碳纤维布加固空心板施工技术

任 岗

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁 辽阳 111000）



碳纤维布加固空心板施工技术

任 岗

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁 辽阳 111000）

摘 要：在预应力混凝土空心板施工中，碳纤维布加固技术是一种被广泛使用的技术。预应力混凝土空心板施工期间会出现板面麻面、板底裂缝、露筋等各种质量缺陷，使得空心板的质量受到影响，所以及时采取措施对这些问题进行处理显得很重要，碳纤维布加固技术便是其中的一种处理技术。

关键词：碳纤维布加固；空心板；施工技术

预应力混凝土空心板的质量在工程中可能会出现不合格的问题，这些问题的存在给质量安全带来了很大的隐患，要及时对其进行加固处理。

1　碳纤维布结构加固技术

加固钢筋混凝土受弯构件的抗弯性能，就是在构建的受拉区粘贴碳纤维布，从而将钢筋的受拉性能进行补充或是进行替代，从而将构件的抗弯承载力提高。将碳纤维粘贴上后，碳纤维的应变在构件受拉区的混凝土开裂以前很小，在构件受拉区的混凝土开裂以后，碳纤维布开始工作，加快应变增长速度；在钢筋失效后，碳纤维布会发挥自身的作用，迅速加快应变增长，从而使得其高效性得到体现。该技术广泛应用于对各种构件的部位进行修补加固，如桥墩、屋架、梁等［1］。

2　碳纤维布加固空心板施工技术的应用

2.1实验材料

在本文中实验材料选择的是冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板，其强度为C25，尺寸为3280毫米*590毫米*120毫米，板号为YK-BL33-22d，受力主筋是650级8Φll5。在实验中，将B1、B2作为进行实验的对比板，不对其进行加固处理；将型号为FTC1-20120毫米日本产碳纤维2道贴在B3-B6底部。实验中应用的碳纤维性能指标为：单位面积重量为200克/平方米，厚度为0.111毫米，拉伸的模量为235GPa，密度为1.8克/立方米，粘贴胶选择日本产的FE-E3P。

2.2实验方案

将电阻应变片粘贴在预应力混凝土空心板的跨中混凝土和碳纤维上，根据GBJ-90，实验预应力混凝土空心板的结构性能。使用1.02的短期荷载检验值对其进行30分的持荷。碳纤维和混凝土的各级荷载应力应变情况用静态电阻应变采集仪进行跟踪记录，在各级电荷作用下空心板的挠度变化用百分表进行测量，裂缝的开展情况和裂缝的宽度用读数显微镜进行记录。所有的实验在为了验证预应力混凝土空心板的承载力的情况下，都达到破坏的程度。实验结果如下表1所示：

表1：空心板实验结果

2.3实验分析

验算将碳纤维加固在板底后期正截面的抗弯能力，可以根据现行的抗弯设计计算原理，参照国内外一些关于计算构建正截面抗弯设计的成果，假设：预制混凝土空心板在受弯后，符合平截面的变形规律；混凝土的抗拉强度可以忽略不计；碳纤维的应力在极限状态下，能够达到抗拉设计强度［2］。

2.4实验结论

预应力混凝土空心板在使用碳纤维粘贴后，能将预应力混凝土空心板的承载力进行有效提高。粘贴碳纤维进行加固后，在相同的荷载状况下，能将预应力混凝土空心板的挠度进行有效减少。预应力混凝土空心板的开裂荷载在粘贴碳纤维后增大。预应力混凝土空心板在利用粘贴碳纤维进行加固后，对构件的自重和截面构造没有任何影响，同时建筑物的其他结构和用户空间的净高度不受到任何影响。碳纤维的最大拉应变在实验中为 12000μ，碳纤维的抗拉强度在设计时建议为2000MPA。

3　工程实例

3.1工程概况

某大桥在建造中使用的是冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板，其尺寸为3280毫米*590毫米*120毫米，板号是 YKBL-22D，图集号为L95G404，其强度为C25，受力主筋是 650级 8 Φll5，且将跨中弯矩设计值定为5.79千牛每米。在该桥交付使用后不久，就发现大桥的桥墩空心板中存在着裂缝。根据现场的勘测鉴定结果，在空心板的跨中附近有垂直受力主筋裂缝存在，裂缝的宽度范围在0.6毫米～1.2毫米间，裂缝的上下呈现相互贯通的状况，有一处存在着相邻三块空心板裂缝相互排在一起的情况，必须对其进行加固处理。

3.2确定加固方案并进行计算分析

根据该大桥的使用要求，大桥要保证在进行过加固处理后仍然保证原状，不能影响其正常使用功能。在验算板底粘贴碳纤维加固后的正截面抗弯能力时，不考虑圆钢筋的影响作用，仅考虑混凝土和碳纤维布的粘贴破坏性，设计碳纤维布的抗拉强度为2400MPA。通过计算，需要配置两条100毫米宽的碳纤维，并用一条100毫米宽的碳纤维横贴在端部用于对端部进行锚固加强。

3.3施工工序

首先剔除空心板上的上下抹灰层，将空心板的底面和顶面显露出来。将边长为100毫米的两根方木或是原木设置在每块空心板的底部用以进行支撑，同时将垫块设置在支撑的上下，并将其用木锲打紧。在空心板的裂缝处将两个出气嘴和灌浆嘴粘贴上，封闭裂缝的外表，将灌浆的浆液按照比例配置好，然后进行压力灌浆。浆液固化好以后再进行下面的工序。材料的准备要根据事先确定好的碳纤维和粘接胶的规格及品种，然后按照工序进行处理：先处理基面→然后将底胶涂刷上→修补粘贴面→将碳纤维粘贴上→养护→处理表面防护。施工完加固后，进行结构性能试验时选取具有代表性的空心板作为代表，加固技术的加固效果和可靠性可以用试验结构进行评价。

在本实验中选取的是三块裂缝并排的空心板。上下抹灰层在实验时已经施工完成，空心板上承载所有的恒载。最后对荷载分三级进行卸载，挠度回弹的情况在每级荷载卸载后 10分钟进行观察。卸荷量与挠度的回弹量成正比，观察卸荷完成后的情况，空心板的挠度因为外加荷载的存在全部进行了回弹。说明在上述荷载作用下，空心板在加固后处于弹性状态，从而能够达到正常使用的要求。

4　结论

与其他的加固技术相比，在预应力混凝土空心板加固施工中更适合使用碳纤维加固技术。将该技术与剔槽埋筋法和灌浆封缝法结合使用，能将构建的抗剪和抗弯性能进行极好地提高，从而使得结构具有更好的耐久性和整体性。

参考文献：

［1］闫长旺，刘曙光，王玉清.碳纤维加固预应力空心板抗弯承载力实验研究［J］.中国矿业大学学报.2013（02）: 101-109.

［2］任庆新，刘艳华，李顺群.碳纤维布增强二次受力 RC构件轴拉计算方法［J］.辽宁工程技术大学学报（自然科学版）报.2014（03）: 10-11.

（责任编辑：黄 密）

中图分类号：U415.6

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.015

文章编号：1672–7304（2016）01–0033–02

作者简介：任岗（1976-），男，辽宁阜新人，工程师，研究方向：桥梁缺陷加固整治。

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