碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究,始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家,在90年代初國(guó)家開(kāi)始重點(diǎn)發(fā)展碳纖維投產(chǎn)及應(yīng)用,在建筑加固方面,碳纖維應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
實(shí)踐可知,碳纖維材料的綜合性能比較強(qiáng),耐久性強(qiáng)且重量比較輕,是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的一種裂縫處理材料,抗拉強(qiáng)度是同等尺寸的鋼板的7 ~ 10 倍,所以該材料很多情況下都應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中,可以全面提升結(jié)構(gòu)綜合性能。
某橋梁工程方案中有125 榀30 m 預(yù)制T 梁,其中 75 榀中梁,50 榀邊梁,全部應(yīng)用 C50 混凝土制作而成。2008 年5 月6 日,經(jīng)過(guò)專業(yè)人員檢查之后發(fā)現(xiàn),其預(yù)制T 梁在橫向、縱向均存在有裂縫問(wèn)題,經(jīng)過(guò)檢查之后其主要造成因素如下。
(1) 該工程所在地區(qū)的5 月份溫度變化非常明顯,甚至可以從10 ℃ 直接升溫至30 ℃ 以上。由于氣溫變化較大,很多情況下都來(lái)不及進(jìn)行混凝土配合比例的調(diào)整,而沿用冬季的配比參數(shù),這使得其出現(xiàn)嚴(yán)重水化熱而造成開(kāi)裂問(wèn)題;
(2) 預(yù)制場(chǎng)設(shè)置在山谷的中間位置,風(fēng)進(jìn)入到該空間中會(huì)出現(xiàn)速度變快的情況,建筑結(jié)構(gòu)表面的水份會(huì)被蒸發(fā),從而使其存在表面張力而造成開(kāi)裂。
橋梁結(jié)構(gòu)中一旦出現(xiàn)裂縫問(wèn)題,則會(huì)產(chǎn)生一定的安全問(wèn)題,同時(shí)還會(huì)縮短橋梁使用壽命。
因此,施工人員需要對(duì)該病害有足夠的認(rèn)識(shí),同時(shí)還要對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行檢測(cè)。
為了確保橋梁工程的質(zhì)量可以達(dá)到規(guī)定的要求,需要總結(jié)出切實(shí)可行的加固施工方案。
該橋梁加固設(shè)計(jì)方案需要經(jīng)過(guò)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位以及施工單位進(jìn)行商議確定之后才能實(shí)施,對(duì)于已經(jīng)存在嚴(yán)重病害的30 mT 梁來(lái)實(shí)施加固處理,總計(jì)13 榀,根據(jù)工程的具體情況,選擇使用灌漿法與碳纖維加固的方式,對(duì)整個(gè)部分進(jìn)行加固處理,具體的流程如下所示。
(1) 裂縫封閉處理
環(huán)氧樹脂砂漿封閉示意圖
濕度超過(guò)6% 的裂縫位置應(yīng)該使用碘鎢燈,或者熱吹風(fēng)的方式進(jìn)行干燥處理,
然后再使用鋼絲刷將該位置的雜質(zhì)清理干凈,保證內(nèi)部的清潔性達(dá)標(biāo),
將槽兩側(cè)15 ~ 25 mm 裂縫內(nèi)的雜質(zhì)清除干凈,并且使其保持干燥。
封縫開(kāi)始前需要在“V”形槽面上涂刷厚度為1 ~ 2 mm 的環(huán)氧樹脂溶液,保證表面的均勻性,不能存在有皺紋和氣泡的現(xiàn)象。
選擇采用環(huán)氧樹脂溶液對(duì)裂縫所在位置進(jìn)行封閉處理,砂漿材料的配比材料以及配合比例要按照下表 來(lái)進(jìn)行,拌和順序要與設(shè)計(jì)方案保持一致。
(2) 壓力灌漿法
對(duì)于裂縫寬度超過(guò) 0. 10 mm 或者是形成了貫穿裂縫的情況,需要應(yīng)用壓力灌漿方法,對(duì)裂縫位置進(jìn)行填筑施工。
1、工藝流程: 開(kāi)槽→濕縫干燥處理→埋設(shè)灌漿嘴→清理雜質(zhì)清掃灰塵→裂縫清洗→刷底料→固化→水泥砂漿封閉→檢查密封性→配比溶液→ 灌漿→封口結(jié)束→檢查。
2、主要施工要點(diǎn):
開(kāi)槽施工的方法要與上述的工藝過(guò)程相同,同時(shí)還要確保整個(gè)結(jié)構(gòu)部分的清潔性和干燥性達(dá)標(biāo)。
灌漿嘴的埋設(shè)需要在合理的位置上,并且按照施工要求來(lái)埋設(shè)灌漿嘴。
對(duì)于裂縫位置的施工處理,在周邊的位置上涂抹一層1 mm 左右厚度的環(huán)氧膠泥材料,將灌漿嘴騎縫粘貼到制定的位置上。
運(yùn)用鋼絲刷將表層的雜質(zhì)清理干凈,并且還要保證該位置的干燥性達(dá)標(biāo)。
封縫時(shí)需要在開(kāi)槽表面上涂抹一層厚度為1 ~ 2 mm 環(huán)氧樹脂漿液材料,涂抹均勻,且不能存在有任何的氣泡和皺紋的現(xiàn)象。
密封檢查: 封閉施工結(jié)束之后,需要應(yīng)用壓力試漏方法檢查其密封性。
試漏需要材料的強(qiáng)度達(dá)到一定的數(shù)據(jù)之后才能實(shí)施。試漏過(guò)程中,需要在前端裂縫位置上鋪撒一層肥皂水,然后在灌嘴處通入壓縮空氣,發(fā)現(xiàn)有氣泡溢出的位置上要進(jìn)行一定的填補(bǔ)施工。
配制漿液: 漿液的配比需要合理的確定技術(shù)參數(shù),一次配備的漿液量要按照凝固時(shí)間和進(jìn)漿速度來(lái)確定,具體施工工序如下所示。
①灌漿開(kāi)始之前應(yīng)該檢查機(jī)械設(shè)備是否滿足要求,確保其能夠正常應(yīng)用,將所有灌漿嘴閥門開(kāi)啟,通入壓縮空氣吹凈;
②單孔灌漿施工,從一側(cè)灌入到另一側(cè);
③灌漿時(shí)需要從下一個(gè)排氣最排出,然后將轉(zhuǎn)芯閥關(guān)閉,同時(shí)要根據(jù)具體的施工工序來(lái)進(jìn)行。灌漿施工應(yīng)該確保其壓力保持恒定,其壓力一般為0. 2 MPa;
④灌漿過(guò)程中吸收率低于 0.1 L / min,然后繼續(xù)壓注幾分鐘即可停止施工,將進(jìn)漿嘴的轉(zhuǎn)芯閥門關(guān)閉;
⑤灌漿完成之后,將管道拆除掉,并且清洗。
封口處理: 裂縫處的灌漿符合初凝要求之后,將灌漿嘴拆除掉,然后應(yīng)用環(huán)氧樹脂封閉。
(3)粘貼碳纖維
根據(jù)工程的具體要求,加固的纖維材料選擇使用 300 g / m2 ,厚度 0.167mm 的碳纖維布,確保其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)都能夠達(dá)到要求。結(jié)構(gòu)膠要選擇能夠與碳纖維材料符合要求的產(chǎn)品,達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,并且材料都具有質(zhì)量證明文件,以確保材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
1、施工工藝: 表面清理→底部涂抹樹脂材料→表面找平→粘貼碳纖維布→封閉施工。
2、主要施工方法: 裂紋位置需要經(jīng)過(guò)表面封漿和灌漿施工,同時(shí)將表層找平處理,確保其干燥性與清潔性都能夠滿足要求,然后再涂抹樹脂材料。
底層樹脂材料需要按照規(guī)定的要求進(jìn)行配比制作,然后應(yīng)用滾筒刷或者毛刷均勻涂抹在結(jié)構(gòu)表面,厚度為 0.4mm,同時(shí)還要保證平整及均勻性。
混凝土表面如果存在不平整的現(xiàn)象,則要應(yīng)用刮刀進(jìn)行整平處理,拐角位置要處理成為平滑的圓弧結(jié)構(gòu),半徑要大于20 mm。
碳纖維布的粘貼要指定在具體的位置上,然后應(yīng)用滾筒進(jìn)行表面碾壓,確保其內(nèi)部不會(huì)存在有氣泡等問(wèn)題,且不能損壞碳纖維布材料。
如果裂縫位置已經(jīng)延伸到馬蹄或者是翼緣的位置上,碳纖維長(zhǎng)度和寬度都要按照具體的情況適當(dāng)?shù)难由?,?duì)存在有腹板和肋板根部的位置上的貫穿裂縫形式,肋板的橫向位置上所應(yīng)用的碳纖維材料可以適當(dāng)?shù)臏p小15 cm。
施工中要盡量的保持碳纖維材料交錯(cuò)布置,粘貼的時(shí)候要盡量的避開(kāi)障礙物,如果因?yàn)檎系K物不得不中斷時(shí),在根部要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/span>
橋梁工程是我國(guó)非常重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施,在實(shí)際使用中需要加大保養(yǎng)和維修力度,采取更為有利的管理措施,組織人員進(jìn)行定期的檢查,如果存在任何的裂縫等病害就要采取措施來(lái)處理,嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝,有效的防止橋梁工程應(yīng)用中發(fā)生嚴(yán)重的交通事故。
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