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預應力碳纖維板加固技術
 

預應力碳纖維板加固屬於主動加固技術,利用碳纖維板高強、高彈的材料特性,通過對碳纖維板預張拉,產生初始預加力,用來平衡原梁一部分載荷,從而很大程度延緩裂縫的開展和減小裂縫寬度,有效增加結構剛度,減小結構構件的撓度,緩解內部鋼筋的應變,提高鋼筋的屈服荷載和結構的極限承載能力。

目前,我國已逐步進入了混凝土結構的維修加固高峰期,6070 年代建造的建築、橋梁等結構物大多已步入需要維修改造加固階段,80年代建造的結構也有一部分由於老化和使用功能的改變需要改造和維修,由於碳纖維加固法具有施工簡便、耐久性好等優點,特別適合在各種混凝土梁板橋梁加固中使用,今後幾年內用量將會大幅度增加。

預應力碳纖維複合板加固方法適用於截麵偏小或配筋不足的鋼筋混凝土受彎、受拉和大偏心受壓構件的加固。本方法不適用與素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋一側配筋率低於0.2%的構件加固。

預應力碳纖維複合板常用寬度有500mm100mm,常見厚度有1.2mm1.4mm2.0mm3.0mm。執行標準有GB50367-2013《混凝土結構加固設計規範》、GB50728-2011《工程結構加固材料安全性鑒定技術規範》、GB/T14370-2007《預應力筋用錨具、夾具和連接器》、JTG/TJ22-2008《公路橋梁加固設計規範》。

   

一、預應力碳纖維板加固特點

傳統的碳纖維布和粘鋼加固屬於被動加固,當橋梁結構破壞產生應力變形之後碳纖維布和鋼板才能被張拉並發揮作用,具有一定的應力滯後性,起到的加固效果有限。張拉碳纖維板是采用主動加固的辦法,直接張拉碳纖維板並產生預應力保護鋼筋混凝土橋梁。

1、與傳統的碳纖維布加固相比

碳纖維板材更適用於采用預應力加固方式,更能充分發揮碳纖維高強度作用;

‚施工方便,施工質量易於保證;

ƒ碳纖維板比碳纖維布易於保持纖維順直,更有利於碳纖維發揮作用;

④一層1.2mm厚板相當於8層碳纖維布作用。

 


抗拉強度是同等截麵鋼的7-10倍;

‚自重輕、易使用,作業輕鬆且不需大型機械設備;

ƒ與鋼材相比有較強的耐腐蝕性和耐久性;

④補強後基本不改變構件的形狀與重量。

3、預應力碳纖維複合板應用範圍

鋼筋混凝土橋梁的控製裂縫加固;

‚鋼筋混凝土橋梁的板梁、箱梁、T梁抗彎加固;

ƒ民用建築、工業廠房等建築,大跨度結構梁、板的抗彎加固、控製裂縫加固等;

④大跨度鋼筋混凝土橋梁加固,提升承載能力,廣泛應用於預應力或非預應力橋梁結構。

 

二、預應力碳纖維板橋梁加固施工流程

1、施工步驟:

  a、施工準備;

      搭設施工支架、主要材料進場根據現場條件搭設適於施工的施工支架。使用的碳纖維板材料應為橋梁加固專用材料。              

      ‚施工放樣在加固的梁表麵按照設計圖紙放樣,確定碳纖維板和兩端錨具位置。放樣采用鋼尺定位,根據支座位置確定設計位置。

 

   b、混凝土表麵處理;

      針對橋梁板底混凝土開裂脫落漏筋等病害比較嚴重的情況應先修複混凝土後張拉碳纖維板。采用先進的犧牲陽極技術保護混凝土內部的鋼筋,避免鋼筋腐蝕膨脹造成混凝土的再次脫落,並用灌縫膠修補裂縫部位。

      推薦選用:JGN804改性環氧樹脂灌縫膠和JGN806改性環氧樹脂修補膠

   c、在安裝碳纖維板張拉端和固定端構件的位置按照設計圖紙要求鑽孔種植高強度螺杆;

小貼士:植螺栓施工

    1、植螺栓方法:采用植筋法對螺栓進行安裝,鑽孔直徑應與螺栓直徑配套的鑽頭進行鑽孔。

    2、植螺栓用膠和螺栓:用高強化學錨栓或植筋膠種植錨固鋼筋。

    3、植螺栓定位、鑽孔:在鑽孔前先探明梁體鋼筋位置並作記號,當鑽孔與鋼筋位置發生衝突時,適當調整孔位,鑽孔時應垂直梁體,鑽孔深度應按照設計要和錨杆長度施工。

    4、清潔孔壁及螺栓:植螺栓前應該用吹風機或毛刷反複清理孔洞內的浮塵,並用用丙酮擦拭孔壁、孔底和螺栓。

5、植螺栓:注入膠體後應立即單向旋轉插入螺栓,直至達到設計深度,確保螺杆頂端在同一平麵上,並校正螺栓的垂直度。膠體完全固化前,不得觸動或振動已植螺栓,以免影響其黏結性能。

      推薦選用:JGN805改性環氧樹脂植筋膠種植高強度螺栓

   d、螺杆固化達到設計強度後開始安裝張拉端和固定端鋼構件;

         

錨具與梁混凝土間塗刷粘鋼膠,將配好的膠體正麵塗抹在清潔的混凝土和錨具黏結麵上,塗膠應自上而下進行。

 

    ‚錨具黏結麵上抹膠應中間厚兩邊薄,中間塗抹膠的厚度為5mm左右,將錨具預留孔平穩對準螺栓並迅速擰緊螺帽,使錨具與混凝土緊密黏合,清理擠出的多餘膠體。

   e、在碳纖維板和梁底接觸麵上塗抹高觸變性碳纖維複合板材膠;

       推薦選用:JGN807高觸變性性碳纖維板複合板材膠

   f、安裝碳纖維板;

      推薦選用:中德新亞SINO碳纖維複合板材

   g、張拉碳纖維板並對梁體撓度變化進行觀測;

   h、張拉完畢後,在碳纖維板和錨固構件上塗刷一層保護塗料或飾麵漆。

 

 

五、預應力碳板施工步驟

1、施工準備

在加固梁上按照設計圖施工放樣,準確確定碳纖維板和兩端錨具位置。放樣采取鋼尺定位,根據支座位置確定實際鑽孔及混凝土清理位置。

2、混凝土梁表麵清理

在碳纖維板和兩端錨具位置處采用角磨機對梁體混凝土表麵進行打磨,再用鼓風機或吸塵器進行清理,確保粘貼麵平整且無粉塵。對梁凹陷處塗抹找平膠找平。

 

    3、鑽孔並植入錨栓

    采用電錘按設計預定位置在混凝土表麵打孔,按照錨栓。電錘鑽孔時應保證鑽孔中心線與混凝土梁麵垂直,鑽孔中心位置偏差不超過3mm。采用化學膠管或植筋膠植入螺栓時,應保證孔內膠液飽滿且螺栓垂直於梁麵。

  

 

4、安裝張拉端和固定端支座

張拉端、固定端支座中心線與碳板中心線平行或重疊;支座與混凝土之間的空隙,安裝時應使用環氧修補膠填補和找平。

5、碳板粘貼麵清理並塗抹碳板膠,安裝碳板、錨具和張拉工裝

碳纖維板使用前其粘貼麵應擦拭幹淨。在碳板表麵塗刷碳板膠,安裝好固定端和張拉端錨具以及張拉工裝,並固定壓條。

JGN807高觸變性碳纖維複合板材膠,係雙組份雙酚A型改性環氧高分子聚合物,粘結力強、適用期長、強度增長快,膠凝固化不受環境震動影響,具有超強的耐疲勞強度,承受2×106次動荷載疲勞作用粘結無破壞,優良的韌性和衝擊剝離強度,優良的綜合機械性能,觸變性好,震動環境下施工無流掛,省工省料,良好的耐濕熱老化、耐凍融性能。各項技術指標均滿足或超過國家標準《GB50728》(2011)標準,不含乙二胺等有害物質,安全無毒。不摻加揮發性有害溶劑和非反應性稀釋劑,固化後無收縮。

6、張拉作業

按設計力逐步張拉到位後持荷,鎖緊張拉端拉杆的螺母。張拉應分級進行,同時需檢測張拉端錨具行程位移是否滿足理論伸長量的要求。所有張拉都應在碳板膠適用期內(60 分鍾)

 

成。 張拉完畢後,當張拉應力值和張拉端錨具行程位移滿足要求後,將拉杆上麵的鎖固螺栓扭緊到位,同時拆除千斤頂和張拉工裝;

同時將壓緊條上的螺栓扭緊,保證碳板與壓緊條之間無空隙。

       

7、固化養護

動荷載碳纖維複合板材膠在施工環境溫度≥25℃時,固化三天即可達70%,七天即可受力;當施工環境溫度低於25℃時,固化時間相對延長;若施工環境溫度低於5℃時,應采取加溫養護固化措施(如紅外線等)或使用低溫固化型產品。

8、塗裝防護碳板和錨具

按設計在錨具和碳板表麵塗刷防護漆或聚合物砂漿,注意碳纖維板和錨具的保護        

 

9、檢驗

具體的檢查驗收的方法、檢測數量及評定標準,請參閱《建築結構加固工程施工質量驗收規範》(GB50550-2010)、《混凝土結構加固設計規範》(GB50367-2012修訂)相關規定或按設計圖技術要求。

 

10、隱蔽防護

    碳纖維板預應力張拉體係中,錨具為鋼構件,容易發生鏽蝕;碳纖維板因材質為樹脂複合,應避免陽光紫外線侵蝕,張拉完成檢驗合格後,應使用具有較好粘結性、防腐性和較好耐久性的環氧樹脂砂漿,對錨具、碳纖維板塗抹不少於3毫米厚度的環氧樹脂砂漿進行隱蔽防護。

 

 
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