碳纖維布加固技術在水利工程中的應用

碳纖維布加固技巧在水利工程中的利用

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碳纖維資料作為混凝土結構物補強資料的取代品，被普遍利用在高速公路、橋梁及建造物抗震補強中。碳纖維管又稱碳素纖維管，也稱碳管，碳纖管，是采用碳纖維復合材料預浸入苯乙稀基聚脂樹脂經加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制過程中，可以通過不同的模具生產出各種型材，如：不同規格的碳纖維圓管，不同規格的方管，不同規格的片材，以及其它型材：在制作過程中也可以包3K進行表面包裝美化等等。文中通過多少個勝利利用于水利工程的案例，說明碳纖維資料在水利工程混凝土加固中存在較高的推廣價值。
碳纖維布加固技巧最早來源于德國、瑞士，在20 世紀80 年代后期，碳纖維復合資料被用于加固混凝土結構。
碳纖維復合資料加固修復混凝土結構技巧，是將碳素纖維這種高機能纖維利用于土木工程，利用樹指類資料把碳纖維粘貼于結構或構件名義，形成復合資料體CFRP，通過其與結構或構件的協同工作，達到對結構構件補強加固及改良受力機能的目標。碳纖維型材與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。碳纖維型材具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。

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加固修復混凝土結構所用碳纖維資料，重要為二種，碳纖維與配套樹脂。其中碳纖維的抗拉強度為建造鋼材的十多少倍，而彈性模量與鋼材相稱，某些品種 碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的2 倍以上，且施工機能與長久性良好，是一種很好的加固修復資料；配套樹指則包含底層樹脂、整平資料及粘浸樹脂，前兩者的作用是為了進步碳纖維的粘結品質，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土可能形成一個復合性整體，并且獨特工作。
1 板梁構件加固中的利用
目前混凝土加固通常采取增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、外粘鋼板加固法、粘貼纖維復合材加固法等方法。粘貼纖維復合材法存在強度高、比重輕、長久耐腐性好、施工便捷、技巧成熟等優點。
省永吉縣碾子溝水庫泄洪洞建于50 年代，泄洪洞洞身長32.2 m，共3 孔，每孔過水斷面尺寸3.55 m×3.4 m。洞邊墻及底板為鋼筋混凝土U 型槽結構，頂部為鋼筋混凝土T 形梁蓋板。2003 年，水庫進行了除險加固，因為土壩壩頂加高了0.38 m，經復核，泄洪洞洞頂T 形梁配筋不滿意強度請求。通過盤算，設計采取300 g/m2 碳纖維布粘于全梁底部。碳纖維粘貼采取碳纖維配套樹脂，具體施工方法如下：
混凝土名義處理，即打磨混凝土名義，去除名義灰漿及蓬松局部，利用吹風機吹去浮灰；配制并涂刷底膠，將底膠按主劑:固化劑，2∶1的比例混淆，攪拌3～5 min，至充分均勻后利用；配制找平膠并對不平坦處修復處理；配制并涂刷浸漬膠，將混淆后的浸漬膠涂刷在加固位置，粘貼碳纖維布。
碳纖維補強對加固構筑物有著杰出的后果，它可能最大限度地保存原來建造的結構特點，不增加構筑物的分量，不轉變原建造結構的外型，施工速度快且工程造價低。碾子溝水庫泄洪洞加固施工僅用時4 d，投資4 萬余元便解決了保險隱患，目前，泄洪洞運行良好。
2 牛腿加固中的利用
三河閘位于洪澤湖東南角，是淮河入江水道的把持口門，設計流量12 000 m3/s。1968 年加固時在閘身上游側增設了鋼筋混凝土結構的考試門起吊牛腿127 根。牛腿挑出工作橋面0.625 m，牛腿端部截面尺寸為0.2 m×0.24 m。因為牛腿結構設計不公道，施工品質較差，1998 年起牛腿混凝土呈現破損、剝落、露筋等景象。屢次采取傳統的水泥砂漿方法進行修補，但仍有上述景象產生。2004 年7 月，三河閘治理所引進碳纖維對牛腿進行了加固。 123456
考試門起吊牛腿兼有抗剪跟抗彎作用，原結構破壞狀況重要為剪切破壞，局部為受拉筋不足破壞。依據工程實際情況，加固時采取粘貼橫向跟縱向碳纖維布相結合的方法進步牛腿的抗剪跟抗彎機能。即垂直牛腿軸向粘貼全封閉300 g/m2 碳纖維包箍，進步牛腿的抗剪機能；在牛腿頂部沿軸向粘一層同型號碳纖維布，起抗拉及包箍接頭壓條作用。
應用該技巧加固的三河閘考試門，起吊牛腿抗剪、抗彎機能均得到很大進步，抗剪承載力從原來的43.6 kN，進步到140.80 kN，抗彎強度從原來的42.9 kN·m，進步到51 kN·m。
3 水工隧洞加固中的利用
水工隧洞受水流的沖刷、磨損、氣蝕等，隨運行時光的增加，會呈現裂縫、滲漏、老化等問題，重大影響結構的保險性跟長久性。傳統的噴混凝土或掛網澆筑混凝土等水工隧洞加固技巧，相稱于對隧洞進行二次襯砌，施工難度大、周期長，經濟效益差，且轉變了隧洞的過流斷面，投入利用一段時光后，又要面臨新的加固問題，周而復始形成惡性輪回。
湖南桃花江的澆灌、發電引水道由壩內管道、壓力隧洞跟鋼筋混凝土壓力管道組成。鋼筋混凝土壓力管道為露天管道，澆灌管直徑為2.4 m，壁厚0.4 m，管長11.5 m；發電管直徑為1.75 m，壁厚0.3 m，管長5.4 m。輸水管道運行至今已有30多年，鋼筋混凝土壓力管道混凝土碳化重大，管壁裂縫較多且漏水重大。
修復加固具體做法是沿鋼筋混凝土發電管、澆灌管的全長跟全斷面粘貼碳纖維布跟玻璃纖維布。該工程2002 年12 月15 日動工，于2003 年1 月25 日基本竣工。經過一年多運行考試，加固后果良好，工程造價比鋼板襯砌加固降落了30%~40% 。
碳纖維資料在隧洞加固中優點十分凸起，重要如下：
可能任意裁剪，加固各種外形的結構。
加固補強時不須要利用大型加固機具，工程效力高，施工速度快。
耐腐化、抗滲、抗沖刷。
碳纖維布糙率，低于混凝土名義糙率，在加固段可能增大流量系數，進步管道的過流才干。
可有效封閉混凝土裂縫，從而延緩或消除裂縫的呈現跟擴大。
加固后不轉變原有斷面的大小跟外形。
加固后果好，不須要進行后期維修，較為經濟。
4 施工中需留神的問題
粘帖碳纖維布時，必須驅除纖維絲內的空氣，使碳纖維布名義平坦。當呈現空鼓且面積少于100 cm2 時，采取針管注漿方法填實空鼓；空鼓面積超過100 cm2 時，應切除后從新粘貼。
碳纖維布粘貼時需搭接的，搭接長度應滿意標準請求，個別應不小于10 cm。
粘貼碳纖維布時一定要依據碳纖維所起作用，抉擇正確的纖維方向。
碳纖維布為導電資料，施工時應采取相應的有效維護辦法。
后續施工不得破壞已經實現的碳纖維，不得湊近碳纖維焊接、烘烤。
5 結語
碳纖維加固重要用于加固受拉、受剪、拉彎的鋼筋混凝土構件，且實際已十分成熟，相應盤算可依據《混凝土結構加固設計標準》GB50367-2006及《碳纖維片材加固修復混凝土結構技巧規程》。 內容來自123456
碳纖維資料誠然存在十分凸起的優點，但也要留神以下多少個問題，一是進口碳纖維布產品價格比較昂貴，而國內產品的品質機能還存在著一定的問題。例如資料的勻質性較差導致受力不均，碳纖維片預浸樹脂含量過高，碳纖維斷絲率過高，樹脂品質也欠佳，這些都影響補強品質；二是對一些特別構件，加固實際還不成熟。