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桥梁养护中,碳纤维加固补强施工技术

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2019-08-16 11:11:18    点击数:-   【
碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究,始于80年代美、日等发达国家,在90年代初国家开始重点发展碳纤维投产及应用,在建筑加固方面,碳纤维应用也越来越广泛。

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实践可知,碳纤维材料的综合性能比较强,耐久性强且重量比较轻,是当前应用比较广泛的一种裂缝处理材料,抗拉强度是同等尺寸的钢板的7 ~ 10 倍,所以该材料很多情况下都应用钢结构、混凝土结构中,可以全面提升结构综合性能。

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某桥梁工程方案中有125 榀30 m 预制T 梁,其中 75 榀中梁,50 榀边梁,全部应用 C50 混凝土制作而成。2008 年5 月6 日,经过专业人员检查之后发现,其预制T 梁在横向、纵向均存在有裂缝问题,经过检查之后其主要造成因素如下。

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(1) 该工程所在地区的5 月份温度变化非常明显,甚至可以从10 ℃ 直接升温至30 ℃ 以上。由于气温变化较大,很多情况下都来不及进行混凝土配合比例的调整,而沿用冬季的配比参数,这使得其出现严重水化热而造成开裂问题;


(2) 预制场设置在山谷的中间位置,风进入到该空间中会出现速度变快的情况,建筑结构表面的水份会被蒸发,从而使其存在表面张力而造成开裂。


桥梁结构中一旦出现裂缝问题,则会产生一定的安全问题,同时还会缩短桥梁使用寿命。因此,施工人员需要对该病害有足够的认识,同时还要对结构性能进行检测。为了确保桥梁工程的质量可以达到规定的要求,需要总结出切实可行的加固施工方案。


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加固补强的主要方法







桥梁加固设计方案需要经过业主、设计单位、监理单位以及施工单位进行商议确定之后才能实施,对于已经存在严重病害的30 mT 梁来实施加固处理,总计13 榀,根据工程的具体情况,选择使用灌浆法与碳纤维加固的方式,对整个部分进行加固处理,具体的流程如下所示。

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(1) 裂缝封闭处理

裂缝宽度不足 0.10mm的未贯穿裂缝,使用环氧树脂砂浆材料进行填充。主要施工方法: 在裂缝位置上使用工具将其开成“V”形槽,顶部尺寸为15 ~ 20 mm,深度为 20 mm 左右

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环氧树脂砂浆封闭示意图


湿度超过6% 的裂缝位置应该使用碘钨灯,或者热吹风的方式进行干燥处理,然后再使用钢丝刷将该位置的杂质清理干净,保证内部的清洁性达标,将槽两侧15 ~ 25 mm 裂缝内的杂质清除干净,并且使其保持干燥。


封缝开始前需要在“V”形槽面上涂刷厚度为1 ~ 2 mm 的环氧树脂溶液,保证表面的均匀性,不能存在有皱纹和气泡的现象。


选择采用环氧树脂溶液对裂缝所在位置进行封闭处理,砂浆材料的配比材料以及配合比例要按照下表 来进行,拌和顺序要与设计方案保持一致。


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(2) 压力灌浆法

对于裂缝宽度超过 0. 10 mm 或者是形成了贯穿裂缝的情况,需要应用压力灌浆方法,对裂缝位置进行填筑施工。


1、工艺流程: 

开槽→湿缝干燥处理→埋设灌浆嘴→清理杂质清扫灰尘→裂缝清洗→刷底料→固化→水泥砂浆封闭→检查密封性→配比溶液→ 灌浆→封口结束→检查。


 2、主要施工要点: 

开槽施工的方法要与上述的工艺过程相同,同时还要确保整个结构部分的清洁性和干燥性达标。

      

灌浆嘴的埋设需要在合理的位置上,并且按照施工要求来埋设灌浆嘴。

       

对于裂缝位置的施工处理,在周边的位置上涂抹一层1 mm 左右厚度的环氧胶泥材料,将灌浆嘴骑缝粘贴到制定的位置上。

     

运用钢丝刷将表层的杂质清理干净,并且还要保证该位置的干燥性达标。


封缝时需要在开槽表面上涂抹一层厚度为1 ~ 2 mm 环氧树脂浆液材料,涂抹均匀,且不能存在有任何的气泡和皱纹的现象。

密封检查: 封闭施工结束之后,需要应用压力试漏方法检查其密封性。试漏需要材料的强度达到一定的数据之后才能实施。试漏过程中,需要在前端裂缝位置上铺撒一层肥皂水,然后在灌嘴处通入压缩空气,发现有气泡溢出的位置上要进行一定的填补施工。


配制浆液: 浆液的配比需要合理的确定技术参数,一次配备的浆液量要按照凝固时间和进浆速度来确定,具体施工工序如下所示。


  • 灌浆开始之前应该检查机械设备是否满足要求,确保其能够正常应用,将所有灌浆嘴阀门开启,通入压缩空气吹净;

  • 单孔灌浆施工,从一侧灌入到另一侧;

  • 灌浆时需要从下一个排气最排出,然后将转芯阀关闭,同时要根据具体的施工工序来进行。灌浆施工应该确保其压力保持恒定,其压力一般为0. 2 MPa;

  • 灌浆过程中吸收率低于 0.1 L / min,然后继续压注几分钟即可停止施工,将进浆嘴的转芯阀门关闭;

  • 灌浆完成之后,将管道拆除掉,并且清洗。

  • 封口处理: 裂缝处的灌浆符合初凝要求之后,将灌浆嘴拆除掉,然后应用环氧树脂封闭。


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(3)粘贴碳纤维

根据工程的具体要求,加固的纤维材料选择使用 300 g / m2 ,厚度 0.167mm 的碳纤维布,确保其各项技术参数都能够达到要求。结构胶要选择能够与碳纤维材料符合要求的产品,达到国家标准的规定,并且材料都具有质量证明文件,以确保材料质量达标。


 1、施工工艺: 表面清理→底部涂抹树脂材料→表面找平→粘贴碳纤维布→封闭施工。


 2、主要施工方法: 裂纹位置需要经过表面封浆和灌浆施工,同时将表层找平处理,确保其干燥性与清洁性都能够满足要求,然后再涂抹树脂材料。


底层树脂材料需要按照规定的要求进行配比制作,然后应用滚筒刷或者毛刷均匀涂抹在结构表面,厚为 0.4mm,同时还要保证平整及均匀性。


混凝土表面如果存在不平整的现象,则要应用刮刀进行整平处理,拐角位置要处理成为平滑的圆弧结构,半径要大于20 mm。


碳纤维布的粘贴要指定在具体的位置上,然后应用滚筒进行表面碾压,确保其内部不会存在有气泡等问题,且不能损坏碳纤维布材料。

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如果裂缝位置已经延伸到马蹄或者是翼缘的位置上,碳纤维长度和宽度都要按照具体的情况适当的延伸,对存在有腹板和肋板根部的位置上的贯穿裂缝形式,肋板的横向位置上所应用的碳纤维材料可以适当的减小15 cm。


施工中要尽量的保持碳纤维材料交错布置,粘贴的时候要尽量的避开障碍物,如果因为障碍物不得不中断时,在根部要进行适当的处理。

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结束语


桥梁工程是我国非常重要的交通基础设施,在实际使用中需要加大保养和维修力度,采取更为有利的管理措施,组织人员进行定期的检查,如果存在任何的裂缝等病害就要采取措施来处理,严格执行施工工艺,有效的防止桥梁工程应用中发生严重的交通事故。  


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