论文部分内容阅读
【摘要】碳纤维布加固技术对于水利工程而言有着巨大的优势，主在修补过程中能够适用于各种情况的尺寸，并且能够进行多层粘贴，对于混凝土裂缝可以很好的封闭，因而得到了广泛的运用。本文作者通过具体的案例，分析了碳纤维布加固技术在水利工程中的应用情况。
【关键词】碳纤维布加固技术；水利工程；应用
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
引言
碳纤维复合材料加固修复混凝土结构技术，是将碳素纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用树指类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体CFRP，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。
1工程概况及存在的质量问题
某水利工程位于我市城东南1.5km,是跨越我市一条河谷的一座大型输水建筑物。该工程设计流量52 m3/s,校核流量55 m3/s,控制下游灌溉面积10.6万hm2,占塬上灌区灌溉总面积11.6万hm2的91.3%,是我市某灌区的咽喉工程。该工程为双管桥式,单管斜长880 m,最大水头70 m。钢筋混凝土管平段从填方体上通过。钢管通过河流处架设一座七孔四跨双悬臂钢筋混凝土桥,桥体高14 m,桥宽10.8 m,长112 m。
该工程施工完成后，经施工单位的检查，该工程泄洪闸交通桥和闸墩混凝土出现了碳化，且碳化深度比保护层厚度要高出很多，对交通桥大梁的使用性有严重影响，需要实施加固处理。鉴于碳纤维布加固修补结构技术在当前的水利工程中的成熟运用，本次加固设计也同样考虑使用碳纤维布加固修补。
2 碳纤维布加固技术
2.1施工前的准备措施
（1）认真阅读设计施工图纸。(2)对所使用的碳纤维布、各种材料、机具等做好施工前的检查准备工作。（3）根据施工现场的条件和被加固构件混凝土的实际情况，确定可行的施工方案。
2.2粘接材料
在粘贴碳纤維布中所采用的粘接材料主要分为三类：底层涂料、整平材料、浸渍树脂。
2.2.1底层涂料
底层涂料在水利工程建设中的主要功能在于浸入混凝土表面，材料固化后能够使得混凝土具备良好的封闭性和粘接力，使其表面强度大大增强，不断优化胶接性能，促进混凝土与碳纤维布的粘结性能不断改进，使得混凝土结构与碳纤维复合体系的传递能够扩大到最大范围。对于底层涂料而言，不但要有良好的固化强度，还应该发挥出理想的粘度，以此实现浸入至混凝土表面的作用。
2.2.2整平材料
对于碳纤维布状材料而言，其仅在和经过修补的混凝土结构表面事先完全接触后，其补强作用才能得到充分地发挥。当混凝土表面出现各种异常情况后，将会造成碳纤维布出现不同程度的损坏，例如：沉陷、裂缝等问题，都会使得粘结强度减小，对于施工质量造成不利影响。因此，这就需要在涂敷的底层涂料指触干燥后采用整平材料实现找平，以保证构件表面的平顺及理想的粘贴效果。在正常的室温条件经过处理显示，配合使用适当的SK填料能够帮助整平材料发挥出理想的施工效果，增强混凝土的强度。
2.2.3浸渍树脂
浸渍树脂对于粘结材料能够发挥出理想的效果，其能够把碳纤维布粘贴在修补后的混凝土表面。为了确保浸渍树脂在碳纤维材料中的有效作用，必须对其粘度进行适当地控制，这样才能取得理想的触变性能，降低垂直面施工流淌性，使得工程的施工质量符合标准。本次的补强加固使用了改性后的环氧树脂与固化体系，其强度性能得到了显著的改进。环氧改性剂属于低分子量粘稠液体，在与环氧树脂混合后能够出现化学反应作用，并融合搭配固化的环氧树脂结构中，维持了其机械性能的均衡性，使得不同材料的粘结性都得到了很好的改善。粘结材料的粘度会因为时间因素而出现先降后升的变化，虽变化幅度较小，但还是建议采取相关的改进措施提高综合性能。
2.3施工方法
（1）混凝工表面处理:对黏贴碳纤维的部位实施测量放线，对底层混凝土的表面完全清理劣化层，主要涉及：风化物、浮浆、污物等。对大于0.2mm的裂缝利用注胶进行处理，砂轮把突出部分磨平；使用环氧砂浆混凝土表面找平，环氧砂浆强度需要达到具体的施工标准；用砂轮对棱角部位实施倒角，倒角圆弧半径需大于20mm，并利用酒精和水将杂物处理干净。
（2）涂刷底层涂料:按照科学的比例把称量好的主剂和硬化剂设置在容器进行拌和。采用筒刷平均的涂抹底层涂料维持3h以上,当初触及干燥时停止。待干燥后，采用磨光机将其拟平。
（3）找平:根据适当的比例把准备好的主剂和硬化剂设置在容器内拌和均匀。并对梁体黏贴部位凹陷部位用环氧腻子找平，用磨光机将其抹平。
（4）黏贴碳纤维布:使用刀片根据相关的尺寸截取碳纤维布，把布与混凝土接触面清除干净保持无杂物，下涂黏结树脂后设置于混凝土表面。两道碳纤维布粘贴完，待指压干燥后，再刮涂一层面胶，来回滚压，使胶充分渗入到碳纤维布中去。滚压密实后将碳纤维布表面的面膜除去，半小时后进行粘结树脂处理。在粘粘过程中要根据工艺流程操作。
（5）表面保护：保护加固后的碳纤维布表面主要是由抹灰或喷防火涂料实现。
2.4施工时的质量要求
（1）在完成一道工序后应采取相应的检查措施，保证质量达到了设计的要求。一旦出现问题，应该进行及时的处理。
（2）施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量。可使用小锤等对碳纤维布表面进行敲击，根据回音对质量进行判别。发生空鼓时需利用针管注粘结胶液，及时处理。粘结面积过少时需再次施工处理。
（3）对施工现场的温度和湿度进行控制。施工温度可控制在10℃～35℃范围，相对湿度低于70%。
3 施工时的其他注意事项
（1）基底处理是碳纤维布加固的重点，必须清理完全。混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除。对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。如果构件存在裂缝，首先要对其进行裂缝调查，分析裂缝原因并进行化学灌浆封闭处理；然后用混凝土角磨机、砂轮(砂纸)等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质。另外，加固构件必须注意保持混凝土的完整性，对出现损坏或开裂的位置需要采取树脂或填充砂浆处理，消除问题后对混凝土表面处理。构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，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。最后用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
（2）混凝土表面需打磨到细骨料出现时。一般要求表面无涂层、灰尘、油污及混凝土浮浆，发生基面凸起、错位等情况需及时处理。
（3）理论上处理混凝土表层裂缝时要参照裂缝宽度进行砂浆封闭；当裂缝的深度过大时需要利用化学基液及其砂浆灌注。
（4）涂底胶前要保证混凝土表面的干燥。在潮湿状态做好干燥处理，可以按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。用滚桶刷或毛刷将底胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm,并不得漏刷或有流淌、气泡。待胶固化后(固化时间视现场气温定，以手指触干为宜，一般不小于2h)，再进行下一道工序。被加固的混凝土强度达C15以上，这样才能使混凝土与碳纤维布的作用得到发挥。
结束语
粘贴碳纤维结构加固技术在当前的水利建设中得到了广泛的运用，是一种新技术，能够创造出较高的经济效益。从本次工程看，在经济方面取得的作用是使得工程资金得到了显著地降低，并且有效缩短了施工周期,对于施工过程中出现的问题得到了显著地解决，获得了理想的补强效果。
参考文献
[1]朱立冬,李亚利,齐宝莹,单亚芳.碳纤维布加固技术在水利工程中的应用[J].吉林勘察设计. 2008(Z1)
[2]陈胜.碳纤维布在中小型水库除险加固工程中的应用[J].水利建设与管理. 2010(04)
[3]崔荣.碳纤维布加固技术在水电站主厂房屋面梁加固工程中的应用[J].陕西水利. 2009(02)
【关键词】碳纤维布加固技术；水利工程；应用
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
引言
碳纤维复合材料加固修复混凝土结构技术，是将碳素纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用树指类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体CFRP，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。
1工程概况及存在的质量问题
某水利工程位于我市城东南1.5km,是跨越我市一条河谷的一座大型输水建筑物。该工程设计流量52 m3/s,校核流量55 m3/s,控制下游灌溉面积10.6万hm2,占塬上灌区灌溉总面积11.6万hm2的91.3%,是我市某灌区的咽喉工程。该工程为双管桥式,单管斜长880 m,最大水头70 m。钢筋混凝土管平段从填方体上通过。钢管通过河流处架设一座七孔四跨双悬臂钢筋混凝土桥,桥体高14 m,桥宽10.8 m,长112 m。
该工程施工完成后，经施工单位的检查，该工程泄洪闸交通桥和闸墩混凝土出现了碳化，且碳化深度比保护层厚度要高出很多，对交通桥大梁的使用性有严重影响，需要实施加固处理。鉴于碳纤维布加固修补结构技术在当前的水利工程中的成熟运用，本次加固设计也同样考虑使用碳纤维布加固修补。
2 碳纤维布加固技术
2.1施工前的准备措施
（1）认真阅读设计施工图纸。(2)对所使用的碳纤维布、各种材料、机具等做好施工前的检查准备工作。（3）根据施工现场的条件和被加固构件混凝土的实际情况，确定可行的施工方案。
2.2粘接材料
在粘贴碳纤維布中所采用的粘接材料主要分为三类：底层涂料、整平材料、浸渍树脂。
2.2.1底层涂料
底层涂料在水利工程建设中的主要功能在于浸入混凝土表面，材料固化后能够使得混凝土具备良好的封闭性和粘接力，使其表面强度大大增强，不断优化胶接性能，促进混凝土与碳纤维布的粘结性能不断改进，使得混凝土结构与碳纤维复合体系的传递能够扩大到最大范围。对于底层涂料而言，不但要有良好的固化强度，还应该发挥出理想的粘度，以此实现浸入至混凝土表面的作用。
2.2.2整平材料
对于碳纤维布状材料而言，其仅在和经过修补的混凝土结构表面事先完全接触后，其补强作用才能得到充分地发挥。当混凝土表面出现各种异常情况后，将会造成碳纤维布出现不同程度的损坏，例如：沉陷、裂缝等问题，都会使得粘结强度减小，对于施工质量造成不利影响。因此，这就需要在涂敷的底层涂料指触干燥后采用整平材料实现找平，以保证构件表面的平顺及理想的粘贴效果。在正常的室温条件经过处理显示，配合使用适当的SK填料能够帮助整平材料发挥出理想的施工效果，增强混凝土的强度。
2.2.3浸渍树脂
浸渍树脂对于粘结材料能够发挥出理想的效果，其能够把碳纤维布粘贴在修补后的混凝土表面。为了确保浸渍树脂在碳纤维材料中的有效作用，必须对其粘度进行适当地控制，这样才能取得理想的触变性能，降低垂直面施工流淌性，使得工程的施工质量符合标准。本次的补强加固使用了改性后的环氧树脂与固化体系，其强度性能得到了显著的改进。环氧改性剂属于低分子量粘稠液体，在与环氧树脂混合后能够出现化学反应作用，并融合搭配固化的环氧树脂结构中，维持了其机械性能的均衡性，使得不同材料的粘结性都得到了很好的改善。粘结材料的粘度会因为时间因素而出现先降后升的变化，虽变化幅度较小，但还是建议采取相关的改进措施提高综合性能。
2.3施工方法
（1）混凝工表面处理:对黏贴碳纤维的部位实施测量放线，对底层混凝土的表面完全清理劣化层，主要涉及：风化物、浮浆、污物等。对大于0.2mm的裂缝利用注胶进行处理，砂轮把突出部分磨平；使用环氧砂浆混凝土表面找平，环氧砂浆强度需要达到具体的施工标准；用砂轮对棱角部位实施倒角，倒角圆弧半径需大于20mm，并利用酒精和水将杂物处理干净。
（2）涂刷底层涂料:按照科学的比例把称量好的主剂和硬化剂设置在容器进行拌和。采用筒刷平均的涂抹底层涂料维持3h以上,当初触及干燥时停止。待干燥后，采用磨光机将其拟平。
（3）找平:根据适当的比例把准备好的主剂和硬化剂设置在容器内拌和均匀。并对梁体黏贴部位凹陷部位用环氧腻子找平，用磨光机将其抹平。
（4）黏贴碳纤维布:使用刀片根据相关的尺寸截取碳纤维布，把布与混凝土接触面清除干净保持无杂物，下涂黏结树脂后设置于混凝土表面。两道碳纤维布粘贴完，待指压干燥后，再刮涂一层面胶，来回滚压，使胶充分渗入到碳纤维布中去。滚压密实后将碳纤维布表面的面膜除去，半小时后进行粘结树脂处理。在粘粘过程中要根据工艺流程操作。
（5）表面保护：保护加固后的碳纤维布表面主要是由抹灰或喷防火涂料实现。
2.4施工时的质量要求
（1）在完成一道工序后应采取相应的检查措施，保证质量达到了设计的要求。一旦出现问题，应该进行及时的处理。
（2）施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量。可使用小锤等对碳纤维布表面进行敲击，根据回音对质量进行判别。发生空鼓时需利用针管注粘结胶液，及时处理。粘结面积过少时需再次施工处理。
（3）对施工现场的温度和湿度进行控制。施工温度可控制在10℃～35℃范围，相对湿度低于70%。
3 施工时的其他注意事项
（1）基底处理是碳纤维布加固的重点，必须清理完全。混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除。对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。如果构件存在裂缝，首先要对其进行裂缝调查，分析裂缝原因并进行化学灌浆封闭处理；然后用混凝土角磨机、砂轮(砂纸)等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质。另外，加固构件必须注意保持混凝土的完整性，对出现损坏或开裂的位置需要采取树脂或填充砂浆处理，消除问题后对混凝土表面处理。构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，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。最后用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
（2）混凝土表面需打磨到细骨料出现时。一般要求表面无涂层、灰尘、油污及混凝土浮浆，发生基面凸起、错位等情况需及时处理。
（3）理论上处理混凝土表层裂缝时要参照裂缝宽度进行砂浆封闭；当裂缝的深度过大时需要利用化学基液及其砂浆灌注。
（4）涂底胶前要保证混凝土表面的干燥。在潮湿状态做好干燥处理，可以按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。用滚桶刷或毛刷将底胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm,并不得漏刷或有流淌、气泡。待胶固化后(固化时间视现场气温定，以手指触干为宜，一般不小于2h)，再进行下一道工序。被加固的混凝土强度达C15以上，这样才能使混凝土与碳纤维布的作用得到发挥。
结束语
粘贴碳纤维结构加固技术在当前的水利建设中得到了广泛的运用，是一种新技术，能够创造出较高的经济效益。从本次工程看，在经济方面取得的作用是使得工程资金得到了显著地降低，并且有效缩短了施工周期,对于施工过程中出现的问题得到了显著地解决，获得了理想的补强效果。
参考文献
[1]朱立冬,李亚利,齐宝莹,单亚芳.碳纤维布加固技术在水利工程中的应用[J].吉林勘察设计. 2008(Z1)
[2]陈胜.碳纤维布在中小型水库除险加固工程中的应用[J].水利建设与管理. 2010(04)
[3]崔荣.碳纤维布加固技术在水电站主厂房屋面梁加固工程中的应用[J].陕西水利. 2009(02)