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固所采用的基木材料是高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維,單向排列成束,用壞氧樹(shù)脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹(shù)脂浸漬固化的碳纖維布,統(tǒng)稱(chēng)碳纖維片材。將片材用專(zhuān)門(mén)配制的粘貼樹(shù)脂或浸漬樹(shù)脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面,樹(shù)脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體,共同工作。1.1碳纖維片材片材碳纖維材料的拉伸強(qiáng)度在

2、(2400?3400)MPaZ間,與普通碳素鋼板拉伸強(qiáng)度為240MPa相比,片材的拉伸強(qiáng)度很高。片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學(xué)性能不同,碳纖維片材依力學(xué)性能分成高模量、高強(qiáng)度和中等模量三類(lèi)。高模量碳纖維片材的彈性模量較高,但其伸長(zhǎng)率較低。相比之下,碳纖維片材的單位重比鋼材低許多,說(shuō)明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,本身不會(huì)受酸堿鹽及各類(lèi)化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,有良好的耐寒和耐熱性。1.2配套樹(shù)脂類(lèi)粘結(jié)材料混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹(shù)脂系統(tǒng)包括底層涂料,用于滲透過(guò)混凝土表面,促進(jìn)粘結(jié)并形成長(zhǎng)期持久界面的基礎(chǔ);油灰,用于填充整個(gè)表面空

3、隙并形成平整表曲以便使用碳纖維片材;浸漬樹(shù)脂或粘結(jié)樹(shù)脂,前者用于碳纖維布粘貼,后者用于碳纖維板粘貼。浸漬樹(shù)脂或粘貼樹(shù)脂是將碳纖維片粘附于混凝土構(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵,因此,樹(shù)脂同混凝土的粘貼強(qiáng)度大于混凝土的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術(shù)而言,壞氧樹(shù)脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義,因?yàn)檫@涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時(shí)間緊密相關(guān)。采用專(zhuān)配的環(huán)氧樹(shù)脂材料,在混凝土施工表面溫度(10?40)攝氏度時(shí),粘貼環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)間約15小時(shí)以上,但粘貼后就

4、可以使用的時(shí)間為45分鐘以上,專(zhuān)配的環(huán)氧樹(shù)脂材料的這一性能是完全適合混凝土橋梁的加固工作。2.碳纖維加固技術(shù)的基木原理及優(yōu)越性2.1碳纖維加固技術(shù)的基本原理針對(duì)橋梁建筑的加固工作,對(duì)碳纖維的利用應(yīng)該首先用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行浸泡,形成符合強(qiáng)片材料。然后通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂按照受力方向進(jìn)行一定的裂縫方向粘貼。當(dāng)構(gòu)件受到拉力負(fù)載的時(shí)候,通過(guò)纖維片的作用而保證裂縫不會(huì)沿受力方向進(jìn)一步開(kāi)裂。從而對(duì)建筑主體提供一定的加固作用,同時(shí)也可以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。2.2碳纖維加固技術(shù)的優(yōu)越性(1)良好的化學(xué)穩(wěn)定性碳纖維具有非常良好的防水性能,實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn),這

5、種材料在抗酸堿和方子外線方面同樣具有非常出色的表現(xiàn)。在不同氣候環(huán)境的應(yīng)用過(guò)程屮,同樣具有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。添加一層防火漆,則可以起到非常不錯(cuò)的防火效果。(2)該材料質(zhì)輕、強(qiáng)度高碳纖維材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn),對(duì)于建筑物的整體質(zhì)量具有非常重要的意義。色彩涂裝較為方便的同時(shí),還可以保證結(jié)構(gòu)外部不出現(xiàn)明顯拼接痕跡。(3)出色的力學(xué)性能碳纖維具有非常出色的力學(xué)性能。對(duì)于各種不同的結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)用中都可以起到非常出色的效果。尤其是其顯著的抗疲勞效果,對(duì)于工程裂縫的修補(bǔ)具有非常明顯的效果,抗拉力試驗(yàn)中同樣取得了讓人滿意的成果(4)施工工序比較簡(jiǎn)

6、單碳纖維的施工工序較為簡(jiǎn)單,在一些小型工程施工應(yīng)用中,具有改變簡(jiǎn)單、工期短等特點(diǎn)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,這種材料的應(yīng)用可以大程度上保證工期的縮短,同等工程量的前提下,至少可以縮短24%的工程工期。3?碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝3?1根據(jù)設(shè)計(jì)確定粘貼碳纖維的范圍進(jìn)行基底處理3.1.1將碗構(gòu)件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈,達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。檢查外霧鋼筋是否有銹蝕,并進(jìn)行必要的處理。對(duì)經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原。3.1.2裂縫修補(bǔ)??p寬小于0.2mm的裂縫,用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌

7、縫。3.1.3將構(gòu)件表血凸出部分(模板的段差等)打磨平整,修復(fù)后的段差盡量平順。用磨光機(jī)把棱角蘑成半徑大于30mm的圓角。3.1.4清洗打磨過(guò)的構(gòu)件表面,并使其充分干燥。3.2底層涂刷(底層涂料具有較強(qiáng)的滲透性,可滲入磴表面內(nèi))3.2.1把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱(chēng)量準(zhǔn)確后放人容器內(nèi),用攪拌器拌均勻,一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。2.2.2用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料。1.2.3底層涂料固化后,表面有凸起部分時(shí)要用砂紙磨光。3.2.4注意在氣溫小于5C,相對(duì)濕度大于85,殮表面含水率在8以上,有結(jié)露可能而無(wú)可靠保證措

8、施時(shí),均不得施工。3.3環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面殘缺的修補(bǔ)3.3.1構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?,修?fù)至表面平整。3.3.2內(nèi)角(段差、起拱等)要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)使之平順。3.4貼碳纖維片3.4.1為了防止碳纖維受損,在碳纖維片運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過(guò)程屮,嚴(yán)禁受彎

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