碳纤维加固桥梁新技术综述

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桥梁加固粘贴碳纤维片加固法

桥梁加固粘贴碳纤维片加固法

桥梁加固-粘贴碳纤维片加固法1 特点及适用条件粘碳纤维(CFRP)片材具有轻质高强、操作简单、易于粘贴、不锈蚀的优点,可用于抗弯、抗剪、抗压(偏心受压)及抗震等多种形式的加固。

该方法适用于混凝土梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固。

对于配筋率较低或钢筋锈蚀严重的旧桥,加固效果尤为显著;还适用于混凝土墩柱的抗剪、抗压补强,抗震延性补强以及地震破坏后的修复等,其适用性见下表。

需要注意是,在采用该技术加固时必须严格遵守材料商对碳纤维片材和粘结剂等提供的环境要求(如温度、湿度等)。

2 力学特点碳纤维片材受拉时呈线弹性关系直至破坏,其脆性性能与钢筋的延性有明显的区别。

一方面碳纤维片材不具备钢筋所拥有的延性,加固后结构的延性将受到限制;另一方面由于碳纤维片材的延性缺乏,构件中的应力重分布将受到约束。

因此,在粘贴碳纤维片材的结构设计中不能简单地将碳纤维片材作为钢筋的替代物,必须考虑碳纤维片材的脆性特点。

3 设计原则(1)混凝土桥梁结构自重大,加固时不能完全卸载,必须考虑二次受力;(2)混凝土桥梁结构尺度大,由实验室条件下得到的经验公式不一定都能适用于桥梁结构的加固,因此必需对这些公式进行修正,如修正安全系数等;(3)加固设计计算时,所有的设计状况和荷载组合都必须考虑到,计算过程包括承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算。

一般情况下,正常使用极限状态将控制加固设计。

(4)承载力极限状态的验算中要考虑到可能发生的各种破坏形态。

通常将破坏模式分为2大类,即粘贴碳纤维片材后能整体工作的构件与不能整体工作的构件(如发生片材脱落等早期破坏的情况)。

(5)正常使用极限状态的验算包括:①应力的限制以避免钢筋的屈服、混凝土的破坏或过度徐变和CFRP的断裂;②变形的限制;③开裂的限制(包括粘结界面)以保证结构的耐久性与粘结的完整性。

(6)意外的设计情况(即特殊的设计)应考虑由于撞击、故意破坏或火灾等引起的碳纤维片材的脱落。

3.4 粘贴CFRP片材加固的一般施工工艺流程为:3.5评述(1)粘贴CFRP片材加固混凝土桥梁,对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固,可以取得很好的效果,对于配筋率较高的梁、板,仅采用粘贴CFRP加固往往达不到要求的加固效果,此时可以考虑采用混合加固方法。

桥梁养护中的碳纤维加固补强施工技术

桥梁养护中的碳纤维加固补强施工技术

桥梁养护中的碳纤维加固补强施工技术摘要:碳纤维加固技术是一种新型的结构加固技术。

它主要是利用树脂类粘结材料将碳纤维黏贴于混凝土表面,从而对混凝土构件和结构起到加固补强的作用。

碳纤维加固技术具有强度高、耐腐蚀、重量轻等特点,在桥梁维修加固工程中的应用具有施工操作简便、工序简单等特点,因此在公路桥梁养护工程中应用广泛。

根据相关的工程实践经验可以知道,采用碳纤维加固技术对桥梁工程梁体的裂纹病害进行处理可以起到满意的效果。

关键词:桥梁养护;碳纤维;加固补强;施工技术;分析引言:由于受到行车等荷载的直接作用,桥梁上部结构最易产生轻微病害,钢筋混凝土梁(板)桥尤为明显。

因此,在桥梁养护工作中,对轻微病害进行预防性养护是防止病害发展加重的有效措施。

当前诸多新技术新工艺的兴起,更是大大提高了预防性养护的效能,在实际应用中,采用碳纤维加固技术对存在轻微病害的小跨径桥梁进行加固补强,起到了抑制病害发展,延长其使用周期的目的。

1技术概述与加固原理1.1概述碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同作用,对构件进行补强,提高结构构件的承载能力,以此达到对建筑物进行加固、补强的目的。

碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、墩、墙等结构。

碳纤维加固法除在建筑领域得到广泛应用外,近年来在公路旧桥加固工作中也得到了有效地推广应用。

该方法施工简单、施工速度快、可在旧桥不停止使用的条件下进行加固和修复、构件截面尺寸变化小、不影响净空使用、经济性好,而且可以提高被加固桥梁的抗弯、抗剪能力,限制裂缝的发展。

1.2加固原理碳纤维加固技术是优质新型材料与先进工艺相结合的产物。

用于建筑结构加固的碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异的力学性能,其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同受力,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。

简析桥梁施工中碳纤维加固技术的应用

简析桥梁施工中碳纤维加固技术的应用

简析桥梁施工中碳纤维加固技术的应用粘贴碳纤维布加固混凝土结构技术是一项新型、简便、有效的混凝土桥梁加固技术。

该技术充分应用了碳纤维增强复合材料所特有的高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳及施工简便等许多优点,为混凝土桥梁加固技术注入了新的活力。

本文结合北京市通州区武窑桥墩碳纤维布加固技术的实践,详细阐述碳纤维布技术的工艺、工序及施工注意事项。

1 碳纤维结构加固技术简介粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的使用碳纤维布加固具有以下几个优点:1)强度高,抗拉强度约为普通钢材的10-15倍;2)加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性;3)自重轻,本工程碳布约300g/m2,基本不增加结构自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,适用范围广;4)施工简便,不需大型施工机构及周转材料,易于操作,经济性好;5)施工工期短,本工程实例仅用10天。

2 碳纤维布的加固原理用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。

而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又要确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到加固的目的。

3 适宜的承载力加固类型3.1 碳纤维加固钢筋混凝土抗弯构件钢筋混凝土受弯构件的抗弯加固,是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区,代替或补充钢筋的受拉性能,从而提高构件的抗弯承载力。

粘贴碳纤维后,在构件受拉区混凝土开裂前,碳纤维的应变很小;在混凝土开裂后,碳纤维布逐渐参与共同工作,应变增长加快;而在钢筋屈服后,碳纤维布充分发挥作用,应变增长迅速加快,其高强高效的性能得以充分体现。

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用随着桥梁受到污染和损坏的加剧,越来越多的关注对它的维修和养护。

维修和养护受到全面的影响,这就要求新的技术和材料,以降低桥梁受损严重的情况。

碳纤维加固技术正是为了这一目标而出现的,它提供了一种桥梁结构补强以实现更长久的使用寿命和更安全的行车。

本文简要概括了碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的一些应用。

首先,碳纤维加固技术是一种补强技术,其目的是复原加载后造成的结构变形或强度下降而不破坏原有结构,即增加功能性。

碳纤维加固技术可以用于加固桥梁原有结构,减少桥梁承重能力的变形性。

用碳纤维加固增强桥梁结构可以使其在相同的地震作用下承受更大的应力介质,从而减小产生的损伤。

其次,碳纤维加固技术可以有效增加桥梁的耐久性,使桥梁的使用寿命得以延长。

桥梁的维修成本随使用时间的延长而降低,从而降低了桥梁的维修总成本。

碳纤维加固技术在降低基础桥梁混凝土强度变化率,以及加强桥梁结构对高密度荷载的抗滑力等方面提供了有力的证据,从而更好地提高了耐久性。

此外,碳纤维加固技术可以缩短施工时间,并减少设备的消耗,降低施工成本。

这是因为碳纤维加固材料本身重量轻,体积小,施工过程中不用额外的设备,相比传统的材料施工方式既减少了施工时间,又减少了设备投入,降低了施工成本。

综上所述,碳纤维加固技术在桥梁维修养护中有着广阔的应用前景,碳纤维加固技术不仅可以延长桥梁的使用寿命,还可以提高桥梁的耐久性,减少建设成本,提高施工效率。

可以说,碳纤维加固技术的应用对桥梁维修养护具有重要意义。

因此,未来越来越多的工程师将会考虑到碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用,以确保桥梁閿以妥善维修养护。

桥梁加固技术的创新与应用

桥梁加固技术的创新与应用

桥梁加固技术的创新与应用桥梁是现代社会交通运输不可或缺的一部分,它们承载着人们的出行需求。

随着桥梁的使用时间的推移和自然环境的变化,桥梁结构可能会出现疲劳、老化、损坏等问题,因此加固技术的创新与应用变得至关重要。

本文将探讨桥梁加固技术的创新与应用,并对其影响进行评估。

一、钢板加固技术钢板加固技术是一种常用的桥梁加固方法。

通过在桥墩、桥面和桥身等关键部位焊接或螺栓连接钢板,可以增加桥梁的承载能力和刚度,提高桥梁的使用寿命。

该技术具有施工周期短、造价相对较低等优点,因此得到了广泛应用。

二、碳纤维加固技术碳纤维加固技术是近年来桥梁加固领域的新兴技术。

碳纤维材料具有重量轻、耐腐蚀、高强度等特点,可以在桥梁受力区域粘贴碳纤维布,形成增强层,提高桥梁的承载能力。

与传统的加固材料相比,碳纤维加固技术具有施工方便、不影响桥梁外观等优势,被广泛应用于各类桥梁。

三、激光扫描技术在桥梁加固中的应用激光扫描技术在桥梁加固中的应用是桥梁维护领域的又一次创新。

通过使用激光扫描仪对桥梁进行全面扫描,可以快速获取桥梁的三维模型和结构参数,帮助工程师深入了解桥梁的状况。

在加固过程中,激光扫描技术可以保证加固材料的准确覆盖,从而提高加固效果。

此外,激光扫描技术还可以用于监测加固效果,为桥梁长期维护提供数据支持。

四、桥梁加固技术创新对社会发展的影响桥梁加固技术的创新对社会发展具有重大意义。

首先,加固技术的不断创新和应用可以延长桥梁的使用寿命,减少因桥梁老化而导致的交通事故,保障道路的安全通行。

其次,加固技术的创新可以降低维护成本,提高桥梁的经济效益,为经济发展提供支持。

此外,加固技术的创新还可以推动建筑材料行业的发展,提升国内工程技术水平。

综上所述,桥梁加固技术的创新与应用在保障交通安全、提高经济效益和推动工程技术发展等方面具有重要作用。

随着技术的不断进步,相信桥梁加固技术将会得到更广泛的应用和进一步的改进,进一步推动社会进步与发展。

碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术

碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术

碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术一、前言近年来,混凝土桥梁在我国的建设中得到了广泛的应用,但由于受到自然因素和人为因素的影响,桥梁的使用寿命和稳定性都面临很大的挑战。

为了解决这个问题,碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术应运而生。

本文将针对碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术进行详细的介绍和分析。

二、碳纤维加固混凝土桥梁的优点碳纤维加固混凝土桥梁是一种新型的加固技术,相比传统的加固技术,它具有以下优点:1. 提高桥梁的承载能力。

碳纤维具有强度高、刚度大、韧性好等优点,可以有效提高桥梁的承载能力。

2. 延长桥梁的使用寿命。

碳纤维具有耐腐蚀、耐疲劳、耐老化等优点,可以有效延长桥梁的使用寿命。

3. 减少施工时间和成本。

碳纤维加固混凝土桥梁的施工过程简便快捷,可以大大减少施工时间和成本。

三、碳纤维加固混凝土桥梁的施工技术1. 检测桥梁的损伤程度。

在进行碳纤维加固混凝土桥梁的施工之前,需要对桥梁进行损伤程度的检测,以便确定加固的位置和方式。

2. 准备施工材料。

碳纤维加固混凝土桥梁的施工需要准备碳纤维布、环氧树脂、碳纤维板等材料。

3. 清洗和处理桥梁表面。

在进行碳纤维加固混凝土桥梁的施工之前,需要对桥梁表面进行清洗和处理,以便保证施工效果。

4. 喷涂底漆。

在清洗和处理桥梁表面后,需要喷涂底漆。

底漆的作用是增强碳纤维与混凝土桥梁的粘结力。

5. 粘贴碳纤维布。

在喷涂底漆后,需要将碳纤维布粘贴在需要加固的部位。

粘贴时应注意碳纤维布的平整度和紧密度。

6. 涂覆环氧树脂。

在粘贴碳纤维布后,需要涂覆环氧树脂。

环氧树脂的作用是使碳纤维与混凝土桥梁形成更紧密的结合。

7. 固化。

在涂覆环氧树脂后,需要等待环氧树脂固化,以便保证施工8. 加固钢筋。

在碳纤维加固混凝土桥梁的施工中,还需要对桥梁中的钢筋进行加固,以便更好地提高桥梁的承载能力。

9. 加固桥墩。

除了对桥梁进行加固外,还需要对桥梁下方的桥墩进行加固,以便更好地保证桥梁的稳定性。

四、碳纤维加固混凝土桥梁的施工注意事项在进行碳纤维加固混凝土桥梁的施工时,需要注意以下事项:1. 严格按照施工方案进行施工,不得随意更改。

碳纤维加固技术在桥梁工程中的应用

碳纤维加固技术在桥梁工程中的应用摘要碳纤维材料用于桥梁维修与加固的技术是近年来发展成熟的一种有效的加固方法。

文通碳纤维加固桥梁的技术特点,粘贴碳纤维片材加固桥梁的应用以及碳纤维布粘贴施工步骤等方面进行分析和探讨。

关键词碳纤维材料;桥梁加固;应用碳纤维布加固修补结构技术是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土构件表面,以达到对结构加固补强的目的。

碳纤维质轻高强、耐腐蚀、抗老化,有着优异的力学性能,用其加固补强混凝土结构施工简单、便捷。

1碳纤维加固桥梁的技术特点1.1优异的物理力学性能碳纤维是以聚丙烯腈或者中间镶沥青纤维为原料经过高温碳化制成有较高的拉伸强度,一般大1800MPa弹性模量较大,一般略大于钢材的弹性模量,大于220GPa,一般在300~640GPa之间;延伸率较小,不大于2%。

在对混凝土桥梁进行加固补强过程中,可以充分利用其高强度、高模量的特点来提高桥梁或其构件的承载力和延性,用于多种形式的结构补强,包括抗弯、抗剪、抗拉,控制裂缝及挠度的扩展,达到高效加固的目的。

1.2耐腐蚀性及耐久性好碳纤维材料的化学性质稳定,不与酸碱盐等化学物质发生反应,天气冷热变化无影响,因而用碳纤维材料加固的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀和耐久性,特别是在腐蚀环境下进行加固更有优势。

1.3粘接材料性能粘结材料的性能是保证碳纤维与混凝土共同合作的关键,它应有足够的刚度与强度,保证碳纤维与混凝土间剪力的传递,同时应用足够的韧性,不会因混凝土开裂导致脆性粘接破坏。

此外应适应现场施工条件,即能在一般条件下短时间内固化,具有适宜的流动性与粘度,固化收缩率小。

1.4适用面广由于碳纤维布是一种柔性材料,可以任意地裁剪,成型方便,所以这种加固技术可以广泛地运用于各种结构类型、各种结构形状和结构的各个部位。

2碳纤维加固技术的基本原理对桥梁进行加固时,需要将碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强片材(单向连续纤维片),再用环氧树脂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上。

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用随着桥梁建设的快速发展和交通运输业的不断发展,桥梁维修养护工作已成为保障交通运输安全和顺畅的重要工作。

碳纤维加固技术在桥梁维修养护中发挥了重要作用,其应用已经得到广泛的认可和应用。

一、碳纤维加固技术的介绍碳纤维加固技术是一种先进的加固方法,它利用高强度的纤维材料对桥梁进行加固。

碳纤维材料是一种高强度、高模量、轻质的新型复合材料,具有很高的刚度和强度,经水浸润后可提高弯曲、剪切和压缩强度,和金属材料相比,碳纤维材料的比强度、比刚度和比重分别高出3倍、7倍和1/4,因此,在桥梁加固维护中有很好的应用前景。

1.梁加固梁加固是碳纤维加固技术在桥梁维护中的主要应用之一。

该技术通过在梁底部和两侧贴补碳纤维片或者碳布进行加固,既能够增加梁的承载能力,又能够提高桥梁的整体刚度和强度。

2.墩柱加固3.桥面板加固桥面板加固是碳纤维加固技术的一种新型应用。

在过去,桥面板维修往往采用传统的混凝土加固方法,该方法成本高、施工周期长。

而碳纤维加固技术可以通过在桥面板表面覆盖碳纤维布或者碳纤维片来进行加固,降低加固成本和安装工期。

1.安全性高碳纤维它是一种高强、轻质、耐腐蚀、不易断裂的新材料,其强度和刚度高于传统的金属材料。

在应用过程中,由于其轻质性,使得在悬浮梁、悬索桥等翼型结构上使用更为安全。

2.施工方便碳纤维加固技术施工可以采用预制构件、膜松模、钉和钉蜡技术等多种现代施工方法来完成。

在施工过程中不需要停车、暂停交通,能够大幅减少施工周期,提高桥梁的维修效率。

3.寿命长根据碳纤维加固法的实践应用经验来看,其方式可以为桥梁增加寿命10至20年。

四、结论为保障桥梁的安全和可靠性,在桥梁的维护过程中,对于各种不同的桥墩或者桥面板,我们可以根据实际情况采用不同的碳纤维加固技术来完成加固工作,让桥梁的使用寿命更长,保障交通流畅,提高城市交通的安全性和可靠性。

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用

试述碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用随着桥梁的不断使用和老化,其结构逐渐出现损坏或破坏的情况。

为了确保桥梁的安全和持续性,必须通过维修和养护来恢复其结构的完整性和强度。

在维修和养护过程中,碳纤维加固技术已经成为一种普遍的应用方式。

碳纤维加固技术是一种典型的复合材料加固技术。

碳纤维具有高强度、轻量化、耐腐蚀、耐疲劳、低热膨胀系数等优点,能够有效地提高被加固物体的承载能力和抗震能力。

碳纤维加固技术的应用范围非常广泛,常用于桥梁、隧道、地下车库、建筑结构和船舶等领域。

在桥梁维修养护中的应用已经得到了广泛的推广和应用。

碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用包括桥墩加固、桥面板加固、桥梁梁单元加固、桥梁桥面铺装加固和桥梁荷载试验加固等。

在这些应用中,碳纤维加固技术的应用可以提高桥梁的承载能力、延长桥梁的使用寿命、提高桥梁的抗震能力、减轻桥梁的自重和维护成本等。

在桥墩加固中,碳纤维加固技术可以有效地增强桥墩的承载能力,提高其抗震能力和抗风能力,同时也可以减轻桥墩的自重。

在桥面板加固中,碳纤维加固技术可以提高桥面板的承载能力和耐久性,并且可以消除结构的裂缝,从而减少车辆通过时的摩擦和震动。

在桥梁梁单元加固中,碳纤维加固技术可以通过在原结构上增加一层或多层碳纤维布料,来提高梁单元的刚度和承载能力,并且可以有效地防止裂纹的发生和扩展。

此外,碳纤维加固技术还可以在桥梁运营时进行桥梁荷载试验加固,以确保桥梁能够承受额定荷载并保持足够的安全性能。

总的来说,碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用非常广泛,能够有效地提高桥梁的安全性和使用寿命。

随着技术的不断发展和创新,碳纤维加固技术将会有更广泛的应用和更好的发展前景。

桥梁加固中的碳纤维加固技术的分析

桥梁加固中的碳纤维加固技术的分析碳纤维也可以称作增强复合材料,简称CFRP。

西方发达国家于1950~2000年期间共同完成了碳纤维的研发制造。

初期重点在航天领域中使用,之后伴随着技术的推进,1980年后在土木工程建设领域里使用,经历了十年的推广其在1990年时发展为建筑领域里的主要建筑原料之一。

这篇文章主要研究了碳纤维加固技术使用于桥梁建筑实施时的具体状况。

一、碳纤维加固技术的基础原理及优越性1.碳纤维加固技术的基础原理对于桥梁建设的加固步骤,应用碳纤维时必须先使用环氧树脂实行浸渍,构成吻合强片原料。

进而利用环氧树脂依照受力方位实行特定的裂隙走向粘贴。

在拉力对构件进行载荷时,利用纤维片的效用来确保裂隙不能顺着受力走向更加裂开。

从而对建筑本体起到了特定的加固效应,还能够确保建筑构造的稳固性。

2.碳纤维加固技术的优越性(1)优良的化学稳定性碳纤维拥有特别优良的防水功能,具体施工程序中还能够体现出此类原料的防酸碱性和隔紫外线功能表现出了极其优良的效果。

对于使用时遇到的各种各样的天气条件,相同地具备对应的优点。

在表层涂上一层防火漆,能够使其具有非常有效的放火作用。

(2)这种材质轻便、强度大碳纤维材质具备分量小、强度大的特征,其对整个建筑物的品质起到了极其重大的作用。

它不仅能够更加简便地进行颜色涂装,并且确保了构造外围不会产生显眼的接痕。

(3)优良的力学特性碳纤维拥有极其优良的力学特性。

它在各种各样的构造的加固使用中都能够提供出极其有效的作用。

特别是它的有效的抗疲劳作用,能够对工程裂隙的整修产生显著作用,抗拉力的测验也获得了比较出色的成绩。

(4)施工程序较简单碳纤维的施工程序较简便,在某些小型工程实施使用时,具备修改简捷、工程期限短等特征。

有关数值表示,使用此类材料能够很大程度地确保减短工程期限,相同工程量的条件下,能够缩减工程期限最少达到24%。

二、碳纤维加固技术的实际步骤为确保其针对工程本体的加固和整修效用,关键必须实行对应的技术措施,以完成对碳纤维的加固实施程序中的标准化。

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碳纤维加固桥梁新技术综述
摘要:碳纤维以其具有极好的比强度和比刚度,优秀的耐腐蚀性已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程,并已逐步形成了碳纤维加固混凝土桥梁的新技术。

就这一新技术的材料特性、施工方法等进行了探讨。

关键词:碳纤维;桥梁加固;粘贴
1 材料的基本特性
碳纤维加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维,单向排列成束,用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布,统称碳纤维片材。

将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面,树脂固化后与原构件形成新的受力复合体,共同工作。

1.1 碳纤维片材
片材碳纤维材料的拉伸强度在2400--3400mpa之间,而普通碳素钢板拉伸强度为240 mpa。

其弹性模量依片材力学性能不同,分成高模量、高强度和中等模量三类。

高模量碳纤维片材的弹性模量较高,但其伸长率较低。

相比之下,碳纤维片材的单位重比钢材低许多,说明碳纤维片材较轻。

碳纤维的化学结构稳定,本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀,有良好的耐寒和耐热性。

1.2 配套树脂类粘结材料
混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料,用于渗透过混凝土表面,促进粘结并形成长期持久界面的基础;油灰,用于填充
整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材;浸渍树脂或粘结树脂,前者用于碳纤维布粘贴,后者用于碳纤维板粘贴。

浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地
结合在一起形成整体共同工作的关键,树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。

就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言,环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能好坏有十分重要的意义,因为这涉及到粘贴工作质量与如何减少桥上正常交通中断时间。

采用专配的环氧树脂材料,在混凝土施工表面温度
10--40℃,粘贴环氧树脂固化时间约15 h以上时,粘贴后可以使用的时间为45min以上。

专配的环氧树脂材料的这一性能完全适合混凝土桥梁的加固工作。

2 碳纤维片材加固桥梁的形式
碳纤维片材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强,其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力,提高构件的刚度及延性。

除此之外,许多室内及现场试验证明,碳纤维片材加固的混凝土构件裂缝宽度发展可以得到控制。

由于碳纤维片材,特别是碳纤维布质量轻且厚度薄,具有一定柔度,在混凝土桥的有关部位加固较灵活。

碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同,当纤维方向与受力向相同时,其拉伸强度最高;当纤维方向与受力方向垂直时,其强度最低。

因此,在采用碳纤维片材进行加固设计中,必须正确掌握纤维的布置方向。

根据混凝土构件加固计算,可以采用连续式粘
贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。

研究表明,分条加固的效果要优于整条布的加固效果。

3 碳纤维加固结构施工特点
碳纤维加固结构技术是利用碳纤维材料的特性,将碳纤维粘贴在结构表面,从而起到对结构的加强作用。

在实际施工过程中,碳纤维既可以单层粘贴也可以多层粘贴,还可以缠绕。

对于各种不同类型的节点、不规则的部位,都可用碳纤维进行加固处理。

在桥梁加固运用中,可粘贴在混凝土梁的顶面或底板上,用以提高梁的挠曲强度和刚度;也可粘贴在梁的腹板上,用以提高其抗剪强度;还可以将碳纤维缠绕在节点部位以满足抗震设计的要求,具有高强高效、施工便捷、周期短等特点。

在碳纤维结构技术应用中,影响加固质量的因素主要有两方面,一是碳纤维材料的抗拉强度,二是粘贴碳纤维材料用粘结剂的剪切强度。

碳纤维和混凝土的粘结质量直接影响加固效果。

加固后,碳纤维与混凝土之间不能有气泡,不能起鼓。

另外,碳纤维布是一种可任意曲折的纤维布材料,施工不受加固长度的影响,适应面广。

以上优点将使碳纤维加固结构技术在国内未来的加固行业中起着越来越重要的作用。

4 碳纤维加固施工工艺特点
4.1 粘贴碳纤维用胶最适宜的温度在20--25℃,视气温高低,适当调整。

如果在冬季施工,应控制其凝固温度在10℃以上。

4.2 加固前应检查待加固构件表面情况,一定要注意粘贴面必须是结构面,对于有较大裂缝及凹陷处,应该用胶泥补平。

4.3 碳纤维加固技术施工速度快,施工工艺简单,尤其是在加固过程中能保证桥梁的正常使用,减少不必要的经济损失。

5 粘贴碳纤维片材加固施工技术
5.1 面层处理
混凝土表面的劣化层必须用砂轮机去除并研磨。

用空气喷嘴、砂轮机与毛刷将待补强区的粉尘及松动物质去除,用水洗净后,必须使其充分干燥。

5.2 断面修复
将混凝土面层的不良部分(例如剥落、孔隙、蜂窝、腐蚀等)清除。

若有钢筋外露情形,必须先做好防蚀处理,再以强度相等或大于混凝土的环氧树脂砂浆材料修补。

裂缝以环氧树脂灌注,裂缝或打除部分若有漏水情形时,应先做好止水、导水处理。

5.3 表面修正
表面平整度凸出部分(小突起等)以切割机或砂轮机将其铲除并使其平滑。

凹陷部分(打除部分)以环氧树脂或树脂砂浆填补。

转角处需研磨至凸角r=20mm(r-曲率半径)以上,凹角则以树脂砂浆填补。

5.4 底层涂料
气温在5℃以下,雨天或rh大于95%时,不可施工。

施工范围的温度、湿度确认后,选用适当的底层涂料。

施工现场空气应十分流通,严禁烟火,并且施工时必须要穿带保护装备。

5.5 碳纤维片材的粘贴
纤维贴片预先以剪刀、刀子依所设计的尺寸大小裁好,依使用量剪裁尺寸,长度在2 m以内最适当。

为防止保管期间的破损,裁剪数量只裁所需使用的数量。

施工面底漆的干燥程度可以指触确认。

底漆施工超过一星期以上时,应以砂轮机磨平。

6 尚待解决的技术关键
6.1材料的开发问题。

尽管国外已有多种定型成熟的碳纤维材料产品,但国内的大规模开发应用不能完全依赖于进口产品,国产化是实现的一个根本条件。

国产的pan基碳纤维强度指标一般在2000--2500mpa之间、弹性模量在2.1 105mpa左右,是有一定保证的,但在预浸料生产及加工成品质量方面仍有较大欠缺,均匀性也较差。

同时,上述单一的性能指标也不可能满足对碳纤维材料多样化的要求。

因此,国内有关材料与建筑的研究、生产与使用单位如何更好协调研究并生产出适合国内市场的碳纤维材料是一个关键问题,也将有很长的路要走。

6.2 碳纤维材料加固修补使用的技术方面问题。

这主要体现为国内相应标准与规程的制订上,尽管国外一些国家已有了较完善的标准规程,但并不适合中国,不能照搬,我们至少还需要做一些关键的试验研究以解决或验证诸如疲劳性、耐久性、延性等方面的技术难题,并尽早制订出我国自己的标准规范与施工指南。

7结语
碳纤维材料的出现和成功应用于土木工程的加固与补强上,使土木工程加固技术研究更上一个台阶。

碳纤维是一种新型建材,因其
质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉强度高而被广泛应用。

碳纤维布加固法亦被视为梁式桥加固补强、提高承载能力,尤其是当高度受限制时的首选加固方法。

参考文献
[1]岳清瑞,陈小兵,牟宏远.碳纤维材料(cfrp)加固修补混凝土结构新技术[j].工业建筑,1998(11):1-5.
[2]李荣,佟晓利,颜子涵.碳纤维材料加固混凝土结构技术应用实践[j].工业建筑,1998(11):11-13.
[3]姜辉,周履.碳纤维加劲塑料在桥梁工程中的应用[j].桥梁建设,1999(3):63-65.。

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