碳纤维布加固修复在码头工程中的应用.doc

碳纤维布加固修复在码头工程中的应用王奎武中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524009摘要：本文介绍碳纤维布加固修复在湛江港402#泊位码头结构加固改造工程中的应用。关键词：碳纤维布、加固、修复。 前言碳纤维布是日本首先开发应用的，该技术在美国、日本、欧洲和韩国等发达国家和地区已有成熟运用。上世纪90年代后期引入我国，在工程的各个领域得到广泛的应用。碳纤维布加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修复。如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构，要求基础混凝土的强度的强度等级不低于C15即可；另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维布进行加固。一、工程概况湛江港402#泊位始建于上世纪80年代初年，2007年进行过一次修复，由于码头长期处于超负荷状态，桩帽、横梁混凝土开裂脱落严重。业主旨在通过本次结构修复，使码头承载力能够满足继续使用的要求。二、施工工艺及流程本工程施工大致可分为三个步骤，即混凝土裂缝修补、脱落混凝土修复和外贴碳纤维布。1、混凝土裂缝修补（1）对于宽度小于0.5mm的裂缝沿裂缝凿开一条宽约1020mm，深达钢筋表面的凹槽，对钢筋人工除锈，清水清洗钢筋和混凝土的表面，彻底除去其盐份。对外露钢筋进行除锈处理，对已经锈蚀的钢筋进行补焊。涂刷SHJ-105界面处理剂。其抗压强度不小于60MPa，抗拉强度不小于5.5MPa，新老混凝土粘结抗拉强度不小于3.5MPa。 灌浆采用SHJ-X180聚合物修补砂浆。其28天抗压强度不小于40MPa，按JTJ275-2000方法测定28天抗氯离子渗透性不大于1000C。一般情况下，灌浆材料配制后宜在二个小时内用完，故配制材料以一次性用量为宜。聚合物砂浆修补及混凝土表面打磨（2）对于宽度大于0.5mm的裂缝采用压力灌浆修补。压力灌浆技术是混凝土裂缝灌浆领域包括材料、机具、施工的一项综合补强技术。凿开凹槽及灌浆嘴开孔 灌浆施工工艺流程总体如下：裂缝表面处理埋设灌浆嘴封缝准备灌浆泵试压配制灌浆材料灌浆检验及表面处理。裂缝表面处理a、清除混凝土裂缝表面松散物和缝内异物，剔缝深度根据混凝土厚度和灌浆压力确定，要求不小于缝宽。缝宽上宽30100mm，下宽1020mm。b、对钢筋人工除锈，清水清洗钢筋和混凝土的表面，彻底除去其盐份，对已经锈蚀的钢筋需要补焊钢筋。c、用气压为0.2MPa以上的压缩空气清除槽内浮尘。d、向较宽裂缝(宽度超过1.5cm)内灌满小石子，要求密实。埋设灌浆嘴清缝处理后，用胶泥骑缝埋设、粘贴灌浆嘴，灌浆嘴的间距沿缝长依缝的宽窄以3540cm为宜，原则上宽缝可稀、窄缝可密，但每一条裂缝至少须各有一个进浆孔和排气孔。封缝及密封检查(气检)对压浆区域的裂缝，无论缝宽大小，原则上都应同时封闭，以防裂缝相互贯通而跑气跑胶。沿缝长先涂一层基液，待胶泥初凝后，再抹上一层胶泥，并除气泡抹平，待胶泥初凝后，表面用基液涂刷二层。封缝材料固化后，沿缝涂刷一层肥皂水，并从灌浆嘴中通入气压为0.2MPa的压缩空气，检查缝的密封效果。对漏气部位进行补封处理。灌浆采用环氧树脂进行灌浆修复。启灌之前，先接通管道，打开所有灌浆嘴上阀门，用气压为0.2MPa以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净。灌浆顺序自上而下，由一端向另一端依次连续进行。灌浆压力以0.20.4MPa为宜，压力逐渐升高，防止骤然加压使裂缝扩大。进行灌浆封闭的缝要进行取芯抽样或开孔内窥镜检查，以保证灌浆封闭质量。灌浆具体操作程序如下：a、接通管道；b、将环氧树脂注入灌浆罐；c、打开储气瓶阀门，调节压力；d、打开灌浆罐通向灌浆嘴的阀门；e、待相邻灌浆嘴冒浆后关闭此嘴的阀门；f、当出浆率小于0.1L/min时，持压510min后，即可停止该缝的压浆，关闭压浆嘴阀门。2、脱落混凝土修复（1）对混凝土部分剥落、露筋构件，需整块凿除钢筋保护层上的混凝土，凿除深度为凿去锈蚀钢筋周围1020mm混凝土，凿除混凝土的范围延伸至钢筋未锈蚀处。（2）锈蚀钢筋应先除去钢筋浮锈，然后用高压淡水对混凝土和钢筋进行彻底冲洗，彻底除去其表面的盐份，并补焊主筋和箍筋。（3）在待修复的混凝土断面采取立模板浇注C45修补高性能混凝土。修补高性能混凝土与旧混凝土界面部位，涂刷SHJ-105界面处理剂，确保新旧混凝土结合牢固。（4）凿除混凝土的钢筋未锈蚀处原有混凝土约200mm范围，喷洒Ferro Gard-903阻锈剂，确保原有混凝土构件的耐久性。（5）C45修补高性能混凝土入模混凝土坍落度应不小于200mm，混凝土不收缩，按JTJ275-2000方法测定28天抗氯离子渗透性应不大于1000C。3、外贴碳纤维布外贴碳纤维补强在构件混凝土修复完成后进行。因码头构件长期处于潮湿状态，使用的补强材料必须具有湿固化性能。本工程中采用CFS-300高强一级碳纤维布，其力学性能应满足：延伸率1.7%、弹性模量2.36105MPa、极限抗拉强度标准值4108MPa。梁底粘贴两层总宽度60cm，厚度为0.167mm的CFS-300碳纤维布。碳纤维布粘贴（1） 基层处理 混凝土表面用高压水（20MPa以上）或动力工具去除混凝土表面低强度砂浆或其它附着物。（2） 表面修正 混凝土表面凸出部分，用切割机或砂轮机将其铲除并使其平滑。凹陷部分用SHJ-E501湿固化环氧树脂胶泥填补，尽量减小高差。转角处需研磨成凸角R20mm（R曲率半径）以上的光滑圆弧。清洗打磨过的构件表面，应使其充分干燥。（3） 涂刷粘贴底胶 将配置好的SHJ-CB331湿固化粘贴胶涂刷在需要粘贴碳纤维布的混凝土表面。不得漏刷、流淌或有气泡。（4） 碳纤维布粘贴 碳纤维布预先用剪刀、刀子根据设计的尺寸大小裁好。用毛刷滚轮和橡皮刮刀顺着纤维方向用力推平，使粘贴胶浸透碳纤维布，并去除气泡，纤维纵向的搭接长度不小于20cm，各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，层间必须错开至少50cm。横向不需要搭接。（5） 涂刷粘结胶 碳纤维布粘贴后，表面涂刷一层粘结胶，需要粘贴双层碳纤维布的，重复本步骤。三、质量检测 碳纤维布粘贴施工完成后，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴不密实现象，应采取针管注胶的方法进行补救。若粘结面积小于90，则判定为粘结无效，需重新施工。对于碳纤维布粘贴面积在1000m2以上的工程，为检验其加固效果应进行荷载试验，其结构的变形等各项指标均应满足规范要求。四、结束语碳纤维加固材料修复补强混凝土结构是近来发展而成的新型工法，它与混凝土结构形成一体共同工作，利用碳纤维材料卓越的抗拉强度达到的增强构件承载能力及刚度的目的。碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，已在混凝土结构抗震修复加固补强工程中得到广泛的应用。参考文献：1湛江港402#泊位