碳纤维布加固技术在水利工程中的应用.doc

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1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文碳纤维布加固技术在水利工程中的应用碳纤维布加固技术在水利工程中的应用 摘要：近年来，水利工程得到了广泛的发展，水利技术得到了飞速的进步。水利工程中的碳纤维布加固技术有着施工便捷、夹具模板要求低等优势，对于混凝土裂缝可以很好地封闭，因为得到了广泛的应用。本文就碳纤维布加固技术的成功应用在水利工程的案例，说明水利工程中碳纤维材料在混凝土加固中的价值。 关键词:碳纤维；加固技术；水利工程 中图分类号： TU528.582 文献标识码： A 文章编号： 引言 碳纤维布加固技术最早起源于德国、瑞士，在20世纪80年代后期，碳纤维复合材料被用于加固混凝土结构。碳纤维复合

2、材料加固修复混凝土结构技术，是将碳素纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用树指类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体CFRP，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。 一、板梁构件加固中的应用 目前混凝土加固通常采用增大截面加固法、置换混凝土加固法、外粘型钢加固法、外粘钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法等方法。粘贴纤维复合材法具有强度高（抗拉强度高于普通钢材十倍以上）、比重轻、耐久耐腐性好、施工便捷、技术成熟等优点。 吉林省永吉县碾子沟水库泄洪洞建于50 年代，泄洪洞洞身长32.2 m，共3 孔，每孔过水断面尺寸3.55 m3.4 m（BH）。洞边墙

3、及底板为钢筋混凝土U 型槽结构，顶部为钢筋混凝土T 形梁盖板。2003 年，水库进行了除险加固，由于土坝坝顶加高了0.38 m，经复核，泄洪洞洞顶T 形梁配筋不满足强度要求。通过计算，设计采用300 g/m2 碳纤维布粘于全梁底部。碳纤维粘贴采用碳纤维配套树脂（环氧树脂），具体施工方法如下： 混凝土表面处理，即打磨混凝土表面，去除表面灰浆及疏松部分，使用吹风机吹去浮灰；配制并涂刷底胶，将底胶按主剂:固化剂，21（质量比）的比例混合，搅拌35 min，至充分均匀后使用；配制找平胶并对不平整处修复处理；配制并涂刷浸渍胶，将混合后的浸渍胶涂刷在加固位置，粘贴碳纤维布。 碳纤维补强对加固构筑物有着卓越

4、的效果，它可以最大限度地保留原来建筑的结构特点，不增加构筑物的重量，不改变原建筑结构的外型，施工速度快且工程造价低。碾子沟水库泄洪洞加固施工仅用时4 d，投资4 万余元便解决了安全隐患，目前，泄洪洞运行良好。 二、牛腿加固中的应用 三河闸位于洪泽湖东南角，是淮河入江水道的控制口门，设计流量12000m3/s。1968年加固时在闸身上游侧增设了钢筋混凝土结构的检修门起吊牛腿127根。牛腿挑出工作桥面0.625 m，牛腿端部截面尺寸为0.2 m0.24 m。由于牛腿结构设计不合理，施工质量较差，1998 年起牛腿混凝土出现破损、剥落、露筋等现象。多次采用传统的水泥砂浆方法进行修补，但仍有上述现象发

5、生。2004 年7 月，三河闸管理所引进碳纤维对牛腿进行了加固。 检修门起吊牛腿兼有抗剪和抗弯作用，原结构破坏形态主要为剪切破坏，部分为受拉筋不足破坏。根据工程实际情况，加固时采取粘贴横向和纵向碳纤维布相结合的方法提高牛腿的抗剪和抗弯性能。即垂直牛腿轴向粘贴全封闭300 g/m2 碳纤维包箍，提高牛腿的抗剪性能；在牛腿顶部沿轴向粘一层同型号碳纤维布，起抗拉及包箍接头压条作用。 运用该技术加固的三河闸检修门，起吊牛腿抗剪、抗弯性能均得到很大提高，抗剪承载力从原来的43.6kN，提高到140.80kN，抗弯强度从原来的42.9 kNm，提高到51kNm。 三、水工隧洞加固中的应用 水工隧洞受水流的

6、冲刷、磨损、气蚀等，随运行时间的增长，会出现裂缝、渗漏、老化等问题，严重影响结构的安全性和耐久性。传统的喷混凝土或挂网浇筑混凝土等水工隧洞加固技术，相当于对隧洞进行二次衬砌，施工难度极大、周期较长，经济效益差，且改变了隧洞的过流断面，投入使用一段时间后，又要面临新的加固问题，周而复始形成恶性循环。 湖南桃花江的灌溉、发电引水道由坝内管道、压力隧洞和钢筋混凝土压力管道组成。钢筋混凝土压力管道为露天管道，灌溉管直径为2.4 m，壁厚0.4 m，管长11.5 m；发电管直径为1.75 m，壁厚0.3 m，管长5.4 m。输水管道运行至今已有30多年，钢筋混凝土压力管道混凝土碳化严重，管壁裂缝较多且漏

7、水严重。 修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。该工程2002年12月15日开工，于2003年1月25日基本完工。经过一年多运行检验，加固效果良好，工程造价比钢板衬砌加固降低了30%40% 。 碳纤维材料在隧洞加固中优点十分突出，主要如下： 1、可以任意裁剪，加固各种形状（圆形或复杂曲面）的结构。 2、加固补强时不需要使用大型加固机具，工程效率高，施工速度快。 3、耐腐蚀、抗渗、抗冲刷。 4、碳纤维布糙率（0.007），低于混凝土表面糙率（0.014），在加固段可以增大流量系数，提高管道的过流能力。 5、可有效封闭混凝土裂缝，从而延缓或消除裂缝的出

8、现和扩展。 6、加固后不改变原有断面的大小和形状。 7、加固效果好，不需要进行后期维修，能介绍施工成本，比较经济适用。 四、施工中需注意的问题 1、基底处理是碳纤维布加固的重点，必须清理完全。混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除。对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。如果构件存在裂缝，首先要对其进行裂缝调查，分析裂缝原因并进行化学灌浆封闭处理；然后用混凝土角磨机、砂轮(砂纸)等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质。另外，加固构件必须注意保持混凝土的完整性，对出现损坏或开裂的位置需要采取树脂或填充砂浆处理，消除问题后对混凝土表面处理。构件基面的混凝土要打磨

9、平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。最后用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。 2、混凝土表面需打磨到细骨料出现时。一般要求表面无涂层、灰尘、油污及混凝土浮浆，发生基面凸起、错位等情况需及时处理。 3、理论上处理混凝土表层裂缝时要参照裂缝宽度进行砂浆封闭；当裂缝的深度过大时需要利用化学基液及其砂浆灌注。 4、涂底胶前要保证混凝土表面的干燥。在潮湿状态做好干燥处理，可以按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。用滚桶刷或毛刷将底胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm,并不得漏刷或有流淌

10、、气泡。待胶固化后(固化时间视现场气温定，以手指触干为宜，一般不小于2h)，再进行下一道工序。被加固的混凝土强度达15度以上，这样才能使混凝土与碳纤维布的作用得到发挥。 结束语 粘贴碳纤维结构加固技术在当前的水利建设中得到了广泛的运用，是一种新技术，能够创造出较高的经济效益。碳纤维加固主要用于加固受拉、受剪、拉弯的钢筋混凝土构件，且理论已十分成熟。粘贴碳纤维布新技术是加固水工建筑物混凝土结构行之有效的方法,值得推广。 参考文献： 1 高作平混凝土结构粘接加固技术新进展J. 中国建筑工业出版社，2012 (30) 2 张报浅析水利工程建设中碳纤维布加固技术J. 工程建筑学，2011 (08) 3 朱立冬，李亚利碳纤维布加固技术在水利工程中的应用J. 东北水利水电 2012（06） 4 张昌平碳纤维布加固技术在工程中的应用J. 山西建筑， 2011（05） 5 夏泽斌碳纤维布加固技术在建筑工程中的应用J. 中国新技术新产品， 2010（11）-最新【精品】范文