工程應(yīng)用篇

傳統(tǒng)材料已越來越無法勝任嚴(yán)酷環(huán)境下不斷需要提升的結(jié)構(gòu)使用性能、可恢復(fù)性和耐久性，BFRP加固及增強(qiáng)技術(shù)為路橋壽命和綜合性能提升帶來了新的動(dòng)力支撐，目前已在各類結(jié)構(gòu)中得到規(guī)模化應(yīng)用。

南海島礁BFRP筋增強(qiáng)長(zhǎng)壽命混凝土燈樁

我國海南省三沙市某島礁需建造燈樁，為海上進(jìn)出口船舶提供助航和導(dǎo)航服務(wù)。該燈樁高度為10米，內(nèi)部為3米×3米的方形剪力墻筒體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用壽命為50年。南海常年高溫，且濕度大、鹽度高，是最為苛刻的海洋腐蝕環(huán)境，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)因鋼筋銹脹導(dǎo)致力學(xué)性能下降和結(jié)構(gòu)使用壽命降低等問題，不適用于南海海洋環(huán)境。

采用耐久性優(yōu)異的BFRP筋作為混凝土的增強(qiáng)材料，全部替代鋼筋，能夠從根本上解決鋼筋銹蝕問題。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行BFRP筋配筋設(shè)計(jì)，并進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的驗(yàn)算。設(shè)計(jì)完成后，將裁切與預(yù)制好的BFRP縱筋和箍筋運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綁扎，最后澆筑混凝土。為減少材料和運(yùn)輸成本，采用當(dāng)?shù)氐纳汉鞴呛退樾甲鳛榛炷恋墓橇?。耐腐蝕的BFRP筋可有效提高結(jié)構(gòu)的耐久性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)。

短切玄武巖纖維增強(qiáng)南京城市三環(huán)道路

南京城市三環(huán)道路（國道312線仙林大道段）起于仙林大道，終于國道312線，為雙向六車道城市主干路，路幅寬45m，提檔升級(jí)。改造前，項(xiàng)目路段因沿線重載貨車較多，道路破損嚴(yán)重，產(chǎn)生縱橫向裂縫、龜裂、塊狀裂縫、坑槽、松散、車轍等病害，嚴(yán)重影響行車安全。針對(duì)上述病害，道路全線采用了短切玄武巖纖維進(jìn)行鋪設(shè)。數(shù)據(jù)分析表明，玄武巖纖維可將瀝青路面的抗疲勞開裂能力提高2倍～8倍，低溫抗開裂能力提高15%～25%，高溫抗車轍能力提高20%～40%，顯著降低路面裂縫和車轍病害，有效提高路面使用品質(zhì)，大幅延長(zhǎng)路面使用壽命和養(yǎng)護(hù)周期，節(jié)省后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。上述技術(shù)已在吉林、山東、江蘇等地50多項(xiàng)公路工程中得以成功應(yīng)用。

南京城市三環(huán)道路施工現(xiàn)場(chǎng)

連續(xù)BFRP配筋提升江蘇鎮(zhèn)江臨江東路路面耐久性

連續(xù)BFRP配筋路面施工現(xiàn)場(chǎng)

江蘇省鎮(zhèn)江市的臨江東路北臨長(zhǎng)江及大港港池碼頭，西接鎮(zhèn)江新區(qū)國際化學(xué)工業(yè)園，是鎮(zhèn)江新區(qū)路網(wǎng)規(guī)劃中一條東西走向的重載城市干路。隨著新區(qū)國際化學(xué)工業(yè)園企業(yè)和江運(yùn)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致交通量逐年增長(zhǎng)，常年的車輛疲勞荷載和超載使得路面損壞嚴(yán)重，出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、斷板破壞和坑槽等病害。以強(qiáng)度高、疲勞性能優(yōu)異和耐腐蝕的連續(xù)BFRP筋替換全部鋼筋，用作路面增強(qiáng)材料，可以提高其使用壽命。

按照與鋼筋混凝土路面“等強(qiáng)度”的原則，設(shè)計(jì)BFRP連續(xù)配筋路面。BFRP橫向分布筋用幾字支架支撐，BFRP縱筋采用扎帶與橫向筋綁扎在一起，BFRP縱筋采用搭接、且無捻紗密繞的方式連接。疲勞性能和耐腐蝕性能優(yōu)異的BFRP筋提升了路面耐久性，實(shí)現(xiàn)了路面長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)，降低了維護(hù)成本。此外，采用BFRP筋替代鋼筋，減少了鋼材的使用，從而減少了鋼鐵生產(chǎn)造成的CO2排放。連續(xù)BFRP配筋已經(jīng)在其他類似30多項(xiàng)工程中得到推廣應(yīng)用。

BFRP網(wǎng)格增強(qiáng)黃茅海通道索塔抗裂及耐久性

廣東省珠海市的黃茅海跨海通道項(xiàng)目作為粵港澳大灣區(qū)又一大型跨海工程，起于珠海市高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)平沙鎮(zhèn)，向西跨越崖門口黃茅海水域，經(jīng)江門臺(tái)山赤溪鎮(zhèn)，終于臺(tái)山市斗山鎮(zhèn)，路線全長(zhǎng)約31公里，跨海段長(zhǎng)度約14公里。該項(xiàng)目中的黃茅海大橋和高欄港大橋?yàn)閮勺罂缧崩瓨?，其索塔高度?55米～263米，最大直徑為21米。尺寸巨大的大橋索塔在施工過程中存在著不可避免的大體積混凝土抗裂難的問題，且對(duì)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來說，海洋是最為苛刻的腐蝕環(huán)境，混凝土出現(xiàn)裂縫會(huì)嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)的耐久性，若采用鋼筋網(wǎng)片用于混凝土抗裂又無法避免鋼筋的銹蝕問題。

BFRP網(wǎng)格具有與混凝土熱膨脹系數(shù)一致、耐腐蝕、黏結(jié)性能優(yōu)異和輕質(zhì)高強(qiáng)等特點(diǎn)，是大體積混凝土抗裂和替代抗裂鋼筋網(wǎng)片的理想材料，可將BFRP網(wǎng)格配置在索塔的保護(hù)層中，防止混凝土開裂。在該項(xiàng)目中的黃茅海大橋和高欄港大橋索塔建造過程中，首先將BFRP網(wǎng)格裁切運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，待鋼筋綁扎完成后，將BFRP網(wǎng)格包裹在鋼筋外側(cè)，通過混凝土墊塊實(shí)現(xiàn)與鋼筋的間距和保護(hù)層厚度，網(wǎng)格采用扎帶綁扎，耐腐蝕的BFRP網(wǎng)格可設(shè)置更小的保護(hù)層厚度，更加有效地防止混凝土裂縫的出現(xiàn)。據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，增加BFRP網(wǎng)格后，混凝土表面的裂縫數(shù)量減少80%，裂縫深度控制在BFRP網(wǎng)格以外，有利于提高結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。此外，BFRP網(wǎng)格質(zhì)量輕，可在工廠一體化加工成型，不需要焊接，更加便于施工。

BFRP網(wǎng)格黃茅海大橋施工現(xiàn)場(chǎng)

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)蘇州某構(gòu)件廠地坪使用壽命

蘇州某PC構(gòu)件廠位于蘇州市相城區(qū)內(nèi)，其堆場(chǎng)分為南北兩個(gè)，總面積約為1.36萬平方米。施工改造前，由于超限超載車輛較多，路面破損嚴(yán)重，存在混凝土板塊斷板、裂縫、沉陷等病害。施工改造后，采用結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維對(duì)路面地坪進(jìn)行改造，有效減小了裂紋寬度，提高了混凝土地坪的韌性及抗沖擊和抗裂能力。此外，與傳統(tǒng)鋼筋相比，玄武巖纖維更輕、更安全，也沒有生銹腐蝕問題，耐久性好，極大提高了道路的使用壽命，降低了維修成本。目前結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)技術(shù)正在橋梁伸縮縫、橋面鋪裝等工程中應(yīng)用。

纖維混凝土攤鋪現(xiàn)場(chǎng)

BFRP網(wǎng)格/筋加固南京長(zhǎng)江大橋

南京長(zhǎng)江大橋因常年使用致使拱肋開裂普遍且較為嚴(yán)重（局部滲水），存在局部剝落露筋、整體剛度退化等問題，另外還存在著混凝土碳化嚴(yán)重的問題。該橋于2016年開始加固，在加固工程中，為避免后澆帶開裂導(dǎo)致鋼筋銹脹，北引橋雙曲拱橋的后澆帶采用了高性能BFRP筋加固技術(shù)，經(jīng)表面肋紋處理的BFRP筋與混凝土之間的黏結(jié)性能優(yōu)異，提升了結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和耐久性能。此外，雙曲拱肋采用一體化連續(xù)BFRP網(wǎng)格加固技術(shù)，該技術(shù)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、雙向受力、無需搭接、保護(hù)層厚度小、施工工序少的特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)鋼筋加固過大地增大構(gòu)件截面的問題。

南京長(zhǎng)江大橋雙曲拱橋加固

BFRP網(wǎng)格加固宿淮鹽高速公路數(shù)座大中橋、常州南河橋、靈橋、儒林中河橋、武進(jìn)港運(yùn)河大橋等

宿淮鹽高速公路采用玄武巖纖維復(fù)合材料網(wǎng)格和GMV專用砂漿對(duì)梁體底板進(jìn)行抗彎加固，利用網(wǎng)格雙向約束特點(diǎn)與較高的界面抗剝離性能約束剝落塊，克服了增大截面加固工藝產(chǎn)生的自重大、施工繁瑣、耐久差等缺點(diǎn)，解決了碳纖維布外貼工藝界面長(zhǎng)期耐久性能不足等問題。

常州市南河橋、靈橋、儒林中河橋、武進(jìn)港運(yùn)河大橋等橋梁由于常年暴露于野外環(huán)境，且近年來承受的車輛荷載增大，導(dǎo)致部分橋段混凝土出現(xiàn)開裂，鋼筋裸露銹蝕等問題，特別是蓋梁受損嚴(yán)重，影響了行車安全。針對(duì)以上橋梁的加固中，蓋梁采用了玄武巖纖維網(wǎng)格—聚合物砂漿加固技術(shù)。該工藝具有快速高效、施工方便、施工面需求小、人工成本低等優(yōu)勢(shì)，最大程度地減小了橋梁加固對(duì)市內(nèi)交通的影響。

維修加固工程

預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固宿淮鹽高速公路

宿淮鹽高速公路橋底板BFRP板預(yù)應(yīng)力加固工程

宿淮鹽高速公路是江蘇省的“四縱四橫四聯(lián)”高速公路規(guī)劃網(wǎng)中的一部分，全長(zhǎng)213.735公里，連接著徐州、宿遷、淮安、鹽城4個(gè)蘇北重要城市。2020年10月江蘇高速公路工程養(yǎng)護(hù)有限公司對(duì)宿淮鹽高速公路橋梁進(jìn)行定期檢查發(fā)現(xiàn)，多座橋梁的腹板、底板出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性受力裂縫，為保證橋梁的正常使用功能，提高結(jié)構(gòu)耐久性，需對(duì)全線存在病害橋梁進(jìn)行維修加固施工設(shè)計(jì)。

針對(duì)鹽城東樞紐C匝道橋的梁腹板和底板裂縫情況，采用預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固技術(shù)進(jìn)行加固修復(fù)。預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固技術(shù)由東南大學(xué)提出，著力于解決傳統(tǒng)FRP板普通外貼加固方法存在應(yīng)力滯后和FRP材料高強(qiáng)性能難以發(fā)揮，以及預(yù)應(yīng)力CFRP板加固技術(shù)存在CFRP板價(jià)格昂貴、極限斷裂伸長(zhǎng)率低和被加固結(jié)構(gòu)延性差等問題，該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)被加固結(jié)構(gòu)綜合性能有效提升的同時(shí)，節(jié)約了加固材料成本。目前，該項(xiàng)目中使用預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固的4跨橋梁，承載力得到了有效提升，裂縫寬度減少了近20%。