碳纖維布等加固材料在有水環(huán)境下測(cè)試加固效果
我國(guó)擁有內(nèi)海和領(lǐng)海面積達(dá)38萬(wàn)平方公里，內(nèi)河也有七大水系。如此龐雜的水域系統(tǒng)，必然擁有數(shù)量巨大的橋梁、碼頭等相關(guān)設(shè)施但是隨著時(shí)間的推移，加之潮濕環(huán)境的作用，這些設(shè)施會(huì)比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更易產(chǎn)生病害。對(duì)它們的加固必不可少也關(guān)系重大！
本文以橋梁的水中橋墩為例，簡(jiǎn)要介紹幾種不同情況下，對(duì)已腐蝕橋墩的加固保護(hù)方法
一、水中橋墩混凝土腐蝕用碳纖維布加固
①基面處理
根據(jù)要求確定需要修補(bǔ)混凝土的位置，后用高壓水沖洗青苔及污泥再用氣動(dòng)打磨機(jī)磨掉混凝土表面酥松層，直至露出堅(jiān)實(shí)基層。
②基面找平
將水下找平膠按照A組份：B組份=2：1的重量比攪拌至完全均勻，將找平膠用劈刀刮抹到混凝土表面即可，每次修補(bǔ)厚度不宜超過(guò)10毫米，如需修補(bǔ)較厚層可分批涂抹找平膠，待24小時(shí)后再涂抹下一層。
③下料
根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好，平鋪到雙層塑料薄膜上，薄膜厚度約10絲。
④混合
將水下碳纖維浸漬膠按A：B=2：1的重量比稱量A/B組份到開(kāi)口容器里，以不超過(guò)300轉(zhuǎn)的低速攪拌，直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹?，在攪拌過(guò)程中確保所有部位接觸到，以便得到混合效果。
⑤預(yù)浸碳布
把調(diào)好的浸漬膠用刮板沿纖維方向反復(fù)碾壓至浸透到碳布里，需保證碳布其中一面的保障膠層稍厚，把雙層薄膜的另一層鋪展到碳布上，再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用.
⑥粘貼碳纖維布
施工人員潛水到粘貼位置把卷好的碳布展開(kāi)，撕開(kāi)膠層稍厚的那面薄膜，將碳布從一端到另一端的粘貼方式粘貼到加固基面上，邊貼邊用刮板按照碳絲方向反復(fù)刮壓，促使碳纖維布平直、延展、無(wú)水泡，浸漬膠充分滲透到混凝土表層。貼完布后24小時(shí)再撕下另一面薄膜即可。
B、水上高濕施工
①基面處理
基材表面應(yīng)全面打磨，無(wú)任何附著物，粘貼部位有尖銳棱角的需要打磨成圓角，小內(nèi)徑為20㎜。
②基面找平
將水下找平膠按照A組份：B組份=2：1的重量比攪拌均勻，將找平膠用劈刀刮抹到混凝土表面即可，每次修補(bǔ)厚度不宜超過(guò)10毫米，如需修補(bǔ)較厚層可分批涂抹找平膠，待12小時(shí)后再涂抹下一層。
③下料
根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好，再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用。
④混合浸漬膠
按A：B=3：1的重量比稱量A/B組份到開(kāi)口容器里，以不超過(guò)300轉(zhuǎn)的低速攪拌，直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹梗跀嚢柽^(guò)程中確保所有部位接觸到，以便得到混合效果。
⑤上膠
用塑料刮板將浸漬膠涂抹到需貼碳纖維的基面上。
⑥貼布
將裁剪好的碳纖維布貼于混凝土涂膠面，碳纖維布要平直、延展。（碳纖維布如有接頭，搭接長(zhǎng)度應(yīng)為20mm，且接頭應(yīng)在基材全長(zhǎng)的1/3處，不得在基材的中間），再用刮板反復(fù)刮刷碳纖維表面，確保浸漬膠浸透到混凝土與碳纖維布中并脫泡；后用刮板在布的外表面刮涂一層浸漬膠，反復(fù)刮壓使之充分浸透到碳纖維布的纖維中，促使碳纖維布平直、延展、無(wú)氣泡，浸漬膠充分滲透。
⑦噴砂
后用3~6mm的沙石（石英砂）灑在涂有膠的施工面上，確保粉刷層的粘結(jié)性。
二、水中橋墩混凝土腐蝕用鋼板加固
A、粘貼面處理
①混凝土粘貼面應(yīng)鑿除苔蘚，油垢、污物，然后用角磨機(jī)打磨除去混凝土面1-2mm厚表層，打磨完畢用高壓水沖洗干凈。
②鋼板粘貼面應(yīng)首先除銹除油，然后用角磨機(jī)進(jìn)行粗糙處理，直至打磨出現(xiàn)金屬光澤，備用。
B、加壓固定系統(tǒng)準(zhǔn)備
加壓固定可采用螺栓、角鋼、墊板所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在被粘貼的環(huán)形鋼板兩端合適位置鉆孔臨時(shí)固定螺栓、角鋼，供壓緊鋼板使用。
C、配制水下粘鋼膠
①粘鋼膠為A、B兩組份，配比為A：B=2：1。配膠宜用機(jī)械攪拌，攪拌器可由電錘和攪拌齒組成，攪拌齒可用電錘鉆頭端部焊接十字形Φ14鋼筋制成。少量(指0.5公斤以內(nèi))也可用Φ6、Φ8細(xì)鋼筋棍人工攪拌。(注意：僅用膩刀拌和，不能保證攪拌均勻)。
②取潔凈容器（塑料或金屬盆，不得有油污、雜質(zhì)）和稱重衡器按配合比混合，并用攪拌器攪拌5分鐘左右至A、B組份混合均勻?yàn)橹埂嚢钑r(shí)沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。每次配膠量不宜過(guò)多，現(xiàn)配現(xiàn)用。
D、涂膠和粘貼
膠粘劑配制好后，用膩刀涂抹在已處理好的鋼板表面上(或混凝土表面)，膠斷面宜略成三角形，中間厚3毫米左右，邊緣厚1毫米左右，然后將鋼板粘貼在構(gòu)件上，用準(zhǔn)備好的固定加壓系統(tǒng)固定，并適當(dāng)擰緊螺栓加壓，以膠液剛從鋼板邊擠出為度。
E、維護(hù)
粘貼后，鋼板涂水下防銹漆3道。
三、水下植筋加固
①打孔
按照設(shè)計(jì)圖紙要求的尺寸鉆孔。
②清孔
三吹三刷，打好孔后用高壓水吹掉孔內(nèi)泥灰，再用毛刷刷掉孔壁表面松動(dòng)的混凝土，后用高壓水清孔干凈，保持待用。
③注膠
將混合器裝上，檢查混合器必須有螺旋管否則不可以用，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)拔去注膠嘴里的螺旋管；將膠裝上膠，勻速擠出膠液，前三的膠液應(yīng)舍去，把注膠嘴插入孔底，邊打膠邊緩慢外提式注膠，正常注膠量為孔體積的2/3，膠打完后換新的膠瓶注膠嘴也應(yīng)更換新的，沒(méi)有打完的膠液把注膠嘴去除，出膠口擦干凈，螺帽擰緊可下次再用。
④植筋
注完膠后將螺紋鋼或帶肋鋼筋按順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)插入孔底，有少許膠液溢出為好，擦掉溢出的多余膠液。
⑤養(yǎng)護(hù)
靜置讓錨固膠自然固化，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)溫度而定，養(yǎng)護(hù)期間不得旋轉(zhuǎn)、敲擊螺桿。

碳纖維布加固橋梁受力分析
碳纖維布新材料的發(fā)現(xiàn)是土木工程發(fā)展新的推動(dòng)力，碳纖維布加固法也被視為梁式橋加固補(bǔ)強(qiáng)、提高承載能力，尤其是當(dāng)高度受限制時(shí)的優(yōu)選加固方法，其施工工藝亦較簡(jiǎn)單。今天，我們就來(lái)探討一下碳纖維布加固橋梁受力的特點(diǎn)。
1.將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上,使其與原結(jié)構(gòu)布置的鋼筋一道共同承受拉力,以提高舊橋的承載能力。與其他加固方法相比，碳纖維布保證在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力,且改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布程度小。
2.沿橋梁的主拉應(yīng)力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布,兩端分別設(shè)置錨固端,可約束混凝土表面裂縫，防止裂縫擴(kuò)大,提高構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。
3.應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁式橋,因碳纖維布在加固混凝土構(gòu)件時(shí),在提高受彎承載力的同時(shí)還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過(guò)多時(shí),構(gòu)件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐摹＿€因碳纖維為完全彈性材料,它與鋼筋共同工作會(huì)減弱鋼筋塑性性能,碳纖維布用量過(guò)多,構(gòu)件延性將有所降低。
4.碳纖維布加固后橋梁結(jié)構(gòu)物后破壞形式變化為突然性(拉斷或剝離等脆性破壞),其承載力極限狀態(tài)應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2/3進(jìn)行抗彎承載力計(jì)算,不能按普通鋼筋混凝土考慮。
5.碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力,其作用機(jī)理類似箍筋,同時(shí)還能明顯改善構(gòu)件的變形性能,增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。

如何處理碳纖維布加固空鼓問(wèn)題：
相信做工程的都知道，粘貼碳纖維布加固時(shí)出現(xiàn)空鼓問(wèn)題是再平常不過(guò)的事情。但是大家有沒(méi)有去系統(tǒng)分析總結(jié)下，引起空鼓的可能原因有哪些呢？
一般情況下，我們經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為引起空鼓的原因主要有以下五個(gè)方面：
1. 粘貼前對(duì)混凝土打磨不平整；
2. 碳布粘貼不平整，刮板在刮布時(shí)沒(méi)有把空氣完全排出；
3. 刷碳纖維膠時(shí)厚薄不一；
4. 碳布粘貼完成后，面膠涂刷不均勻；
5. 碳纖維布的質(zhì)量問(wèn)題，如太硬，織造不緊密等。
我們知道了碳纖維布起氣泡空鼓的原因，就可以對(duì)癥下藥、做出處理。大部分情況的空鼓都是由于刷膠不均勻，導(dǎo)致空氣沒(méi)有完全被排出引起的，這樣我們可以根據(jù)空鼓的面積大小采用不同的解決方法。如果空鼓面積大，可以把空鼓的地方割掉，注意被切掉部分需要鑿毛，再采用修補(bǔ)膠修補(bǔ)平整，以免粘貼上去還有可能空鼓，然后進(jìn)行碳纖維布的粘貼，搭接時(shí)要至少搭接20公分以上;刮板在刮布時(shí)要來(lái)回滾壓，確?？諝馔耆懦?面膠要均勻涂刷。第二，如果是小面積空鼓可用針頭注射，要是針頭注射不進(jìn)去，也可以采用本方法，不過(guò)這種方法一般較少采用。

碳纖維布加固破壞原理及施工工藝
據(jù)了解碳纖維布加固技術(shù)在90年代在我國(guó)建筑工程和橋梁隧道工程領(lǐng)域中開(kāi)始被應(yīng)用，在早期其加固費(fèi)用昂貴，碳纖維布加固技術(shù)的發(fā)展被限制，隨著我國(guó)科技實(shí)力的不斷發(fā)展，碳纖維布加固的造價(jià)不斷降低，使的碳纖維布加固技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷增大，讓碳纖維材料在工程應(yīng)用領(lǐng)域中得到了全面推廣。
碳纖維布加固混凝土柱：
采用碳纖維布對(duì)混凝土進(jìn)行加固，其原理是利用了碳纖維的高抗拉強(qiáng)度和對(duì)混凝土的約束作用，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土柱的極限承載力和壓縮能力。
碳纖維布加固混凝土梁：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究成果，碳纖維布加固梁的破壞形式有以下幾種：
1、界限破壞，當(dāng)碳纖維和鋼筋的配置率適當(dāng)，在受壓混凝土達(dá)到極限應(yīng)變的時(shí)候，受拉區(qū)纖維剛好達(dá)到極限強(qiáng)度，此時(shí)材料的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，截面的延性也達(dá)值；
2、適筋破壞，鋼筋受拉屈服，受壓區(qū)混凝土被壓壞，碳纖維未達(dá)到極限應(yīng)變；
3、少筋破壞，受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過(guò)極限拉應(yīng)變，并達(dá)到極限狀態(tài)而被拉壞，而此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未破壞；
4、超筋破壞，加固量過(guò)大，受拉鋼筋屈服前，受壓區(qū)混凝土被壓壞；
5、粘接破壞，在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
與此同時(shí)，碳纖維布加固在工程中已經(jīng)有了很多的應(yīng)用，碳纖維布在上海證券交易所加固工程以及清華附屬中學(xué)等加固改造工程中得到了大范圍使用。在這些工程中它們所有的一個(gè)共同病害就是混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，為了防止裂縫處鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生氧化，從而導(dǎo)致銹蝕，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)過(guò)后，在采用碳纖維布進(jìn)行加固，大致過(guò)程如下：
1、首先按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行定位放線；
2、采用硬毛刷對(duì)混凝土表面進(jìn)行清理并將轉(zhuǎn)角處打磨成圓弧狀；
3、按設(shè)計(jì)要求裁剪碳纖維布；
4、涂抹底膠，粘貼碳纖維布，并沿著單向多次刮壓，涂刷面膠，并對(duì)碳纖維布進(jìn)行防護(hù)；
5、待膠固化后，對(duì)粘貼碳纖維布進(jìn)行驗(yàn)收。
總而言之，碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的增大截面加固法、粘鋼加固法等相比，碳纖維布加固法具有抗拉強(qiáng)度高，耐腐蝕性好、自重輕、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，為結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。與此同時(shí)，碳纖維布加固除了對(duì)開(kāi)裂的梁板進(jìn)行加固處理之外，還可在戶型改造工程、房屋加層工程、地下室改造工程以及古建筑的修復(fù)工程中應(yīng)用。