粘贴碳纤维加固桥梁施工技术探讨之建筑施工论文

　　摘要:随着建筑业的发展，原有的房屋、桥梁、特别是大型的基础设施工程在使用一段时间后，出现老化和破损，不得不再花巨资进行加固和修复。据专家预测，如果没有根本性的技术革新，社会将负担庞大的基础设施的维修和管理费用。目前，一种新兴的加固技术——碳纤维复合材料CarbonFiberReinforcedPlastic，简称CFRP）加固修补混凝土结构技术，将有效地解决上述问题。
　　在土木工程领域，碳纤维这种新型的加固方法因其优异的物理力学性能、施工便捷、工期短、极佳的耐久性能及粘贴后基本不增加原结构自重及构件尺寸、外观影响最小等独特的优点脱颖而出，已经被逐渐认可，大量用于工程实际中。碳纤维材料在结构加固领域潜力极大，近十年来碳纤维材料加固的发展已经充分证实了这一点。从目前国内外的发展情况看，碳纤维材料应用于建筑业的研究开发活动正呈积极的态势。
　　关键词：碳纤维复合结构，混凝土加固，应用
　　1、特点
　　碳纤维材料轻质高强；抗腐蚀、耐老化、耐热性好；能保持结构原状，外形美观；粘贴碳纤维施工简便、快捷、抗疲劳强度高
　　2、适用范围
　　粘贴碳纤维布加固修补混凝土结构可以广泛应用于各种结构类型（如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等）、各种结构形状（如矩形、圆形、曲面结构）、各种结构部位（如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等）的加固补修，而且不改变结构形状及不影响结果的外观，尤其对于大型土木工程结构，采用碳纤维加固法效果比较好。
　　3、工艺原理
　　该方法采用同一方向排列的碳纤维织物，在常温下用环氧树脂胶预浸，沿受力方向或垂直于裂缝方向紧密粘贴在需要补强的混凝土结构表面，形成复合材料体，二者作为一个新的整体，使增强贴片与原有的钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗弯或抗剪能力,提高强度、抗裂性和结构的延性，控制裂缝的继续发展，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。
　　4、工艺流程及操作要求
　　4．1粘贴碳纤维的施工工艺
　　4.1.1材料准备：粘贴用碳纤维布；树脂粘结剂，包括底涂、主涂。
　　4.1.2其他准备工作：施工工具、电源及脚手架，以及必要的防护。
　　4.1.3定位放线：按照设计图纸，设计部位进行放线定位。
　　4.1.4混凝土表面处理.
　　表面酥松混凝土剔凿：用小锤将表层可能剥落层轻轻凿除并清洗。
　　表面修补：使用环氧砂浆对混凝土表面蜂窝、麻面、空洞及漏筋等质量问题进行修补；对混凝土表面轻微气泡孔或模板棱可由底涂找平处理。
　　混凝土表面打磨：用角磨机对粘贴面进行打磨直至完全露出混凝土结构新面，除去表面浮浆、油污等杂质。要求打磨后表面光滑平整无棱角，转角粘贴处打磨出圆弧。
　　4.1.5配制并涂刷底层树脂：按照产品厂商提供的工艺规定配制底层树脂。该树脂为双组分材料，要求配比准确。
　　4.1.6利用滚筒刷将底层树脂均匀的涂刷在混凝土表面，养护6小时左右，指触不粘。
　　4.1.7配制粘贴树脂：按照产品厂商提供的工艺规定配制粘贴树脂。该树脂为双组分材料，要求配比准确，并将配制好的粘贴树脂均匀的涂抹于粘贴部位。
　　5、材料要求
　　5.1碳纤维的规格及材料性能
　　碳纤维片材修复补强混凝土结构所用材料，可以分为碳纤维片材和与其相配套的专用环氧树脂两大类。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍左右，而弹性模量与钢材相当，某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能和耐久性良好，是一种有效的加固修复材料
　　5．2碳纤维胶结材料性能指标
　　采用碳纤维片材对混凝土结构加固时，应采用与碳纤维片材配套的底层树脂、找平材料、浸渍树脂或粘结树脂。配套树脂分别由主剂和固化剂配制而成；分为适合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主剂和固化剂分别包装，在现场使用时，应按工艺要求、按照规定的比例混合均匀，以形成所需要的底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。
　　配套树脂类粘结材料的主要性能应满足下表要求。
　　底层树脂的性能指标
　　性能项目 性能指标
　　正拉粘结强度 ≥2.5Mpa,且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值
　　找平材料的性能指标
　　性能项目 性能指标
　　正拉粘结强度 ≥2.5Mpa,且不小于被加固混凝土的抗拉强度标准值
　　6、质量控制
　　1）涂粘结树脂前必须先确认底漆状况为指触干燥。
　　2）碳纤维布预先以剪刀或刀片依所设计尺寸裁剪，下料准确，宽度不得有下差。
　　3）主剂及硬化剂必须配比准确称重后置于搅拌器中搅拌，一次搅拌量为在可使用时间内用完之施工量,超过使用时间的材料不能再用。
　　4）滚筒毛刷将树脂均匀涂布饱满。
　　5）纤维布平顺的贴合在涂布树脂的结构层上，并用刮刀沿纤维方向用力刮平除去气泡。
　　6）贴好的碳纤维布上，再用滚筒毛刷将树脂均匀涂布。30分钟后进行上层树脂涂布。
　　7）上积层，重复上述4～6步骤，但需等上层碳纤维布表面的粘贴树脂干燥后进行。
　　7、安全措施
　　7.1安全教育工作
　　建立、健全对施工人员的日常安全教育、技术培训和考核制度，并严格组织实施，使全体施工人员树立“安全第一、预防为主”的思想。建立、健全施工人员持证上岗制度，特别是从事特殊工种的人员，按国家规定培训上岗。
　　7.2施工安全措施
　　开工前对所有施工人员进行安全技术交底，做到交任务、交质量、交安全并做好上岗记录。随工程进度做好安全防护工作，作业人员如有临边或高空作业必须挂安全带，作业面施工人员必须全部佩带安全帽。所有防护方案及措施应经过严格计算并审核合格。
　　8、工程实例
　　喇嘛湾黄河公路大桥位于呼和浩特～大饭铺公路92公里，在呼和浩特市清水河县喇嘛湾镇下游55公里及鄂尔多斯市准格尔旗前房子村之间，为通向准格尔煤田之交通要道。桥位约成东西向，与水流基本正交。该桥竣工于一九八五年七月。
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　　由于车流量过大且大部分都是超载车辆不仅造成桥面破损严重而且对箱梁底部产生很大拉力作用，从而产生东西走向的裂缝。对这种因拉力过大而产生的东西走向的纵向裂缝采用南北方向横向粘贴措施才能限制裂缝的进一步发展。对于大桥而言要想限制箱梁底部的裂缝进一步发展，粘钢是不可行的。一是钢板自重大且粘贴面积较大导致成本过高，二是梁下施工困难且加固效果不好，所以采用抗拉强度高、材质轻的碳纤维对箱梁进行粘贴修补是最佳选择，其优点是施工简单快捷只需手工操作便可完成且质量容易保证。
　　

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