碳纖維布加固技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

碳纖維布加固技巧在水利工程中的利用

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碳纖維資料作為混凝土結(jié)構(gòu)物補(bǔ)強(qiáng)資料的取代品，被普遍利用在高速公路、橋梁及建造物抗震補(bǔ)強(qiáng)中。碳纖維管又稱(chēng)碳素纖維管，也稱(chēng)碳管，碳纖管，是采用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹(shù)脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制過(guò)程中，可以通過(guò)不同的模具生產(chǎn)出各種型材，如：不同規(guī)格的碳纖維圓管，不同規(guī)格的方管，不同規(guī)格的片材，以及其它型材：在制作過(guò)程中也可以包3K進(jìn)行表面包裝美化等等。文中通過(guò)多少個(gè)勝利利用于水利工程的案例，說(shuō)明碳纖維資料在水利工程混凝土加固中存在較高的推廣價(jià)值。
碳纖維布加固技巧最早來(lái)源于德國(guó)、瑞士，在20 世紀(jì)80 年代后期，碳纖維復(fù)合資料被用于加固混凝土結(jié)構(gòu)。
碳纖維復(fù)合資料加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技巧，是將碳素纖維這種高機(jī)能纖維利用于土木工程，利用樹(shù)指類(lèi)資料把碳纖維粘貼于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件名義，形成復(fù)合資料體CFRP，通過(guò)其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的協(xié)同工作，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改良受力機(jī)能的目標(biāo)。碳纖維型材與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。碳纖維型材具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線(xiàn)透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。

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加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所用碳纖維資料，重要為二種，碳纖維與配套樹(shù)脂。其中碳纖維的抗拉強(qiáng)度為建造鋼材的十多少倍，而彈性模量與鋼材相稱(chēng)，某些品種 碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的2 倍以上，且施工機(jī)能與長(zhǎng)久性良好，是一種很好的加固修復(fù)資料；配套樹(shù)指則包含底層樹(shù)脂、整平資料及粘浸樹(shù)脂，前兩者的作用是為了進(jìn)步碳纖維的粘結(jié)品質(zhì)，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土可能形成一個(gè)復(fù)合性整體，并且獨(dú)特工作。
1 板梁構(gòu)件加固中的利用
目前混凝土加固通常采取增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、外粘鋼板加固法、粘貼纖維復(fù)合材加固法等方法。粘貼纖維復(fù)合材法存在強(qiáng)度高、比重輕、長(zhǎng)久耐腐性好、施工便捷、技巧成熟等優(yōu)點(diǎn)。
省永吉縣碾子溝水庫(kù)泄洪洞建于50 年代，泄洪洞洞身長(zhǎng)32.2 m，共3 孔，每孔過(guò)水?dāng)嗝娉叽?.55 m×3.4 m。洞邊墻及底板為鋼筋混凝土U 型槽結(jié)構(gòu)，頂部為鋼筋混凝土T 形梁蓋板。2003 年，水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，因?yàn)橥翂螇雾敿痈吡?.38 m，經(jīng)復(fù)核，泄洪洞洞頂T 形梁配筋不滿(mǎn)意強(qiáng)度請(qǐng)求。通過(guò)盤(pán)算，設(shè)計(jì)采取300 g/m2 碳纖維布粘于全梁底部。碳纖維粘貼采取碳纖維配套樹(shù)脂，具體施工方法如下：
混凝土名義處理，即打磨混凝土名義，去除名義灰漿及蓬松局部，利用吹風(fēng)機(jī)吹去浮灰；配制并涂刷底膠，將底膠按主劑:固化劑，2∶1的比例混淆，攪拌3～5 min，至充分均勻后利用；配制找平膠并對(duì)不平坦處修復(fù)處理；配制并涂刷浸漬膠，將混淆后的浸漬膠涂刷在加固位置，粘貼碳纖維布。
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)對(duì)加固構(gòu)筑物有著杰出的后果，它可能最大限度地保存原來(lái)建造的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不增加構(gòu)筑物的分量，不轉(zhuǎn)變?cè)ㄔ旖Y(jié)構(gòu)的外型，施工速度快且工程造價(jià)低。碾子溝水庫(kù)泄洪洞加固施工僅用時(shí)4 d，投資4 萬(wàn)余元便解決了保險(xiǎn)隱患，目前，泄洪洞運(yùn)行良好。
2 牛腿加固中的利用
三河閘位于洪澤湖東南角，是淮河入江水道的把持口門(mén)，設(shè)計(jì)流量12 000 m3/s。1968 年加固時(shí)在閘身上游側(cè)增設(shè)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的考試門(mén)起吊牛腿127 根。牛腿挑出工作橋面0.625 m，牛腿端部截面尺寸為0.2 m×0.24 m。因?yàn)榕Ｍ冉Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不公道，施工品質(zhì)較差，1998 年起牛腿混凝土呈現(xiàn)破損、剝落、露筋等景象。屢次采取傳統(tǒng)的水泥砂漿方法進(jìn)行修補(bǔ)，但仍有上述景象產(chǎn)生。2004 年7 月，三河閘治理所引進(jìn)碳纖維對(duì)牛腿進(jìn)行了加固。 123456
考試門(mén)起吊牛腿兼有抗剪跟抗彎作用，原結(jié)構(gòu)破壞狀況重要為剪切破壞，局部為受拉筋不足破壞。依據(jù)工程實(shí)際情況，加固時(shí)采取粘貼橫向跟縱向碳纖維布相結(jié)合的方法進(jìn)步牛腿的抗剪跟抗彎?rùn)C(jī)能。即垂直牛腿軸向粘貼全封閉300 g/m2 碳纖維包箍，進(jìn)步牛腿的抗剪機(jī)能；在牛腿頂部沿軸向粘一層同型號(hào)碳纖維布，起抗拉及包箍接頭壓條作用。
應(yīng)用該技巧加固的三河閘考試門(mén)，起吊牛腿抗剪、抗彎?rùn)C(jī)能均得到很大進(jìn)步，抗剪承載力從原來(lái)的43.6 kN，進(jìn)步到140.80 kN，抗彎強(qiáng)度從原來(lái)的42.9 kN·m，進(jìn)步到51 kN·m。
3 水工隧洞加固中的利用
水工隧洞受水流的沖刷、磨損、氣蝕等，隨運(yùn)行時(shí)光的增加，會(huì)呈現(xiàn)裂縫、滲漏、老化等問(wèn)題，重大影響結(jié)構(gòu)的保險(xiǎn)性跟長(zhǎng)久性。傳統(tǒng)的噴混凝土或掛網(wǎng)澆筑混凝土等水工隧洞加固技巧，相稱(chēng)于對(duì)隧洞進(jìn)行二次襯砌，施工難度大、周期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差，且轉(zhuǎn)變了隧洞的過(guò)流斷面，投入利用一段時(shí)光后，又要面臨新的加固問(wèn)題，周而復(fù)始形成惡性輪回。
湖南桃花江的澆灌、發(fā)電引水道由壩內(nèi)管道、壓力隧洞跟鋼筋混凝土壓力管道組成。鋼筋混凝土壓力管道為露天管道，澆灌管直徑為2.4 m，壁厚0.4 m，管長(zhǎng)11.5 m；發(fā)電管直徑為1.75 m，壁厚0.3 m，管長(zhǎng)5.4 m。輸水管道運(yùn)行至今已有30多年，鋼筋混凝土壓力管道混凝土碳化重大，管壁裂縫較多且漏水重大。
修復(fù)加固具體做法是沿鋼筋混凝土發(fā)電管、澆灌管的全長(zhǎng)跟全斷面粘貼碳纖維布跟玻璃纖維布。該工程2002 年12 月15 日動(dòng)工，于2003 年1 月25 日基本竣工。經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行考試，加固后果良好，工程造價(jià)比鋼板襯砌加固降落了30%~40% 。
碳纖維資料在隧洞加固中優(yōu)點(diǎn)十分凸起，重要如下：
可能任意裁剪，加固各種外形的結(jié)構(gòu)。
加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)不須要利用大型加固機(jī)具，工程效力高，施工速度快。
耐腐化、抗?jié)B、抗沖刷。
碳纖維布糙率，低于混凝土名義糙率，在加固段可能增大流量系數(shù)，進(jìn)步管道的過(guò)流才干。
可有效封閉混凝土裂縫，從而延緩或消除裂縫的呈現(xiàn)跟擴(kuò)大。
加固后不轉(zhuǎn)變?cè)袛嗝娴拇笮「庑巍?br>加固后果好，不須要進(jìn)行后期維修，較為經(jīng)濟(jì)。
4 施工中需留神的問(wèn)題
粘帖碳纖維布時(shí)，必須驅(qū)除纖維絲內(nèi)的空氣，使碳纖維布名義平坦。當(dāng)呈現(xiàn)空鼓且面積少于100 cm2 時(shí)，采取針管注漿方法填實(shí)空鼓；空鼓面積超過(guò)100 cm2 時(shí)，應(yīng)切除后從新粘貼。
碳纖維布粘貼時(shí)需搭接的，搭接長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)意標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，個(gè)別應(yīng)不小于10 cm。
粘貼碳纖維布時(shí)一定要依據(jù)碳纖維所起作用，抉擇正確的纖維方向。
碳纖維布為導(dǎo)電資料，施工時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的有效維護(hù)辦法。
后續(xù)施工不得破壞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的碳纖維，不得湊近碳纖維焊接、烘烤。
5 結(jié)語(yǔ)
碳纖維加固重要用于加固受拉、受剪、拉彎的鋼筋混凝土構(gòu)件，且實(shí)際已十分成熟，相應(yīng)盤(pán)算可依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50367-2006及《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技巧規(guī)程》。 內(nèi)容來(lái)自123456
碳纖維資料誠(chéng)然存在十分凸起的優(yōu)點(diǎn)，但也要留神以下多少個(gè)問(wèn)題，一是進(jìn)口碳纖維布產(chǎn)品價(jià)格比較昂貴，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的品質(zhì)機(jī)能還存在著一定的問(wèn)題。例如資料的勻質(zhì)性較差導(dǎo)致受力不均，碳纖維片預(yù)浸樹(shù)脂含量過(guò)高，碳纖維斷絲率過(guò)高，樹(shù)脂品質(zhì)也欠佳，這些都影響補(bǔ)強(qiáng)品質(zhì)；二是對(duì)一些特別構(gòu)件，加固實(shí)際還不成熟。