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预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺
预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺
预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺

预应力碳纤维布粘贴混凝土梁的施工工艺


摘要:本文通过介绍普通碳纤维片材粘贴混凝土梁的施工工艺,对比不同之处提出预应力碳纤维片材的粘贴方法以及注意事项,表明预应力碳纤维布虽可大幅度提高梁桥的整体强度和刚度,但是在施工环节较普通碳纤维复杂很多,需要施工人员重点掌握施工技巧。


近些年来,由于在上世纪50~60年代的一些建筑物逐渐到了使用年限,并且一些新兴的建筑和交通设施由于各种原因出现问题,考虑到时间和经济效益的回收比例,原有的拆除新建规划方法不再适用,进而加固再利用体现出及其有益的作用。加固方法很多,例如增大截面构件法,喷射混凝土加固法,体外预应力筋法,粘贴钢板法,粘贴碳纤维布法等等。根据工程实际情况选择方法也不同,不过粘贴碳纤维布方法由于其施工时间段,见效快,费用低,照比传统加固方法优势明显,越来越被很多的工程人员优先选择。

  1 普通碳纤维布(CFRP)粘贴工艺

  随着工程一次次使用和逐渐摸索总结,普通碳纤维布(CFRP)粘贴工艺已经日趋成熟和完善,大致可归结如下施工工艺:

  1.1 施工准备。加固部位放线定位并拟订施工方案和施工计划。

  1.2 混凝土表面处理

  1.2.1 应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层。

  1.2.2 被加固构件表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。并用修复材料将表面修复平整。

  1.2.3 应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。

  1.2.4 表面打磨后,应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除,并保持干燥。

  1.3 配制并涂刷底层树脂

  1.4 粘贴面找平处理

  1.5 碳纤维布剪裁

  1.6 配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂

  1.7 粘贴碳纤维材料

  1.7.1 粘贴碳纤维前应对混凝土表面再次擦拭,确保粘贴面无粉尘。

  1.7.2 混凝土表面涂刷结构胶,必须做到涂刷稳、准、匀的要求,即:稳,刷涂用力适度,尽量不流不坠不掉;准,涂刷不出控制线;匀,涂刷范围内薄厚较一致。

  1.7.3 碳纤维布粘贴时,同样要稳、准、匀,核心要求做到放卷用力适度,使碳纤维布不皱、不折、展延平滑顺畅。

  1.7.4 滚压碳纤布必须从一端向另一端滚压,不宜在一个部位反复滚压揉搓,滚压中让胶渗透纤维布,做到浸润饱满。碳纤维布需要搭接时,必须满足规范要求≥100mm。

  1.7.5 多层粘贴时,应在碳纤维织物表面指触干燥后立即进行下一层的粘贴。如超过40分钟,则应等12小时后,再行涂刷粘结剂粘贴下一层。

  1.8 施工验收

  2 预应力碳纤维布(CFRP)粘贴工艺

  2.1 加固梁体的表面处理。预应力加固梁体的表面处理和普通碳纤维加固对象的处理方式一样,不同之处要求前者更需要仔细打磨,平整度要求更高。

  2.2 涂刷底层和找平层。为了保证碳纤维和加固构件的粘结,需要在表面处理后在二者之间涂刷底胶,底层上若有不平整之处,需用平胶找平。这部分和普通碳纤维加固处理方式一样。

  2.3 张拉预应力碳纤维布。将碳纤维布锚固在张拉机两端,尤其注意校核张拉两端的平整度,这点是及其重要的,也是区别普通碳纤维加固的地方,因为在张拉过程中,两锚固段如果平整度达不到要求,那么在张拉过程中,单向纤维伸长并不是沿着纤维布长度方向伸长,随着张拉的进行,偏差逐渐增大,会导致预应力施加效果大大降低,而且平整度会沿着端部扩展到片材各个部位,平整效果偏差,二次粘贴过程中也会遇到麻烦,例如出现孔隙,负载后剥离破坏等等。所以张拉过程是及其重要的,也是施工过程总重点注意的。

  2.4 制作VFRP。为了在张拉后碳纤维布具有更佳的各向力学传递效果,需要把预先配置好的环氧树脂系胶结剂充分浸透到张拉具上的碳纤维布中,采用湿法将其完全浸透到纤维布中,并后续采用当气温为10℃时,二周后胶结强度稳定。当气温20℃时,一周后胶结强度稳定,其他温度可采用线插法。

  2.5 粘贴预应力碳纤维布。在张拉具逐渐靠近至加固梁体30cm处,将预先配置好的粘结环氧树脂均匀涂抹到梁体和纤维布上表面,在转角和搭接处要多涂一些。当纤维布和梁体完全结合时,用辊子或圆头钢板均匀的将二者裹平,注意方向要一致,受力要均匀有力,力求这一环节不出现气泡,若有气泡产生,用注射器注入树脂,在气泡处局部修补。

  2.6 养护。在加固层外表面进行防护处理,可采用具有防火材料的聚合物水泥砂浆,防护层厚度不小于20mm。

  3 总结

  从普通纤维布的加固工艺和预应力纤维布的加固工艺看出,二者在始末端工艺基本一样,不同之处在于中间处理环节上预应力碳纤维布的加固工艺更为严格,要求更为复杂,尤其在张拉过程中的预应力大小控制、平整度监控等。这是预应力加固工艺的效果关键,各个工程应按照工程实际,配置相应监测仪器,配置专业技术人员进行施工管理,这样预应力碳纤维布加固效果才能控制良好,达到要求。

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