红鹰彩票欢迎您的到来!

红鹰彩票

专注桥梁碳纤维布加固20年,桥梁的加固专家

TEL:18271460629(微信同号)

QQ:838889979 联系人:潘经理

首页banner

碳纤维布加固桥梁的工艺和技术要点

引言 “十二五”期间,交通运输部全面启动农村公路危 桥改造加固工程,安徽省委、省政府更是将该项工程 列入33项民生工程。但由于农村公路桥梁的建设资 金都十分有限,不可能对技术状况差的桥梁均进行拆 除重建。实践证明,采用适当的维修加固技术措施, 对恢复和提高公路旧桥的使用功能和承载能力,延长 桥梁的使用寿命,以满足现代交通运输的需要是可行 的。国内旧桥维修加固或改造的经验表明,一般情况 下,桥梁的加固维修费用约为新建桥梁费用的5%~ 30%。本文结合潜山县鲁坦河桥加固实例,对碳纤维 布加固工艺和技术要点进行全面介绍和分析。


1 老桥概况及加固方案 鲁坦河桥设计荷载等级为公路-Ⅱ级,上部结构 为3×20m的钢筋混凝土T形梁桥,下部结构为双 柱式桥墩(台)、灌注桩基础,全长66.04m。桥梁建 成通车数年,由于长期受过往运输砂石材料的超载车 辆作用,致使梁肋较多范围均出现粗细不一细裂纹, 主梁端约5.0m 范围内产生多条宽度大于0.2mm 以上斜裂缝。 加固方案:① 对宽度小于0.2mm 的裂缝采用 环氧树脂封闭。② 对宽度大于0.2mm的裂缝采用 环氧树脂灌缝处理。③ 裂缝胀裂脱落,钢筋锈蚀的 则凿除混凝土进行修补。④ 清理包括病害在内的粘 贴部位,粘贴碳纤维布加固。 2 材料性能及施工技术 2.1 选购原材料 2.1.1 碳纤维布加固 (1)性能指标:必须选用安全性、耐久性好,厚度 不小于0.167mm,单位面积在200~300g/m2 之间 的小丝束聚丙烯腈基(PAN 基)纤维,不得使用大丝 束纤维、沥青基(PITCH)碳纤维或粘胶基(RAYON) 碳纤维[1]。 (2)纤维排列方向:优选单向、慎选双向、禁选多 向纤维布。纤维复合材料技术要求,见表1所列。 表1 纤维复合材料技术要求 纤维类别 抗拉强度标准值 /MPa 弹性模量 /MPa 伸长率 /(%) 弯曲强度 /MPa 纤维复合材料-混凝土 正拉粘结强度/MPa 层间剪切 强度/MPa CFRP-1-300-600Ⅰ级≥3 500 ≥2.4×105 ≥1.7 ≥700 ≥2.5且为混凝土内聚破坏≥45 2.1.2 粘贴CFRP用胶粘剂 (1)粘结胶应有足够的刚度和强度保证碳纤维 与混凝土间剪力的传递,同时应有足够的韧性,不会 因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。 (2)由于旧桥加固均在野外,粘结胶能在一般气 候条件下固化,且固化时间合适(一般保证有3h左 右),对组分含量不敏感,具有适宜的流动性和粘度, 固化收缩率小。 建造技术 J I程东文:碳纤维布加固桥梁的工艺和技术要点  A N Z A O J I S H U 《工程与建设》 2013年第27卷第4期 5 55 (3)桥梁加固用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶粘 剂所采用的底胶与修补胶应与之相适配。密度应在 1 100~1 700kg/m3之间,并具有良好的耐久性能, 特别是耐湿热老化性能。不得采用不饱和聚酯树脂、 醇酸树脂。 (4)混凝土桥梁加固用胶粘剂应进行毒性检验; 不得使用乙二胺作为固化剂;不得在其中掺入挥发性 有害溶剂和非反应性稀释剂。


(5)表层树脂性能指标,正拉粘结强度≥2.5 MPa,且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值。浸渍 树脂的性能指标,见表2所列。 表2 浸渍树脂的性能指标 性能项目性能指标 拉伸剪切强度/MPa ≥10 拉伸强度/MPa ≥30 压缩强度/MPa ≥70 弯曲强度/MPa ≥40 弹性模量/MPa ≥1 500 伸长率/(%) ≥1.5 2.1.3 裂缝修补胶,聚合物水泥注浆料 (1)修补用料性能指标:浆液粘度小,渗透性、可 灌性好;固化后收缩性小,固化时间可调节,灌浆工艺 方便,固化后无有害化学物质残留。 (2)修补材料性能及试验方法。可灌注性:现场 试验,灌注固化后钻芯取样检验。若仅用于表面封闭 修补时,可以不做此项检验。注浆效果:修补胶达到 7d固化期时,钻芯取样检验,观察混凝土界面的粘 结情况及饱满程度;芯样采用劈裂抗拉强度测定方 法,沿裂缝方向施加劈力,要求破坏发生在混凝土部 分(内聚破坏),或者发生在界面上的破坏面积小于破 坏面总面积的15%。 2.1.4 实验项目 (1)抗拉强度标准值。 (2)纤维复合材料与混凝土正拉粘结强度(侧 贴、仰贴条件)。


(3)层间剪切强度。 (4)注意事项:① 纤维与胶粘剂“配伍”问题,直 接关系到加固的成败;进场前须进行安全性和适配 性试验。② 施工过程中如果纤维或胶粘剂发生改 变,须重新进行安全性和适配性试验。③ 配胶:称量 准确;拌和均匀;搅拌方向一致;超过可使用时间不得 再用。 2.2 施工工艺及要点 2.2.1 工前准备 施工前应做好桥位区域管线调查,作业现场要设 置交通标志,并设专人负责维持交通,并取得相关部 门的配合。作业人员须系安全带和戴安全帽[2]。 2.2.2 支架搭设 根据基础的情况,采用换填、碾压、夯实等方法处 理,确保地基承载力达到设计要求。 严格进行钢管、扣件的质量检查,有裂缝、严重锈 蚀、薄壁、变形的严禁使用。 支架总体构造和细部构造均应设置成几何不变 体系;支架立杆之间应根据其受力要求和结构特点设 置水平和斜向等支撑连接杆件,增强支架的整体刚度 和稳定性。当采用碗扣式脚手架材料作支架时,还应 根据支架所承受实际荷载选择立杆的间距和布距。 底层必须设置距地面高度应小于或等于350mm 的 纵、横向扫地杆,应错开布置在立杆的两侧,以减少立 杆偏心受载情况。立杆间距大于1.5m 时,应在拐 角处设置通高的专用斜杆,中间剪力撑宜与立杆同步 搭设,剪刀撑斜杆与地面的夹角应在45°~60° 之间[3]。 2.2.3 底层处理 对梁(板)体构件混凝土面层的不良部分(例如剥 落、孔隙、蜂窝、麻面、腐蚀等)清除干净至结构密实 部分。 表面凸出部分(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 脂补齐或树脂砂浆填补。 转角处需研磨至凸角R≥25mm(R 为曲率半 径)以上,凹角则以树脂砂浆填补成圆弧倒角。用空 气喷嘴、砂轮机与毛刷将待补强区的粉尘及松动物质 去除并研磨,用水洗净后,必须使其充分干燥。 若有钢筋外露情形,必须先做好防蚀处理,再以 强度相等或大于原混凝土的环氧树脂砂浆材料修补, 修复到原表面的平整度。


2.2.4 修补裂缝 根据裂缝性质,随宽度、深度不同选择不同处理 方法。修补前要对修补部位的裂缝情况进行详细的 检查、记录和标注,绘制裂缝分布图,以便对结构受损 部位的所有裂缝做好定量和定性的分析[4]。据此进 行有关灌浆材料的配量、埋嘴、灌浆等方面具体计划 和安排。 建造技术 J I A N Z A O J I S H U 程东文:碳纤维布加固桥梁的工艺和技术要点 5 56 《工程与建设》 2013年第27卷第4期 (1)当宽度小于0.2mm 的裂缝采用环氧树脂 封闭。先在裂缝上口凿一V型槽,宽约10~20mm, 深约5mm,槽面应尽量平整;用钢丝刷或竹刷刷清 缝口并凿除其浮渣;手持皮老虎吹清缝内灰砂,用红 外线灯烘干混凝土表面,裂缝外宜用蘸有丙酮的纱头 洗擦一遍,保持槽内混凝土面无灰尘、油渍;在裂缝四 周涂一层环氧浆液,尽可能让环氧浆液渗入细裂中; 最后嵌入环氧砂浆,用刮刀使其平面与原混凝土面齐 平;加强环氧砂浆养护的温度控制,并防止受潮、受 振,待环氧砂浆硬化后即可。 (2)对宽度大于0.2mm的裂缝采用环氧树脂 灌缝处理,其处理方法可分为:凿槽法、钻孔法(鲁坦 河桥采用凿槽法),流程为: 首先对于混凝土构件上较宽(大于0.2mm)的 裂缝,应沿裂缝用钢钎或风镐凿成“V”形槽,槽宽与 槽深可根据裂缝深度和有利于封缝来确定。凿槽时 是沿裂缝打开,再向两侧加宽,凿完后用钢丝刷和压 缩空气清除槽内碎屑、浮尘、并用丙酮擦干表面。 用灰刀在底盘上抹一层厚约1mm的环氧胶泥, 将灌浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置上,注意在 一条裂缝上必须有进浆嘴、排气嘴、出浆嘴。 当灌浆嘴埋设牢固后,必须把其余裂缝全部封 闭,进行封缝或堵漏处理。封缝的方法是:先在V形 槽面上,人工用毛刷涂刷一层厚约1~2mm 的环氧 树脂基液,保证涂刷平整均匀,不出现气泡和波皱,再 用水泥砂浆嵌塞封闭。待封缝胶泥或水泥砂浆达到 一定强度后,应进行压气试漏检测,以检查封缝的密 闭效果。 试漏前沿封缝周边涂刷肥皂水,然后从灌浆嘴向 裂缝中充压缩空气,检查是否有漏气的地方。用一个 嘴充气,其他嘴临时封好。试气压力可比灌浆压力略 大0.1~0.2MPa,对漏气的部位进行补封至不漏为 止。浆液配制应严格按照所采用的灌缝胶粘材料的 配比及配制方法进行。一次配制浆液的数量,应以浆 液的凝固时间和进浆速度来确定。 灌浆是压力灌浆修补施工的关键工序,其要点如 下:灌浆机具、器具及管子在灌浆前应进行检查,合乎 要求后方可使用。接通管路,打开所有灌浆嘴上的阀 门,用压缩空气将孔道及裂缝吹干净;根据裂缝区域 大小,可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝 上灌浆,可由一端到另一端;灌浆时,应待下一个排气 嘴出浆时立即关闭转芯阀,并按顺序进行。化学浆液 的灌浆压力可采用0.2MPa,水泥浆液的灌浆压力可 采用0.4~0.8MPa,压力应逐渐升高,防止骤然加 压[5]。灌浆停止的标志为吸浆率小于0.1L/min,再 继续压注几分钟即可停止灌浆,关掉进浆嘴上的转芯 阀门;灌浆结束后,应立即拆除管道,并洗干净,化学 灌浆用丙酮冲洗管道和设备。 待缝内浆液达到初凝而不外流时,可拆下灌浆 嘴,再用环氧树脂胶泥或渗入水泥的灌浆液把灌浆嘴 处抹平封口;灌浆结束后,应检查灌缝质量和效果,发 现缺陷应及时修补,确保裂缝灌浆的修补质量。


2.2.5 涂刷底胶 将主剂和硬化剂依所规定的配比放置于拌和桶 中,使用电动搅拌机,使其均匀混合(约2min)。一 次的拌和量为在可使用时间内的施工量,超过可使用 时间的材料,不可使用。 以毛刷滚轮均匀涂布,依现场状况决定是否涂布 第二道(初干之后)。涂布量随施工面的方向及粗糙 的程度有所变化。 施工现场空气应十分流通,严禁烟火。施工时必 须要穿戴保护装置(如口罩、护目镜及橡皮手套)。 2.2.6 粘贴碳纤维布加固 碳纤维布加固切口横向用宽胶带纸粘贴固定,在宽胶 带纸正中位置进行裁切。 为防止保管期间内的破损,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。底漆超 过一星期以上时,应以砂轮机磨平。 调配、搅拌粘贴环氧树脂(按1∶2比例),用毛刷 滚轮均匀涂布在底漆上,转角部分要多涂一些。 在确定所贴部位无误后,将裁剪好的碳纤维布加固卷 成桶状,由一端向另一端粘贴。用特制滚轮和橡皮刮 刀顺着纤维方向用力推平,使树脂浸透并去除气泡, 纤维(长向)方向的搭接长度至少要留10cm,短向则 可不留;禁止刮刀、滚轮在纤维横向赶压。 两层以上强化纤维相叠贴时,应内短外长,截断 点之间要留一定距离,以免端头锚固传力在混凝土基 层表面处形成叠加,造成粘结失效[6]。 粘贴后放置30min,若纤维有浮出或脱线情形 发生时,以滚轮或橡皮刮刀压平修正。 涂刷面层用滚筒刷在碳纤维表面均匀涂抹面胶, 使碳纤维充分被浸润。涂刷后滚轮沿纤维方向滚压 2~3次,使纤维内部浸透粘结胶,但不得将已粘好的 建造技术 J I程东文:碳纤维布加固桥梁的工艺和技术要点  A N Z A O J I S H U 《工程与建设》 2013年第27卷第4期 5 57 碳纤维布加固卷起。 2.2.7 养护 纤维加固施工完成后,待确认指触干燥后,应用 塑胶布覆盖,以防止雨淋及砂、灰尘等附着其上,同时 也应注意覆盖布不要碰触到施工面。 碳纤维布加固粘贴后达到设计强度所需的自然养护 时间:平均气温在10℃以下,需要14d;平均气温在 10℃以上20℃以下时,需要7~14d;平均气温在 20℃以上,需要7d[7]。 2.2.8 涂刷表层防护 为增加外观效果,树脂初期固化后可根据业主需 要色彩和质量,按照相关标准和施工规范,在其表面 涂刷耐紫外线涂层或与原混凝土颜色相近的涂层[8]。


2.2.9检验与验收 碳纤维实际粘贴面积不应小于设计面积,位置偏 差不应大于10mm;碳纤维与混凝土之间的粘结质量, 可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法进行 检查,总有效粘贴面积不应低于95%。当碳纤维布加固的 空鼓面积不大于10 000mm2,可采用针管注胶的方法 进行修补;当碳纤维布加固的空鼓面积大于10 000mm2,宜 将空鼓部位的碳纤维布加固切除,重新搭接贴上等量的碳 纤维布,搭接长度不应小于200mm[9]。 钻取芯样,取样部位由设计单位确定;取样数量 按裂缝注射或注浆的分区确定,每区≥2个芯样;芯 样骑缝钻取,避开内部钢筋;芯样直径≥50mm;取芯 孔洞立即用强度高一等级的小石子混凝土填实。 3 结束语 粘贴碳纤维布加固法就是用环氧树脂类化学胶 配制的或专用的粘结材料将碳纤维布加固粘贴于被加固 构件的表面,以提高构件的抗弯、抗剪承载力以及受 压构件的轴向抗压承载力。其工艺简单,无需大型设 备、模板、夹具等,操作简单易行,施工工期短[10];同 时具有不增加自重、不增加断面尺寸、对原结构不损 伤、耐腐蚀等优点。碳纤维布加固粘贴在梁(板)体表面, 不仅封闭了裂缝,还约束了混凝土裂缝的产生和发 展,提高构件的整体刚度。适用于配筋率偏低、钢筋 锈蚀严重以及承载力提高幅度要求不大、斜截面抗剪 不足时的小型构件(如跨径小的梁或板),应力复杂部 位(如箱梁腹板)以及包柱(使受压柱形成约束混凝 土,其作用机理类似箍筋)等。不适用于素混凝土构 件,包括配筋率不符合文献[11]最小配筋率构造要求 的构件的加固。 〔参考文献〕 [1] JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S]. [2] JTG H30-2004,公路养护安全作业规程[S]. [3] JTG/T J50-2011,公路桥涵施工技术规范[S]. [4] JTG/T J23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S]. [5] 程华龙,程东文.农村公路主要病害防治技术指南[M].合肥:合 肥工业大学出版社,2012. [6] CECS 146-2003,碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程 [S]. [7] 孟玉平,于 涛.碳纤维布加固桥梁施工工艺[J].公路交通科技 (应用技术版),2011(3):98-100. [8] 张靖育,朱金国.头巾滩大桥碳纤维耐久性加固[J].安徽建筑, 2010(3):99. [9]


曹文斌.碳纤维布加固补强技术在桥梁加固工程中的应用[J].山西 建筑,2009(20):339. [10] 任振华.碳纤维加固桥梁技术实用研究[J].价值工程,2011 (19):68. [11] JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范[S]. (上接第553页) 避免的缺点。调查研究,分析原因,总结经验,判断一 些裂缝的容许限度,并提出了一套行之有效的措施。 现在,已经完全能够防治有害裂缝的出现,在双曲拱 桥上部构造的设计中,必须充分吸取这些经验。 〔参考文献〕 [1] JTG D61-2005,公路圬工桥涵设计规范[S]. [2] 沈火金.关于防治双曲拱桥裂纹的探讨[J].工程技术,2012(1): 30-31. [3] 任锦夫.双曲拱桥裂纹的产生与预防[J].市政建设,2011(5):28-34. [4] 谭仲展.浅谈双曲拱桥腹拱裂缝成因及处理措施[J].交通世 界,2012(10):28-34. [5] 李青宁,江永跃,尹海军.东风双曲拱桥病害检测与加固[J].四 川建筑科学研究,2011(2):63. [6] 李竣岭,代宇勇.双曲拱桥病害原因及加固方法[J].硅谷,2009 (6):142-143. [7] 张冠华.双曲拱桥结构特殊病害加固处理方法[J].公路交通科 技(应用技术版),2008(9):95-96. [8] 王 琳.谈双曲拱桥病害分析和加固途径[J].北方交通,2010 (3):39-40. [9] 张保兴.大型双曲拱桥病害原因分析及加固措施[J].公路,2004 (6):19. [10] 章亮亮,查帅坤.双曲拱桥加固技术应用与实践[J].山西建筑, 2011(11):77-78.



中资路桥专注桥梁裂缝修补20年,|专业人员|专业技术|丰富施工经验|欢迎来电咨询联系电话:18672350758(微信同号)



上一篇:桥梁加固之碳纤维布加固施工工艺

下一篇:碳纤维布加固在混凝土结构中的应用

红鹰彩票专业承接桥梁加固,植筋加固, 预应力加固, 碳纤维板加固, 碳纤维布加固, 粘贴钢板加固, 钢波纹管涵加固, 钢波纹管板加固等工程施工

红鹰彩票 备案号:鄂ICP备15023856号-1

手机:18271460629(微信同号)QQ:838889979

邮箱:838889979@qq.com 地址:江汉经济开发区江发路38号佐尔美工业园E栋3楼