橋梁裂縫修補(bǔ)碳纖維加固混凝土技術(shù)
在碳纖維加固砼梁的實(shí)際工程施工中，操作是非常關(guān)鍵的，施工技術(shù)的與否關(guān)系著加固效果。同時，施工中對界面的處理對于剝離問題也起著重要影響。
　　1 界面處理方法
　　1.1界面對加固效果的影響
　　對表面不平整砼，應(yīng)用找平材料將缺陷部位填補(bǔ)平整，待找平材料表面干燥及具有強(qiáng)度，在進(jìn)行進(jìn)一步施工，使被加固砼露出受力較好界面。混凝土表面如出現(xiàn)剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以剔除，對較大面積的劣化層，在易除后應(yīng)用聚合物水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。裂縫部位，如有必要應(yīng)行封閉處理。用混凝土角向磨光機(jī)、砂輪（砂紙）等工具，去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，還需使用壓縮空氣將砼表面浮塵清除干凈，構(gòu)件粘貼面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀。對砼表面存在裂縫，按設(shè)計要求對裂縫進(jìn)行灌高強(qiáng)砂漿或封閉處理，待灌漿達(dá)到一定強(qiáng)度后在粘貼碳纖維布。
　　注意事項(xiàng)：
　　①表面強(qiáng)度的影響。暴露在空氣中的金屬表面，因氧化作用而形成的氧化鐵等氧化物，結(jié)構(gòu)比較疏松，粘結(jié)后容易剝落?；炷帘砻嬉蛱蓟饔?，會在表面形成疏松粉層，導(dǎo)致粘結(jié)效果明顯下降。因此碳纖維加固時須清除不利于粘結(jié)的疏松表面和粉層（如混凝土表面的碳化層清除干凈），才能獲得良好的粘結(jié)效果。
　?、诒砻媲鍧嵍鹊挠绊?。被粘構(gòu)件表面因在制造、加工、運(yùn)輸、安裝和使用等過程中，表面不同程度地吸附了一層污染物。這些劣根性污染物內(nèi)聚強(qiáng)度小，膠粘劑不易完全浸潤，粘結(jié)性能明顯下降。為加固效果，應(yīng)將被粘構(gòu)件表面擦拭干凈。檢查表面清潔度的簡便方法是觀察水滴在表面上浸潤和擴(kuò)散的情況。干凈的表面水滴應(yīng)迅速而完全展開，并在表面形成一連續(xù)不破裂的水臘，這種方法通常稱為水膜法。
　　③表面粗糙度的影響。被粘構(gòu)件表面具有一定的粗糙度，能提高粘結(jié)性能，這是因?yàn)榇植诒砻婺軌蛟龃笥行д辰Y(jié)面積，且有利于機(jī)械嚙合作用。但表面過于粗糙，其高點(diǎn)的接觸會造成膠層厚薄不均，且容易存在氣泡而影響粘劑的浸潤，反而會降低粘結(jié)性能。不同的膠粘劑對被粘構(gòu)件表面粗糙度有不同的要求，一般以加工精度表示。
　　經(jīng)過以往的試驗(yàn)分析可以知道，經(jīng)過表面粗糙處理的粘結(jié)界面，其剪切強(qiáng)度能比未任何處理的粘結(jié)性能要高。但于過分粗糙反而會降低其粘結(jié)性能，過分粗糙會增加混凝土表面不規(guī)整性，出現(xiàn)“欠膠”現(xiàn)象，導(dǎo)致粘結(jié)界面具有不連續(xù)性和力集中點(diǎn)，使界面提前破壞。
　　1.2界面處理方法
　　界面的處理在碳纖維加固鋼筋混凝土施工中是非常重要的一環(huán)。施工中應(yīng)當(dāng)給予足夠的重視，一般的表面處理方法如下。
　?、俦砻嫣幚響?yīng)達(dá)到三個目的：確保結(jié)構(gòu)本體與碳纖維布牢固粘結(jié)；除銹、去污、凈化處理混凝土表面的老化部位；利用結(jié)構(gòu)膠修補(bǔ)裂縫、填補(bǔ)孔洞、調(diào)整高差，削除尖角，碳纖維布粘結(jié)在可靠的基礎(chǔ)上。
　?、阡摻盥冻霾课豁氉龇冷P處理，如損傷程度嚴(yán)重，應(yīng)采取措施補(bǔ)救。
　　③裂縫修補(bǔ)。若裂縫在5mm以上，采用高強(qiáng)水泥砂漿灌注；裂縫寬度大于0.2mm以上、小于5mm，采用化學(xué)裂縫灌注膠灌注裂縫，以低壓慢注射為主，固化后打磨修飾平坦；裂縫寬度小于0.2mm，采用封縫膠表面封閉。
　　④斷面修補(bǔ)，被粘混凝土面如有缺陷、孔洞或蜂窩麻面，應(yīng)采用修補(bǔ)膠修補(bǔ)：1）缺陷或孔洞修補(bǔ)。原結(jié)構(gòu)施工中或后期運(yùn)行中使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺角、孔洞、蜂窩麻面，用修補(bǔ)膠修補(bǔ)。2）高差調(diào)整。由于橫板錯位產(chǎn)生混凝土表面高低差，亦要粘貼纖維前修復(fù)，大面積用高強(qiáng)砂漿，局部位置用修補(bǔ)膠。
　?、荼砻嫖酃负筇蓟幚?，處理成平坦規(guī)整、無松動、無脆弱碎塊及無污物的表面，以盤式打磨機(jī)、噴砂、高壓水沖洗等方法，不可因研磨產(chǎn)生尖銳的端部及棱角，油脂類污物用中性洗滌劑脫脂，用高壓氣槍消除灰塵，粘結(jié)碳纖維布前混凝土表面充分干燥。
　　1.3其他界面處理方法
　　對混凝土表面可以添加界面處理劑來對混凝土表面進(jìn)行處理，粘貼法是通過粘貼界面?zhèn)鬟f應(yīng)力，使外貼材料與原結(jié)構(gòu)形成整體，有效承載。通常情況下粘貼界面主要是通過剪切方式進(jìn)行應(yīng)力傳遞，因此粘貼加固混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題是粘接界面的抗剪強(qiáng)度。從受彎構(gòu)件外貼纖維加固的大量文獻(xiàn)中可見，構(gòu)件在極限荷載作用下幾乎均為界面受剪破壞。以往的試驗(yàn)研究表明，用不同的表面處理劑涂覆混凝土表面時，粘結(jié)界面的抗剪強(qiáng)度是有差別的。
　　通過以往的度驗(yàn)研究可以得到，通過適當(dāng)?shù)慕缑鎰炷帘砻孢M(jìn)行處理，可使加固的粘接界面抗剪強(qiáng)度大大提高。用偶聯(lián)劑配制的界面劑涂覆混凝土表面效果為佳；偶聯(lián)劑具有很強(qiáng)的選擇性，其選用可根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)定性地作出判斷。酸性介質(zhì)處理混凝土表面導(dǎo)致粘接強(qiáng)度下降；堿性介質(zhì)使粘接強(qiáng)度的下降相對較小。涂覆底膠作為界面劑并不一定能使粘接強(qiáng)度得到改善。
　　2 中國施工技術(shù)
　　2.1 混凝土基底處理 hengshuijucheng
　　采用粘結(jié)碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固砼構(gòu)筑物，對施工技術(shù)的要求特別嚴(yán)格。因?yàn)檎辰Y(jié)的碳纖維與被加固物體緊密聯(lián)結(jié)，共同承受荷載共同變形。粘結(jié)的碳纖維要有良好的粘結(jié)基礎(chǔ)，才能起到傳遞變形和承受應(yīng)力的作用。
　?、倭芽p處理。寬度小于0. 2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹封閉；大于0. 2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
　?、趯⒒炷翗?gòu)件表面的殘缺、破損部分清除干凈，使其表面平整。
　?、蹤z查外露鋼筋是否銹蝕。如有銹蝕，需進(jìn)行必要處理。
　?、軐?jīng)剔鑿、清除和露筋的構(gòu)件殘缺部分，用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)原，達(dá)到表面平整。
　?、輰?gòu)件表面凸出部分(混凝土構(gòu)件交接部位、模板的段差等)打磨平整，修復(fù)后的段差要盡量平順:棱角的部位，用磨光機(jī)磨成圓角，圓角半徑須≥30mm。
　?、藿Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面打磨后，用吹風(fēng)機(jī)將表面灰塵和雜物清理掉，或用水及酒精清洗，并使表面充分干燥。
　　2.2涂底層涂料
　　基底樹脂作用主要是加強(qiáng)碳纖維布和砼表面粘結(jié)力，施工時可用滾筒刷均勻涂抹于砼表面。按一定比例將主劑和固化劑先后置于容器中，用低速旋轉(zhuǎn)的方法攪拌均勻，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際氣溫決定用量，并嚴(yán)格控制使用時間。試驗(yàn)中所用底膠與底膠固化劑的比例可調(diào)為100:12。然后用滾桶刷或毛刷將膠均勻地涂抹于混凝土構(gòu)件表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后（固化時間視現(xiàn)場化后，用手指角感干燥為宜，一般不小于2小時），再進(jìn)行下一道工序。底膠固化后，若表面有凸起部分，用磨光機(jī)或砂紙打磨平整。
　　2.3用環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行殘缺修補(bǔ)
　?、贅?gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?，并修?fù)至表面平推、順滑。
　　②內(nèi)角(段差、起拱等)要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)，使之平順。膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。
　　2.4粘貼碳纖維片
　　將調(diào)制的樹脂均勻涂抹于構(gòu)件表面要粘貼的部位，膠層厚度應(yīng)滿足設(shè)計要求，并且涂抹樹脂后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)，按照設(shè)計要求尺寸裁剪好的碳纖維布粘貼到位，用特制的滾筒沿碳纖維布受力方向多次滾壓擠出氣泡，使碳纖維布與砼表面緊密粘結(jié)，共同受力和變形。當(dāng)碳纖維布粘貼層多于一層時，重復(fù)處理表面及擠出氣泡，后，在碳纖維布表面再涂抹一層粘接劑，并覆蓋塑料薄膜。
　　按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布，按一定比例配置、攪拌粘貼膠料，試驗(yàn)中所用粘貼膠與粘貼膠固化劑的比例可調(diào)為100:40。然后用毛刷均勻涂抹于所粘貼部位，在搭接、拐角部位適當(dāng)多涂抹一些，隨即指導(dǎo)裁剪好的碳纖維布粘貼在設(shè)計部位，然后用特制光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復(fù)滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面，以去除氣泡，使碳纖維布充分浸潤膠料。碳纖維布粘貼后，為樹脂的充分滲浸，應(yīng)至少放置30min以上，此期間若發(fā)生浮起、錯位等現(xiàn)象，需進(jìn)行處理。多層粘貼應(yīng)重復(fù)以上步驟，待纖表面指觸感干燥為宜，方可進(jìn)行下一層碳纖維布的粘貼。在外一層碳纖維布的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料。
　　2.5養(yǎng)護(hù)
　?、偬祭w維片施工后，應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間的溫度不低于環(huán)氧樹脂的允許使用溫度。
　?、陴B(yǎng)護(hù)期一般在1-2周內(nèi)。
　?、蹖τ谟酗L(fēng)吹、雨淋或有可能人為擾動的地方應(yīng)進(jìn)行遮擋封閉養(yǎng)護(hù)。
　　2.6表面涂裝
　　覆蓋完成8小時后，去除塑料薄膜，在碳纖維布表面涂抹基底樹脂，待干燥后，外涂水泥砂漿處理成面層。對于有外觀裝飾要求的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，可在粘貼后的碳纖維表面涂刷基于環(huán)氧基底的涂料或噴茍琳灰后涂刷常規(guī)涂料。
　　2.7施工注意事項(xiàng)
　　對擬加固構(gòu)件的砼表面確定如何進(jìn)行處理，配齊使用材料，準(zhǔn)備好基底樹脂，滿足要求設(shè)計的碳纖維布，研究如何進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分析節(jié)點(diǎn)情況，及確定如何進(jìn)行錨固等。
　?、僦饕牧系臏?zhǔn)備
　　加固所有粘結(jié)劑是大筑建筑結(jié)構(gòu)碳纖維膠粘劑，包括底膠、找平膠和面膠，所用碳纖維布為比較的碳纖維布有限公司提供的合格的規(guī)格為300克的碳纖維布。
　?、谳o助工具及材料的準(zhǔn)備
　　角向磨光機(jī)、砂紙、剪子、臺秤、灰刀、自制滾子、丙酮。
　?、蹥鉁卦?℃以下、相對濕度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上、有結(jié)露的可能時，無有效措施不得施工。
　　④由于碳纖維片為電的良導(dǎo)體，應(yīng)使其遠(yuǎn)離電源。
　?、菔┕び酶鞣N樹脂遠(yuǎn)離明火，并避免陽光直射。
　　⑥施工及檢查人員應(yīng)穿防護(hù)工作服，配戴口罩、手套、防護(hù)眼鏡等防護(hù)用具。
　?、呤┕がF(xiàn)場通風(fēng)狀況良好。
　　⑧當(dāng)樹脂粘附在皮膚上時，應(yīng)立即用肥皂水沖洗，濺入眼內(nèi)用清水清洗或及時就醫(yī)。

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