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[ 关键词] 碳纤维布 ; 300克碳纤维布；200g碳纤维布；碳纤维复合材；碳纤维胶；化学灌浆 ; 混凝土裂缝加固修复；
©有病害的混凝土结构工程都有不同程度的裂缝 , 只是裂缝的部位、多少、 大小 (长、宽、深 )不同而已 , 这给整体安全性带来不同程 度的危害。因此 , 对混凝土中的裂缝进行修复加固是非常必要的。过去 , 为了修复加固混凝土中的裂缝 , 多采 用化学注浆法或水泥注浆法及粘钢法等其它修复加固措施 , 现在随着碳纤维技术的应用而变得很容易 , 而且对结构进行封闭 , 能达到良好的防水、防腐效果 , 因此采用化学灌浆和碳纤维布综合技术修复加固混凝土中的裂缝是非常适用的方法。因为对裂缝进行化学灌浆处理可以恢复完整性 , 而用碳纤维布进行修复加固可以减小缝端的应力 , 并防止裂缝的进一步发展。
1 化学灌浆法处理裂缝
首先采用改性环氧灌浆材料对裂缝修补 , 它起修补和封闭裂缝作用 , 确保裂缝内部钢筋不受腐蚀。
( 1) 裂缝灌浆及其施工工艺
①改性灌装材料。改性灌浆材料是以环氧树脂及其它聚合物相互贯穿而链锁形成的交织网络聚合物。它不但具有环氧树脂强度高、收缩小、黏接力性能好及化学稳定性好等优点 , 而且克服了其黏度大、可灌性差的缺点 , 适合满足细裂缝尤其是深层裂缝的灌浆要求 , 而且浆液不含任何溶剂。
②裂缝灌浆的施工工艺。清缝。用钢丝刷等工具 , 清除裂缝表面的尘土、浮渣、松散层及污物等 , 然后再用刷子蘸酒精、甲苯等溶液清洗混凝土表面 , 并保持清洁、干燥。埋设灌浆盒布盒间距视裂缝宽度而定 , 一般为 800~ 1 000 mm, 灌浆盒的位置应设在裂缝端部、裂缝交叉处和 裂缝较宽处。贯穿裂缝的构件两个侧面都应布灌浆盒。封缝。采用环氧树脂胶泥封闭 , 抹胶泥时应防止产生小孔和气泡 , 尽量使刮面平整 , 保证裂缝封闭可靠。浆液配制。按浆液的凝固时间和进浆速度来确定浆液一次的配备数量。灌浆。在充分作好裂缝表面处理准备工序的基础上 ,便可自下而上 , 先一面再另一面地对裂缝进行灌浆。灌浆 时需注意压力表的变化 , 使压力保持在 0.2~0.4 MPa。若 压力微微下降 , 说明正在进浆 ; 若压力有超过 0.4 MPa 的趋势 , 则说明已经灌满 , 需换灌浆嘴。对于贯穿裂缝的较 薄结构 (结构灌浆厚度小于 l m), 灌浆时若浆液从上面嘴 中漏出 , 说明已经灌满 , 可换灌浆嘴。每个嘴子浆液注满 后 , 要立即套封胶皮管 , 以防浆液漏出。
2 碳纤维补强加固施工工艺和步骤
( 1) 碳纤维及碳纤维加固的特点 碳纤维适用面广 , 不仅具有良好的可塑性 , 而且能很好地适用于曲面和不规则形状的结构物 ; 重量轻、密度小 , 基本不增加结构自重 , 施工便捷、工作效率高、不需大 型施工机械 ; 具有极强的耐腐蚀性及耐久性 ; 加固施工时无需螺栓和铆钉固定 , 对现有结构扰动小 , 不会影响现有结构的整体性 , 而且防水性能强 ; 综合造价相对较低 ; 轴向抗拉强度比普通碳素钢大十几倍 ; 在修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构强度和构件承载力及延性 , 改善其受力性能 , 达到高效加固修补的目的。所以 , 碳纤维材料在混凝土结构加固工程中得到了广泛应用。碳纤维材料是柔性的 , 即使被加固结构的表面不是非常平整 , 也可以达到99%的有效粘贴率 , 或即使粘贴后 发现表面局部有气泡 , 也很容易修补 , 只要用注射器将树脂注入气泡中 , 将空气排除就可以了 , 能确保加固施工质量效果。过去 , 为了修复加固混凝土坝中的裂缝 , 多采用 粘钢法、化学注浆法或水泥注浆法及其它加固等措施 , 现在随着碳纤维技术的应用而变得很容易 , 而且对结构进行封闭 , 能达到良好的防水、防腐效果 , 因此采用碳纤维修复加固混凝土坝中的裂缝是非常适用的方法。
( 2) 碳纤维加固施工工艺 施工准备。施工前 , 要考虑加固结构物状态、环境等 ,然后制定施工计划 , 作必要准备。底层 (面层 )处理及温度要求。用砂轮机或磨机将混凝土表面劣化层除去 , 并清除粉尘和松动物质 , 确保其充分干燥 , 表面平整度要达到 5 mm/ m2 时 , 凸角部位需磨成半径大于 20 mm 以上的圆弧角 , 以免造成应力集中而 降低补强效果 ; 凹角部位需使用环氧树脂砂浆修整 , 使其凹面成曲线平滑状 ; 有裂缝时 , 应先以适当方法进行密封和灌缝 ; 现场施工温度要大于 5℃; 打磨基层清理干净后 ,方可进行下一道工序。预涂底胶。预涂底胶可提高混凝土表面强度 , 提高混凝土主体和环氧树脂粘贴性能。用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表层 , 厚度不超过 0.4 mm, 不得流淌或漏测 , 待约 3~12 h 树脂表面指触感觉干燥时 , 即可进行下一 步工序施工。找平处理。混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整, 且不应有棱角 , 转角处应用找平胶将其修补成光滑的圆弧 (R= 20 mm); 如果粘脂施工面产生气泡时 , 待粘脂 (干燥)固化后 , 用砂纸或电动砂轮等工具将气泡部分去掉 , 并整平。
( 3)粘贴碳纤维。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布 , 要保持纤维布干净 , 且不能随意弯折 ; 涂刷粘贴胶前必须用手指确认底胶已干 ; 用滚筒毛刷把粘贴胶均匀地涂在碳纤维布上 , 应避免粘贴胶过多导致纤维滑移以及扭曲或粘贴胶不足导致含浸不足降低碳纤维粘贴性 ; 碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于 100 mm, 配置浸渍树脂并用滚筒刷均匀涂抹所要粘贴的部位 , 粘贴上碳纤维布以后用特制光滑滚子沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布表面 , 以除去气泡 , 使碳纤维布浸透胶料。
( 4)养护。碳纤维布粘贴后 , 应施作保护层以防止火烧或 撞击造成补强材料之损坏。然而 , 碳纤维贴覆所用之树脂 与水泥砂浆材料并不相容 , 故水泥砂浆不易附着于碳纤维表面。因此 , 在补强完成后表面再涂刷树脂 , 洒上细石 ,待干燥后即有粗糙表面可供施作水泥砂浆。
( 5)质量要求。工程验收时必须有碳纤维布和配套胶生产厂家所提供的材料检验证明 ; 每一道工序结束均应按 工艺要求进行检查 , 并做好相关的验收记录 , 如出现质量问题 , 应立即返工 ; 施工结束后 , 现场验收应以评定碳纤维布和混凝土之间的粘贴质量为主 , 用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面 , 以回音判断粘结效果。如出现空鼓等 粘贴不密实的现象 , 应采用针管注胶的方法进行修补。粘结面积如少于 90%, 则判定粘结无效 , 必须重新施工 ; 严格控制施工现场的温度和湿度 , 施工温度在 5~35℃范围 内 , 相对湿度不大于 70%。
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