纤维布范文1
关键词：框架结构；抗震性能研究；水平低周反复试验；碳纤维布加固
目前已进行的碳纤维加固研究主要是针对简支梁、柱等单个构件及节点加固后的受力性能进行的研究[1-3]，而加固震后严重损伤甚至破坏的钢筋混凝土框架的研究很少。本文针对1榀进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验最大承载力、形成机构体系的钢筋混凝土框架模型进行CFRP布加固，再进行水平低周反复荷载的试验至破坏。
1试验概况
1.1试件概况
图1为1榀按1:3的缩尺模型设计的钢筋混凝土框架，经模拟地震作用的水平低周反复荷载试验，已达到最大承载力、形成机构体系。其裂缝分布如图2所示，其中，柱端裂缝最大宽度达3mm。
1.2加固方案设计
对图1所示的已严重损伤的框架KJ-1进行加固（加固后命名为KJ-1A），按照施工工艺[4]，梁顶粘贴长800mm×宽50mm碳纤维布一层，弯剪区按100mm宽@100mm粘贴U型箍，裂缝处粘贴U型箍，加载点处粘贴2个U型箍。柱的两端均按100mm宽@100mm粘贴环形箍三道；柱上下端的内外侧在竖直方向粘贴长600mm×宽120mm的碳纤维布；为防止柱侧竖向碳纤维布在柱底剥离，在柱脚两侧基座上分别粘贴100mm宽的U型箍各一道。节点处粘贴水平方向长400mm×宽50mm，竖直方向长300mm×宽50mm的十字形碳纤维布。为防止水平碳纤维布与梁剥离，梁两端外伸部分均加100mm宽U型箍。试件加固如图3所示。
1.3加载方案设计
本试验加载装置如图4所示，采用力—位移混合控制的加载方法，先以力控制进行加载，屈服后改用位移控制[5]。采用底部剪力法计算各级多遇和罕遇水平地震作用，作为试验加载制度的依据。不同烈度的多遇及罕遇地震作用的等效荷载如表1所示。
2试验现象及结果分析
2.1试验现象
以2kN的水平荷载开始进行加载，加至6kN时左柱下端原结构裂缝处出现第一条宽度为0.05mm的裂缝，则加固后的开裂荷载为6kN。加至16kN时，在右柱节点处出现宽度0.3mm的裂缝，且此处钢筋屈服，柱顶最大位移8.2mm。然后改为由位移控制加载，位移加至6y时，左柱底裂缝宽度扩展为3.0mm，右柱底裂缝宽度扩展至2.5mm，此时，构件达到极限状态，对应的极限荷载为55.2kN，大于表1中9度罕遇地震作用的等效荷载。反向加至-6y时，左柱顶裂缝宽度扩展至2.5mm，右柱顶裂缝宽度扩展至3mm，此时，柱底部碳纤维布起鼓，试件达到强度极限，荷载呈下降趋势。
2.2试验结果分析
2.2.1KJ-1A滞回曲线
KJ-1A的滞回曲线如图6所示。刚开始加载循环，荷载—位移曲线近似为直线，滞回环面积较小。钢筋屈服后，由于加载位移幅值的增大及循环次数的增多，试件的滞回环面积增大，呈梭形，滞回曲线向位移轴靠拢，位移增长速率大于荷载增长速率，说明经碳纤维布加固后，严重损伤的钢筋混凝土框架仍具有较好的抗震耗能能力。
2.2.2KJ-1A骨架曲线
由图6所示的滞回曲线中各环峰值，得到骨架曲线，如图7所示。开裂前，骨架曲线较陡，基本呈线性。开裂后，曲线斜率减小，出现第一个转折点。钢筋屈服时，曲线的斜率进一步减小，曲线出现第二个转折点，位移的增长速率明显大于荷载的增长速率，反映出一定的刚度退化。达到极限荷载后，曲线呈下降趋势，承载力退化，刚度退化更加明显；试件在达到极限荷载后，荷载缓慢下降，且在荷载下降到极限荷载的85％时，试件仍具有一定的变形能力，说明试件延性良好。
图8为右柱柱底竖向碳纤维布的滞回曲线，钢筋屈服前，柱底纵向碳纤维布应变较小，屈服后，改为由位移控制加载，随着加载位移幅值的增大及循环次数的增多，碳纤维布应变也加快增加，说明碳纤维布粘接性能良好。在碳纤维布其被拉到极限拉应变前，卸载后应变基本可以全部恢复，原因是碳纤维布为弹性材料；试件破坏时，碳纤维布被剥离，未达到极限拉应变。图9为框架节点处竖向碳纤维布的滞回曲线，节点处的碳纤维布在正反向加载时，均处于受拉状态，钢筋屈服后，滞回环趋于丰满，面积明显增大，说明节点处碳纤维布能较好地抵抗地震作用，并具有较好的耗能能力。
3结论
1）钢筋屈服后，试件滞回曲线的滞回环面积增大，曲线向位移轴靠拢，位移增长速率大于荷载增长速率，说明经碳纤维布加固后，严重损伤的钢筋混凝土框架仍具有较好的抗震耗能能力。
2）钢筋屈服时，试件的骨架曲线的斜率进一步减小，位移的增长速率明显大于荷载的增长速率，反映出一定的刚度退化。达到极限荷载后，骨架曲线呈下降趋势，承载力退化，刚度退化更加明显；但荷载缓慢下降，且在荷载下降到极限荷载的85％时，试件仍具有一定的变形能力，说明试件延性良好。
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1碳纤维布加固法技术原理
碳纤维布加固法通过在构件受拉区粘贴碳纤维布,增强钢筋的受拉性能,从而提高整体的抗弯承载力;在构件的受剪区粘贴碳纤维布,加固钢筋混凝土的抗剪能力;碳纤维布通过约束其内部混凝土从而能加固钢筋混凝土抗震柱,这种约束伴随这轴向压力的增大发生横向膨胀,从而使得碳纤维布产生环向伸长,增强侧向约束力,因此称为被动约束。这种约束机制取决于碳纤维布的环向约束能力和混凝土的横向膨胀性能这两种因素。碳纤维布通过两阶段的受力过程约束混凝土,延缓了受压区混凝土的压碎,最大化发挥纵向中钢筋的塑性性能,构件的延性从而显著改善。
2碳纤维材料特性
表1列举了碳纤维材料的主要性能指标。
碳纤维材料的主要特性有:(1)高强高效。碳纤维符合材料不但抗拉强度远高于普通钢材,模量也比普通钢材高;(2)重量轻、柔韧性好;(3)施工便捷且质量可以保证;(4)具有良好的耐腐蚀性和耐久性。
3碳纤维布加固法的优点
3.1 优点
(1)碳纤维布可以根据补强的要求进行多层粘贴,在一个部位重叠粘贴直至满足补强的要求。这一优点是传统方式中无法做到的。
(2)对于各种不同形状的构件,传统的施工方法基本无法实现,而碳纤维材料的高柔韧性可以适应任意形状的构件,从而增强了施工的可实行度,缩短施工时间,降低成本,获得较大的经济效益。
(3)施工简便。
碳纤维布加固法在梁桥内部限制下的作业空间中操作时依然简单易行,因为这种方法工作时需要的空间很小,不需要大型设备,操作起来十分简单。
(4)不会对原结构产生新损伤。
碳纤维布加固补强不需要开凿混凝土,只需用树脂对结合处进行粘贴,因此不会产生新的结构破坏。
(5)有效地封闭混凝土的裂缝。
由于碳纤维布是粘贴在混凝土的表面,因此不但封闭了裂缝,而且碳纤维材料的特性能够约束裂缝的扩展,将原本宽深的裂缝逐渐变为细小的裂纹,从而混凝土构件的刚度也得到了提高。
(6)优良的耐腐蚀性。
碳纤维布不仅能经受酸碱的腐蚀,在其他低劣环境下也有很长的寿命,并且碳纤维材料本身有良好的耐热性和无腐蚀性,因而这种方法在某些特定环境下更能体现出优越性。
(7)不影响外观。
碳纤维布很薄的性能使得其粘贴固化后完全布会影响原来的外观。
3.2 不足之处
碳纤维布加固技术的缺点主要在于不能充分适应大变形的结构加固,而且抗震效果实际并不明显,即延性不足。碳纤维布需要经过相当的变形才能发挥较大的强度即强度和弹性模量的比值太低,难以抑制裂缝的扩展与结构变形;其次有机材料本身不耐高温,不能在高温环境下使用,这使得碳纤维布加固法有一定的局限性。
4应用范围
目前广泛使用的碳纤维布形式上主要为片材、棒材。片材的加固形式可谓各式各样,从原理中可以看出基本体现为抗弯曲、剪切、压缩、抗震等,因而其加固效果可以体现为增加刚度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度等。混凝土桥墩的延性和抗剪切能力可以通过在桥墩表面环绕粘贴碳纤维布来实现;而且环绕粘贴的碳纤维布能够对混凝土柱形成约束作用,从而提高截面的抗压强度。在加固已经出现裂纹和损伤的部分时可以在混凝土桥桥面板的上下表面分别粘贴上碳纤维布。碳纤维布加固法的技术优势随着其广泛应用已被人们普遍认可,在实际加固梁桥使用中,不仅要制定详细的材料标准,还必须掌握这项技术的具体操作流程。
5结语
碳纤维布加固法作为一种新型的技术,在桥梁维护方面有着划时代的意义。传统方法几乎不可能用来维护连续梁桥,因为连续梁桥中有一孔出现损坏就得对全桥进行维修,将会耗费大量的人力物力资源。碳纤维布加固法的优势使得这些难题迎刃而解,既能保证施工的质量又节省了资金,符合可持续发展的战略思想。鉴于我国掌握和使用这种方法的时间还不长,在实际应用时施工技术、设计方法等方面仍然需要深入地进行研究,结合大量的实践不断积累经验。
参考文献
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【关键词】桥涵盖板；病害；碳纤维布加固原理；施工工艺；工程性能评价
1 桥涵盖板病害产生原因
近年来载重汽车吨位的不断增大，许多桥涵的盖板出现了混凝土开裂、风化露筋、钢筋锈蚀等严重病害，桥涵盖板的承载力下降。该病害严重地影响到公路行车安全，急需对发生病害的桥涵盖板进行加固处理。
2 碳纤维布性能指标和加固原理
碳纤维聚合物CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 加固混凝土结构，是近十年来在发达国家中新兴的成熟的加固技术，也是国内工程界日渐关注和发展中的加固应用技术。
2.1 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3 500 MPa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为23 000 MPa-43 000 MPa，亦高于钢。因此，CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达2000 MPa/(g*m3)以上，而A3钢的比强度仅为59 MPa/(g*m3) 左右，其比模量也比钢高。碳纤维和石墨纤维一般统称为碳纤维，含碳量都在95%以上，目前具有工业意义的原丝仅有聚丙烯睛纤维(PAN)和中间相沥青，各国生产碳纤维主要是以聚丙烯睛纤维为原料，经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝(直径5 pm--10 pm)。我国CECS 146-2003碳纤维QD片材加固混凝土结构技术规程规定的碳纤维布的主要力学性能指标要求如表1所示。
2.2 碳纤维增强复合材料加固修补桥涵盖板技术，是利用专门配制的粘结剂将碳纤维片粘贴在桥涵混凝土盖板构件需补强加固部位表面，使混凝土与碳纤维片形成一体，共同工作的加固修补方式。碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。钢筋混凝土盖板的抗弯加固，是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区，代替或补充钢筋的受拉性能，从而提高构件的抗弯承载力。粘贴碳纤维后，在构件受拉区混凝土开裂前，碳纤维的应变很小;在混凝土开裂后，碳纤维布逐渐参与共同工作，应变增长加快;而在钢筋屈服后，碳纤维布充分发挥作用，应变增长迅速加快，其高强高效的性能得以充分体现。钢筋混凝土盖板的抗剪加固，是将碳纤维粘贴于构件的受剪区， 这里碳纤维的作用类似于箍筋。在构件屈服前，碳纤维的应变发展缓慢，所达到的最大应变值也较小;在构件屈服后，箍筋的作用逐渐被碳纤维代替，碳纤维的应变发展加快，应变值要高于箍筋的应变值，而箍筋所起的约束作用减小，其应变发展缓慢。
3 施工工艺及技术要点
桥涵盖板加固工程的施工日期要安排在雨季前或雨季后，以减少雨水对工程的影响。其施工工序为：施工准备；卸荷；混凝土表面处理；配置、涂刷底胶；找平面层并配置找平胶；粘贴碳纤维片材；保护。
3.1 施工准备：认真阅读设计图纸，根据实际情况拟定施工计划，备齐施工所需的各种材料及机具。
3.2 加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
3.3 混凝土表面处理：清除桥涵盖板底面剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，对于较大面积的劣质层在凿除后用环氧砂浆进行修复。用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，将混凝土面层打磨平整，尤其把表面的凸起部位磨平，转角粘贴处进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥20mm)。用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
3.4 配置、涂刷底胶：按主剂:固化剂=2:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后再进行下一工序施工。一般固化时间为2～3d。
3.5 配置找平胶（FE胶）并找平面层混凝土盖板表面凹陷部位用FE胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补，转角处用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。
3.6 粘贴碳纤维片材：按尺寸裁剪碳纤维布，调配、搅拌粘贴碳纤维材料的加固专用胶（FR胶），搅拌至色泽均匀，然后用滚筒刷均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，将碳纤维布拉紧展平并铺在涂有FR胶基面上，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维。碳纤维沿纤维方向的搭接长度不小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维固定。多层粘贴重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维的表面均匀涂抹FR胶。其厚度为1～2 mm。
3.7 保护：加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
4 碳纤维加固工程性能评价
4.1碳纤维材料性能评价
碳纤维的弹性模量与钢材较为接近，极适合于钢筋砼结构的加固修复，同时，碳纤维的抗拉强度为普通钢材的10倍，在达到相同加固效果的情况下，碳纤维的用量比钢材少得多。
碳纤维重量仅为200-300g/m2，约为3mm厚钢板的1/100，几乎不增加结构自重，不会引起结构的连锁补强。
根据有关资料，在弱酸环境中，经过一万次的冻融循环，干湿交替，一定光照时间，70℃热水中浸泡30天等作用下，碳纤维的耐久性能、抗腐蚀性能、耐老化性能均无降低，疲劳强度仍保留80％。
4.2 碳纤维工程技术经济性能评价
与传统的加固技术相比，碳纤维加固砼技术具有良好的经济性能，虽然表面上看，碳纤维材料价格相对要高一些，但实际用于加固工程时，其综合造价却较低。碳纤维加固工程不需要大型施工机具和辅助机械，节省了台班费用；碳纤维属于轻质柔性材料，易于施工，降低了人工费用；碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，不需要定期维护，节省了维护费用；当碳纤维批量使用时，其材料价格也不断下降。
5 结论
碳纤维材料在结构加固工程中的应用越来越广泛，在已有的加固方法中，碳纤维材料以其优异的力学性能，简便的施工工艺与良好的效果得到普遍认同。
碳纤维补强加固混凝土结构技术作为一种技术含量高的建筑物补强加固方法，具有很高研究，推广价值和社会经济效益。
参考文献：
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关键词：碳纤维布；加固；钢结构；施工技术
引言
由于钢材的性质与混凝土的性质有着本质的差别，加固钢结构与加固混凝土的技术相差很大，碳纤维布加固钢结构的破坏方式多为界面破坏，目前国内外对于纤维布加固钢结构的研究还处于初步的探索研究阶段，真正在工程上的应用并没有大规模的展开。本文对碳纤维布加固钢吊车梁的施工关键技术进行了详细的介绍。
一、碳纤维布加固吊车梁的特点
工业厂房钢结构吊车梁系统的破坏大多是由于疲劳引起的，而且对于炼钢厂房使用时室内温度较高等因素影响，大多数吊车梁未达到设计使用年限就发生破坏。传统的加固方式虽然有一定的加固效果（如加焊钢板或型钢），但同时也增加了吊车梁的自重和空间利用率的下降，造成应力和刚度的重分布，通常会在焊缝部位造成应力集中，在疲劳荷载的作用下产生疲劳裂纹，造成钢吊车梁的二次疲劳损伤由于碳纤维布因抗拉强度高可成型性强（如在钢结构的拐角处可以很好地与钢构件进行黏结）耐腐蚀和抗疲劳性能效果好，对钢吊车梁的加固效果比传统方法加固效果要好很多。根据不同的病害采用不同的加固方法，如在构件的受拉面粘贴碳纤维布可以提高构件的抗弯能力；在钢结构疲劳部位，通过粘贴碳纤维布可以提高剩余疲劳寿命等，碳纤维布加固钢构件的技术效果显著，立竿见影，逐渐成为专家学者研究的热点内容。
二、工程难点分析和措施
1、标准规范欠缺
鉴于粘贴碳纤维加固钢结构技术在实际工程中应用的实例有限，无现成标准规范可循，粘贴碳纤维布加固修复钢结构是一种新工艺，与碳纤维布加固混凝土有着极大的不同，二者在黏结方式、破坏界面及方式等方面均有很大不同。所以工程进行过程中结合以往工程经验，采用边试验边验证边优化、边施工的过程，分别针对材料选择、黏结性能、工艺性能、十字形节点、疲劳性能试验、吊车梁模型试验、结构计算分析，设计出最优的加固设计方案。
2、工程环境恶劣
在钢结构工业建筑中，钢吊车梁是很重要的组成部分，其所处的环境杂，例如炼钢厂房，如果停工进行加固会造成严重的经济损失，所以要在厂房正常运行的情况下进行加固施工，此时结构工作环境存在高温及粉尘，施工环境条件恶劣，对工人的体力和耐力是一个极大的考验。而且炼钢车间环境温度很高，以往的黏结材料在黏结时间和工作温度方面都无法满足要求。
三、施工技术分析
施工方法的好坏直接影响到最终的施工质量，碳纤维布加固修复钢结构采用结构黏结剂与碳纤维形成黏结构件，粘贴于钢构件表面，但是由于黏结剂的力学性能工艺参数及操作顺序的特殊性，造成其施工流程要比其他加固方式严格。以往工程实践表明，碳纤维布加固钢结构的效果好坏，除了需要良好的黏结剂之外，更需要严格的施工方法。所以针对工业建筑吊车梁加固工程的环境特点和工期要求，传统的环氧树脂和其他已有黏结材料很难满足工程要求，要求所用的黏结剂具有固化速度快、强度高、性能稳定等特点。
1、施工技术准备
施工前应进行系统的前期准备工作，加固后应进行加固效果的观测和评价。为此，施工前进行以下工作。首先，进行碳纤维加固详细设计，确定纤维材料选型、铺贴方向、粘贴层数、剪裁等。其次，根据结构工作环境及施工周期要求等进行黏结剂材料选型及配合比设计，确定合理的加固施工工艺，分别进行了配胶工艺试验、涂胶和滚压工艺试验、快干黏结剂与碳纤维布浸润性试验、碳纤维布多层铺设工艺试验、碳纤维布搭接长度试验、表面防护工艺试验、黏结剂固化温度控制试验等。最后，制订施工质量验收标准及操作规程。
2、材料选择
粘贴碳纤维布加固钢结构的技术关键问题之一就是黏结材料的性能是否满足碳纤维布与钢材的变形协调和共同工作。目前，国内碳纤维布加固钢结构的工程实例非常缺乏，也没有相关的设计规范和标准因此，材料选择方面要围绕其固化时间不同、养护温度下的工作性能进行研究。根据研究的要求和要点，主要进行以下试验工作，最终确定适合于工业建筑吊车梁使用的黏结材料。
第一，不同温度下黏结材料本身力学性能试验。
第二，不同温度养护条件下钢对钢拉伸剪切性能试验。
第三，不同温度养护条件下钢与碳纤维布正拉黏结强度试验。
第四，不同温度养护条件下钢对钢疲劳强度性能试验。
第五，扰动后钢对钢拉伸剪切性能试验。
第六，不同温度养护条件下钢与碳纤维布搭接黏。
3、纤维布的粘贴
鉴于快干黏结剂固化速度快，7～10min即可初步固化，因此应严格控制其涂胶滚压工艺。每施工段至少需要4人，一人负责配黏结剂；一人负责涂浸渍树脂；另外两人分别负责粘贴碳纤维布和刮浸渍树脂滚压，刮浸渍树脂滚压时应注意，须按住纤维布的一端，沿着纤维方向从一端向另一端刮涂滚压，并且赶走胶层中的气泡，使胶层均匀不可来回错动，注意不要使碳纤维布出现抽丝扯离现象；应用此工艺需注意，一定要掌握好配浸渍树脂的量，不应一次性大量配黏结剂，以免其大量放热，固化加快。
涂浸渍树脂后应在2min以内铺设纤维布，纤维布铺设完成后，应在3～4min内对铺设完成的纤维布表面再涂刷浸渍树脂如果出现胶层空白，则需要补浸渍树脂，然后再加压粘贴，胶层厚度宜控制在0.3～0.8mm。称取胶液时应根据施工进度固化温度确定用胶量，一次不能称取大量胶液涂胶的场所应明亮干燥，灰尘尽量少。涂胶过程中，称取各组分的工具不能混用，涂胶的工具也不能接触盛胶容器中未用的各组分应严格控制各组分的比例，相对误差控制在5%以内。碳纤维布搭接处，顺纤维受力方向搭接长度不应小于200mm，搭接区域不宜出现空鼓凸起凹陷等缺陷，否则应对缺陷进行修补在粘贴碳纤维布和固化过程中，环境温度宜控制在50℃以下。
4、表面防护要求
参考常规碳纤维布加固结构技术的要求和一般经验，考虑环境的特殊性，粘贴完碳纤维布，应在黏结剂固化后进行表面修整及防护处理，刮掉多余的胶液涂刷防护材料在后续施工过程中，应避免胶层受到冲击和剥离，保证碳纤维增强复合材料与钢构件之间有可靠的黏结为了延长碳纤维复合材料的使用寿命，防止在高温环境下对黏结剂的有效黏结产生影响，在粘贴碳纤维后2h内应在碳纤维布的外部涂刷防护材料，并安装设置防火隔热板防护材料的涂刷工艺按施工工艺和要求进行。
四、施工检验和验收
1、原材料检验
对FRP结构胶粘剂等原材料宜按工程用量一次进场到位进场时，应会同监理单位对产品合格证产品质量出厂检验报告和包装完整性进行检查同时，应对产品的安全性能进行见证抽样复检。
2、过程质量检查与控制
采用碳纤维布及配套树脂类黏结材料对钢结构进行加固修复时，上一道工序经检查合格后，方可进行下一道工序施工施工质量不能满足要求时，应立即采取补救措施或返工施工过程中，应有专门人员负责质量检查并做详细记录。
3、碳纤维布加固修复钢结构工程验收应具备以下基本资料
工程概况及钢结构鉴定或评估报告；设计文件；施工资料，包括施工组织设计施工工艺及过程质量控制记录隐蔽验收记录材料和工程量统计加固修复后图纸等；监理资料过程控制记录；原材料检验报告现场质量检验报告等。
结束语
总之，碳纤维布加固修复钢结构作为一种较新型的加固方式，伴随着标准规范、施工技术的完善，必将在钢结构领域得到广泛应用。
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关键词：碳纤维布粘贴加固环氧树脂涂装
中图分类号： TU74 文献标识码： A
近年来，纤维类材料（CFRP）在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点。在所有的这些纤维材料中，碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术较成熟，也是用量最大的一种高科技材料。目前，CFRP凭借其自身的优点在桥梁加固工程中被广泛应用。
我们知道，桥梁建成后，为确保正常运营，必须加强经常性的检查养护与维修。随着交通运输的发展，交通量和重载车辆不断增加，因此，要求通过对原有桥梁进行合理而有效的加固，来提高通过能力和荷载标准。采用粘贴碳纤维布法进行加固桥梁结构，是桥梁修补加固工程中的一张新型加固方法，能够恢复和提高既有桥梁的承载能力。通过青园街跨民心河桥工程实例以及308国道跨总退水渠桥工程实例，以及完工后的荷载试验验证，我们发现碳纤维布参与原混凝土梁共同工作，使旧桥基本恢复原来的承载水平，加固效果良好，此种加固材料是一种值得信赖的新型材料，采用工艺流程是可靠的。下面结合工程实例谈谈其施工工艺、技术及其加固要点的注意事项。
青园街跨民心河桥与308国道跨总退水渠桥梁均为三跨普通钢筋混凝土空心板梁结构，两座桥梁修建年代均较早，车辆通行频繁，出现了一些病害。部分桥底板裂缝较密集，并且铰缝开裂严重，部分铰缝已失去使用功能，桥梁上部横向联系被破坏，单板受力现象严重，漏水、渗水现象严重，两个工程实例维修加固项目之一都有对旧有板梁进行粘贴碳纤维布加固。
1. 粘贴碳纤维布与粘贴钢板、传统的混凝土结构加固相比较
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，相对于粘贴钢板加固与传统的混凝土结构加固技术相比，其主要原因在于碳纤维布加固存在较多优点：碳纤维材料具有优异的物理力学性能，其抗拉强度高于普通钢材的10倍，极适合于钢筋混凝土结构的加固补强；其轻质柔软，适用面广，能适应各种结构外形的补强；碳纤维片材轻，现场粘贴无需重型设备，设施简便，施工便捷迅速，便于桥下高空作用，也无需模板、夹具、支撑等；加固厚度小，可不增加原结构的恒载，即几乎不增加结构自重（碳纤维布重量200g/m.～300g/m，设计厚度0.1l1mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计），特别适用于建筑高度受限制情况下加固补强；同时还具有良好的耐久性及耐腐蚀性，能有效地封闭混凝土的裂缝；不必打孔，因而对原结构不会造成新的损伤等优点。
2.工艺、方法
2.1基本工艺流程：构件表面处理——基层处理——涂底层胶料—— 刮腻子整平——涂下层浸渍环氧树脂——粘贴碳纤维布——涂上层浸渍环氧树脂——养护——防护涂装。
2.2具体施工方法及要求
1）对粘贴碳纤维的范围进行基底处理
由于风化作用及其它环境影响往往导致旧桥混凝土部分表面很久很脏，需用角磨机进行打磨处理，除去1mm厚表层污垢。在进行这道工序之前，在桥面板宽度的中间、跨中和四分之一跨处打30mm泄水孔排除板内积水，注意避开钢筋。对于构件基面问题突出的部位要进行特殊处理，如外露钢筋若有锈蚀，混凝土有锈块、锈皮，存在这些现象的均须清除并进行防锈处理；构件表面有蜂窝麻面、残缺、破损及碳化层部分要进行清除，达到结构密实部位，并对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺或不平部位使用粘胶砂浆进行修补复原；对于构件表面凸出部分（模板的段差等）也需打磨平整，修复后的段差尽量平顺，拐角处或有棱角部位用磨光机打磨成圆倒角；如果梁体有裂缝，对于缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封，大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝；最后清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥，待完全干燥后用脱氧棉沾丙酮擦拭表面3—4次，直至脱脂棉上无粉尘。
2）底层涂刷
底层胶料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内，起到固化作用，是保证碳纤维布与混凝同工作的关键，也是两者之间传力途径中的薄弱环节，需要粘结材料有足够的刚度与强度来保证碳纤维与混凝土间剪力的传力，同时还需有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘性破坏。因此，碳纤维本身材质及施工工艺及质量的保证很重要。
3）环氧腻子对构件表面残缺的修补
构件表面凹陷部位用环氧腻子填平，修复至表面平整；内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。特别注意蜂窝麻面和细小空洞，切实填平，固化后表面如有滑痕，打磨去除。
4）贴碳纤维布
为了防止碳纤维受损，在碳纤维布运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前按设计要求的尺寸及层数用钢直尺与壁纸刀切断裁剪，每段长度一般不超过3rn。在板底粘贴碳纤维布时桥上不得有活荷载。碳纤维布在受力方向尽量不要打接，如需打接，碳纤维布的受拉方向的搭接长度不小于200mm，纬向打接长度不小于50mm，搭接位置要相互错开。
5）养护
粘贴碳纤维布后，需常温下自然养护24h以上达到初期固化，并保证固化期间不受干扰，冬季养护时间略长。在此养护期间采取适当的防护措施防止雨水、尘埃落在粘贴面上。
6）涂装
根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。
3.注意事项
1）材料选择注意事项及要求
任何一种桥梁加固中其工艺、方法及过程控制是质量保证的关键因素之一，而施工所用的主材也同样起着举足轻重的作用。
作为主材之一的碳纤维布，其编织的均匀性，将直接影响加固质量。因此，选择均匀性较好的碳纤维布，是加固质量的关键。
2）粘贴注意事项
在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。另外，加固前对桥梁尽可能卸荷，同时停止交通，减少汽车通行造成的震动对粘贴效果的影响。
环境控制：为了保证粘贴的质量，施工时应考虑不同季节、环境温度及湿度对树脂固化的不利影响使用不同型号的粘贴树脂，这样才能对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制。施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。
树脂配制时要求配比正确，需按产品使用说明规定的配比称量，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。
粘贴第二层碳纤维布时，需将已粘贴的底层碳纤维布表面擦拭干净至无粉尘。擦拭干净的碳纤维布应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm。
3）安全注意事项
碳纤维为导电材料，施工时要使其远离电气设备及电源，或采取可靠保护措施。各种粘结剂应在其说明书规定的环境温度中密封储存，并远离火源，避免阳光直射。各种粘结剂材料不得沾染生活水源。废弃物不得倒入下水道，应按环保要求集中处理。
4.对碳纤维加固补强技术的展望
随着我国经济的快速发展，交通量日益增大。七、八十年代修建的钢筋混凝土桥梁，大部分已经表现出不能满足通行需求。一是荷载标准低，二是在重车、超重车的作用下，出现了许多病害，旧桥维修加固任务很大。碳纤维有着优异的力学品质，是理想的桥梁加固材料，可喜的是，国内已经能够生产碳纤维，而且品质已接近日本、美国等发达国家的品质，价格也在迅速下降。可以断言，在今后的桥梁加固中碳纤维必定能发挥巨大的作用。
参考文献：
1、桥梁结构用碳纤维片材》（JT/T532—2004），中华人民共和国交通行业标准
2、马晨光.碳纤维布修复补强混凝土结构新技术的发展与应用［R］.中国公路旧桥改造与维修技术研讨会，2000,12。
纤维布范文6
关键词：盾构；隧道；管片；芳纶纤维布；加固；安全
中图分类号：U455.43文献标识码： A 文章编号：
一、引言
受国家大力进行基础设施建设和城市化进程的影响，目前城市地铁在各大城市如火如荼的进行大力建设，盾构法隧道作为最主要地铁隧道施工工艺，被越来越多应运，但是随着盾构法隧道的普及，随之而来的一些施工质量问题也暴露出来，主要是在盾构推进过程中管片出现开裂、掉角、保护层脱落、渗漏水等现象。主要原因是盾构推进过程中姿态不佳、地质情况复杂等各种主观、客观原因造成的。目前已经有多个城市的地铁盾构隧道出现了类似的情况。本文结合某市地铁盾构隧道管片开裂的实际情况，对隧道管片开裂进行相关的修补加固进行详细阐述，经修补加固的盾构隧道管片最终满足其安全使用需要。
二、工程简介
某市地铁区间隧道采用的是预制钢筋混凝土管片，管片外径6.2m，内径5.5m，宽度1.2m，厚度0.35m。每环管片纵向共16只M30螺栓，环向共12只M30螺栓。按照隧道埋深不同，管片配筋相应有差别，按照隧道埋深不同将管片分为P1、P2、P3三类，即浅埋、中埋、深埋环，浅埋覆土厚度h≤11m，中埋11
管片端面环缝采用凹凸榫槽结构（管片环缝结构见图1），纵缝采用平面式，衬砌间连接件采用双头弯螺栓。衬砌纵、环缝防水采用多孔特殊断面的三元乙丙橡胶弹性密封垫，外侧加贴遇水膨胀止水条，形成双道防水。
管片开裂的原因主要有以下几方面的原因：
1）设计方面：管片环向衔接处结构设计为凹凸榫槽，该类结构对拼装精度要求较高，限制了管片错台程度，易造成凹槽处局部应力集中，致使该部位混凝土开裂。
2）盾构机姿态影响：盾构机姿态控制不良，造成局部盾尾间隙较小，在管片拖出盾尾时，引起盾壳对管片挤压，致使管片局部应力集中，致使混凝土开裂。
3）管片错台：管片错台易形成对管片环缝处凹槽的径向剪切力，造成管片内弧面出现裂纹或破损。
4）该市地铁使用的是通用型双面楔形管片，楔形量为37.2mm，管片选型不合适将会引起千斤顶行程差较大或者盾尾间隙不合适，造成管片偏心受力或者管片受挤压，引起管片开裂。
该市区间隧道在盾构推进过程中，由于盾构姿态不佳等因素，造成部分管片出现开裂，开裂部位主要集中在隧道顶部和两侧腰部，开裂宽度从边缘至手孔边，深度由深及浅，以表层混凝土剥落为主，虽然在边缘部位开裂深度超过5cm，但均为管片侧面保护层厚度范围，有少量管片出现漏筋现象，管片开裂的主要形式见图2；所以需对上述开裂的管片进行修补，以保证隧道结构的耐久性及后期运营的安全性。
图1管片环缝结构图2管片开裂形式
三、修补概述
通过论证，对于拱顶100°范围内管片边缘开裂长度L≤1.0m时，采用环氧砂浆进行修补，对于100°范围内管片边缘开裂长度1.0m＜L＜2.5m，采用环氧砂浆加芳纶纤维布进行修补。
芳纶纤维布修补设计形式为：采用与管片等强度的环氧砂浆对于出现的开裂的部位进行修补，待环氧砂浆强度达标后，使用环氧树脂加芳纶纤维布进行修补补强。
四、修补施工技术
1、工艺流程
前期准备管片环氧砂浆修补管片清理涂刷底胶粘贴芳纶纤维布。
2、施工技术措施
（1）前期准备
由于在隧道内进行管片修补，施工空间较小，在进入施工现场作业前，保证施工现场三通一平，作业采用由外后内的顺序进行，配备两支施工队进行作业，每队4人，共8人。主要材料为AFS60芳纶布、环氧树脂胶A＆B、专用滚筒刷、毛刷、刮板、剪刀、凿子、榔头、混凝土角磨机、砂轮（砂纸）、吹风机、活动脚手架、棉纱、环氧砂浆等材料。
（2）管片环氧砂浆修补
在用环氧砂浆修补前，将已经开裂的混凝土凿除干净，对于部分存在钢筋锈蚀的情况，需用钢丝刷刷去钢筋表面堆积的疏松锈蚀，用油漆刷蘸水把开裂处表面洗刷一遍，待表面干燥后，在开裂表面涂刷界面剂，然后按照配比环氧砂浆对开裂处进行修补，根据实际情况可进行多次修补，保证环氧砂浆的密实度。
（3）管片清理
①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，对于较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。
②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，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平。
③用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
（4）涂刷底胶
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、气泡，等胶固化后（固化时间视现场气温而定，以手指触感干燥为宜，一般不小于2小时），再进行下一道工序。
（5）粘贴芳纶纤维布
①按设计要求的尺寸裁剪芳纶布，粘贴宽度为开裂管片处环缝至手孔边共20cm，粘贴长度为开裂管片范围两侧各外扩15cm。
②配置、搅拌粘贴胶料，然后用滚筒刷均匀涂抹于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。
③用特制光滑滚子在芳纶布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出芳纶布外表面，以去除气泡，使芳纶布、树脂、混凝土构件粘结成一体。
④如多层粘贴应重复以上步骤，待芳纶布表面指触感干燥为宜，方可进行下一层芳纶布的粘贴。
⑤在最外一层芳纶布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。
⑥在芳纶布粘贴好之后，对其进行适当的外部保护。
五、施工技术要求
1）AFS60芳纶纤维布厚度不小于0.286mm，抗拉强度大于2000MPa，弹性模量不小于110GPa，延伸率大于2%。
2）底胶粘结强度大于2.74MPa。
3）浸渍树脂比重为1.0～1.3，抗拉强度大于30 MPa，抗弯强度大于10 MPa，粘结强度大于2.74 MPa。
4）原材料的力学性能指标均在80°高温下不衰减。
5）在涂刷混凝土界面剂时，在其未干前立即进行管片修补。
6）在管片修补时，需待盾构机台车离开200米，隧道稳定后进行。
六、结语
通过对由于盾构推进造成管片开裂修补后，经论证，满足结构安全及后期运营安全，以上是本人在施工过程中遇到的较为典型的工程实例，并进行了一些简单认识和总结，希望能给类似的工程提供一点参考和帮助，同时也希望各位同行给予批评和指正。
参考文献：
[1]GB50446-2008 盾构法隧道施工及验收规范
[2]DG/TJ08-2041-2008 地铁隧道工程盾构施工技术规范
