碳纖維布加固空心板施工技術

任 崗

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧 遼陽 111000）

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碳纖維布加固空心板施工技術

任 崗

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧 遼陽 111000）

摘 要：在預應力混凝土空心板施工中，碳纖維布加固技術是一種被廣泛使用的技術。預應力混凝土空心板施工期間會出現(xiàn)板面麻面、板底裂縫、露筋等各種質量缺陷，使得空心板的質量受到影響，所以及時采取措施對這些問題進行處理顯得很重要，碳纖維布加固技術便是其中的一種處理技術。

關鍵詞：碳纖維布加固；空心板；施工技術

預應力混凝土空心板的質量在工程中可能會出現(xiàn)不合格的問題，這些問題的存在給質量安全帶來了很大的隱患，要及時對其進行加固處理。

1　碳纖維布結構加固技術

加固鋼筋混凝土受彎構件的抗彎性能，就是在構建的受拉區(qū)粘貼碳纖維布，從而將鋼筋的受拉性能進行補充或是進行替代，從而將構件的抗彎承載力提高。將碳纖維粘貼上后，碳纖維的應變在構件受拉區(qū)的混凝土開裂以前很小，在構件受拉區(qū)的混凝土開裂以后，碳纖維布開始工作，加快應變增長速度；在鋼筋失效后，碳纖維布會發(fā)揮自身的作用，迅速加快應變增長，從而使得其高效性得到體現(xiàn)。該技術廣泛應用于對各種構件的部位進行修補加固，如橋墩、屋架、梁等［1］。

2　碳纖維布加固空心板施工技術的應用

2.1實驗材料

在本文中實驗材料選擇的是冷軋帶肋鋼筋預應力混凝土空心板，其強度為C25，尺寸為3280毫米*590毫米*120毫米，板號為YK-BL33-22d，受力主筋是650級8Φll5。在實驗中，將B1、B2作為進行實驗的對比板，不對其進行加固處理；將型號為FTC1-20120毫米日本產(chǎn)碳纖維2道貼在B3-B6底部。實驗中應用的碳纖維性能指標為：單位面積重量為200克/平方米，厚度為0.111毫米，拉伸的模量為235GPa，密度為1.8克/立方米，粘貼膠選擇日本產(chǎn)的FE-E3P。

2.2實驗方案

將電阻應變片粘貼在預應力混凝土空心板的跨中混凝土和碳纖維上，根據(jù)GBJ-90，實驗預應力混凝土空心板的結構性能。使用1.02的短期荷載檢驗值對其進行30分的持荷。碳纖維和混凝土的各級荷載應力應變情況用靜態(tài)電阻應變采集儀進行跟蹤記錄，在各級電荷作用下空心板的撓度變化用百分表進行測量，裂縫的開展情況和裂縫的寬度用讀數(shù)顯微鏡進行記錄。所有的實驗在為了驗證預應力混凝土空心板的承載力的情況下，都達到破壞的程度。實驗結果如下表1所示：

表1：空心板實驗結果

2.3實驗分析

驗算將碳纖維加固在板底后期正截面的抗彎能力，可以根據(jù)現(xiàn)行的抗彎設計計算原理，參照國內外一些關于計算構建正截面抗彎設計的成果，假設：預制混凝土空心板在受彎后，符合平截面的變形規(guī)律；混凝土的抗拉強度可以忽略不計；碳纖維的應力在極限狀態(tài)下，能夠達到抗拉設計強度［2］。

2.4實驗結論

預應力混凝土空心板在使用碳纖維粘貼后，能將預應力混凝土空心板的承載力進行有效提高。粘貼碳纖維進行加固后，在相同的荷載狀況下，能將預應力混凝土空心板的撓度進行有效減少。預應力混凝土空心板的開裂荷載在粘貼碳纖維后增大。預應力混凝土空心板在利用粘貼碳纖維進行加固后，對構件的自重和截面構造沒有任何影響，同時建筑物的其他結構和用戶空間的凈高度不受到任何影響。碳纖維的最大拉應變在實驗中為 12000μ，碳纖維的抗拉強度在設計時建議為2000MPA。

3　工程實例

3.1工程概況

某大橋在建造中使用的是冷軋帶肋鋼筋預應力混凝土空心板，其尺寸為3280毫米*590毫米*120毫米，板號是 YKBL-22D，圖集號為L95G404，其強度為C25，受力主筋是 650級 8 Φll5，且將跨中彎矩設計值定為5.79千牛每米。在該橋交付使用后不久，就發(fā)現(xiàn)大橋的橋墩空心板中存在著裂縫。根據(jù)現(xiàn)場的勘測鑒定結果，在空心板的跨中附近有垂直受力主筋裂縫存在，裂縫的寬度范圍在0.6毫米～1.2毫米間，裂縫的上下呈現(xiàn)相互貫通的狀況，有一處存在著相鄰三塊空心板裂縫相互排在一起的情況，必須對其進行加固處理。

3.2確定加固方案并進行計算分析

根據(jù)該大橋的使用要求，大橋要保證在進行過加固處理后仍然保證原狀，不能影響其正常使用功能。在驗算板底粘貼碳纖維加固后的正截面抗彎能力時，不考慮圓鋼筋的影響作用，僅考慮混凝土和碳纖維布的粘貼破壞性，設計碳纖維布的抗拉強度為2400MPA。通過計算，需要配置兩條100毫米寬的碳纖維，并用一條100毫米寬的碳纖維橫貼在端部用于對端部進行錨固加強。

3.3施工工序

首先剔除空心板上的上下抹灰層，將空心板的底面和頂面顯露出來。將邊長為100毫米的兩根方木或是原木設置在每塊空心板的底部用以進行支撐，同時將墊塊設置在支撐的上下，并將其用木鍥打緊。在空心板的裂縫處將兩個出氣嘴和灌漿嘴粘貼上，封閉裂縫的外表，將灌漿的漿液按照比例配置好，然后進行壓力灌漿。漿液固化好以后再進行下面的工序。材料的準備要根據(jù)事先確定好的碳纖維和粘接膠的規(guī)格及品種，然后按照工序進行處理：先處理基面→然后將底膠涂刷上→修補粘貼面→將碳纖維粘貼上→養(yǎng)護→處理表面防護。施工完加固后，進行結構性能試驗時選取具有代表性的空心板作為代表，加固技術的加固效果和可靠性可以用試驗結構進行評價。

在本實驗中選取的是三塊裂縫并排的空心板。上下抹灰層在實驗時已經(jīng)施工完成，空心板上承載所有的恒載。最后對荷載分三級進行卸載，撓度回彈的情況在每級荷載卸載后 10分鐘進行觀察。卸荷量與撓度的回彈量成正比，觀察卸荷完成后的情況，空心板的撓度因為外加荷載的存在全部進行了回彈。說明在上述荷載作用下，空心板在加固后處于彈性狀態(tài)，從而能夠達到正常使用的要求。

4　結論

與其他的加固技術相比，在預應力混凝土空心板加固施工中更適合使用碳纖維加固技術。將該技術與剔槽埋筋法和灌漿封縫法結合使用，能將構建的抗剪和抗彎性能進行極好地提高，從而使得結構具有更好的耐久性和整體性。

參考文獻：

［1］閆長旺，劉曙光，王玉清.碳纖維加固預應力空心板抗彎承載力實驗研究［J］.中國礦業(yè)大學學報.2013（02）: 101-109.

［2］任慶新，劉艷華，李順群.碳纖維布增強二次受力 RC構件軸拉計算方法［J］.遼寧工程技術大學學報（自然科學版）報.2014（03）: 10-11.

（責任編輯：黃 密）

中圖分類號：U415.6

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.015

文章編號：1672–7304（2016）01–0033–02

作者簡介：任崗（1976-），男，遼寧阜新人，工程師，研究方向：橋梁缺陷加固整治。

Carbon fiber reinforced hollow slab construction technology

REN Gang
（China railway 19th bureau group second engineering co.， LTD， Liaoyang liaoning 111000）

Abstract:During the construction of prestressed concrete hollow slab， the CFRP strengthening technology is a widely used technique. Prestressed concrete hollow slab cracks during the period of construction will be board face pits and bottom， exposure and other quality defects， makes the quality of the hollow slab is affected， so take timely measures to deal with these problems is very important， the CFRP strengthening technology is one kind of processing technology.

Keywords:Carbon fiber cloth reinforcement； Hollow slab； The construction technology