碳纤维布在水库加固工程中的应用

魏涛

摘要：碳纤维布加固技术是当前比较有效和新颖的一种加固方式，碳纤维布具有非常好的力学性能，甚至能够作为钢筋的替代品在混凝土中使用。我国很多水库建设时间较为久远，运行到今天，水库的结构部分会出现各种问题，需要对其进行加固处理。研究将碳纤维布运用于水库加固工程中，其优势有加固效果好、施工简单、施工质量有所保障、防水和防腐蚀等。所以水库加固工程使用碳纤维布具有良好的效果。然后再以湖北省某水库为例，发现其闸墩和检修平台梁板不符合规范标准，通过利用碳纤维布对该结构进行加固处理，能够达到很好的施工效果，使其满足规范要求。最后提出了碳纤维布在水库加固工程中的施工注意事项，以期达到水库加固的目的。

关键词：碳纤维布;水库;加固;應用

中图分类号：TV697.3 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0012-04

我国的水库工程比较多，很多的水库建设时间较早，在20世纪50～60年代就已经建成，那时我国的建设水平还不是很高，所以其建设质量就不是很好，再加上这么多年的不断运行，有些水库就会出现各种各样的问题，比如混凝土强度不足、出现裂缝、被腐蚀出现渗漏等情况[1]。如果不对其进行合理有效的措施，就会造成严重的安全事故。

随着我国对碳纤维布的使用比较频繁，其优势在不断的显现出来，能够对工程起到加固修复的作用，而且还具有替他的良好性能，所以将其运用到加固工程中能够达到很好运用效果。在我国的建筑、桥梁等领域中，使用碳纤维布的实例已经有很多，这些成功的案例证明了碳纤维布在加固工程上有很好的作用[2]。于是本文将碳纤维布运用到水库加固工程中进行研究。

以湖北省某水库为例，该水库是在1970年建成投入使用的，该水库是使用钢筋混凝土建设而成。由于使用时间太长，对水库的管理过于缺乏，而且在建设过程中的质量控制存在一定的问题，所以如今的水库面临一系列的问题，需要对其进行加固处理，才能更好的投入使用。所以接下来将研究碳纤维布在水库加固工程中应用。

1 碳纤维布在水库加固工程中应用优势

碳纤维布在水库中应用时是通过使用胶粘剂将碳纤维布粘接到结构表面，碳纤维布与结构合为一体，对结构的强度起到增强作用，所以可以达到加固结构的作用，改善结构原受力性能。从上面可知加固水库的结构所使用到的材料是胶粘剂和碳纤维布。

其中碳纤维布是一种非常优质的加固结果材料，其具有很好的拉伸强度，比起传统的钢筋，碳纤维布的拉伸强度比它强十倍左右，而且其质量较轻，不会导致结构较重，并且其高弹模延伸率小，作为水库加固材料能够有很好的效果，表1即为碳纤维布的性能参数[3]。胶粘剂的作为一种辅助材料，也是必不可少的一种材料，能够保障碳纤维布更好的作用于水库结构中，所以所使用的胶粘剂也需要满足一定的力学性能，从而促进碳纤维布在水库加固工程中的发展。碳纤维加固的优势具体表现在以下几个方面。

1.1加固效果好

碳纤维布具有很好的力学性能，其强度大、弹性模量高、质量轻、延伸率小等，比钢筋的力学性能还要好，在水库加固工程中充分利用碳纤维布的优势性能，可以提高水库结构的承载力、抗裂性能、延展性能，能够对水库加固维修起到很好的效果。

1.2碳纤维布施工简单

水库加固工程中利用碳纤维布的施工方式就是用通过人工用胶粘剂将碳纤维布粘贴到需要加固的结构上，不需要涉及到大型的施工设备，施工过程比较简单，不会受到其他因素的影响。在某些特殊情况时，可以在水库继续工作的情况下对需要加固的结构进行施工。从碳纤维布施工的程序上就可知其操作简单，只需要将碳纤维布粘贴到结构上，待其固化，检测到强度是满足要求即可，一般情况下施工只需要2～3天。

1.3能够保障施工质量

对碳纤维布进行施工时，其质量影响的主要方面就是在粘贴的过程中，然而碳纤维布是一种柔性的材料，粘贴到结构上是很容易实现的，而且能够保障粘贴密实程度。一般的工人在施工时，都可以保证碳纤维布的粘贴密实度达到95%以上，即它的有效粘贴面积是大于95%的，能够达到碳纤维布加固水库工程的质量要求[4]。

1.4碳纤维布具有超强防水和防腐作用

碳纤维布具有很好的防腐蚀作用，而且其中环氧树脂成分具有超强的防水作用。水库中的构建经常与水接触，就比较容易受到腐蚀的侵害，水库的构建就会出现各种问题，所有将碳纤维布粘贴在水库加固的构建表面，就能够防止水或者其他的腐蚀性物质与构建表面直接接触，从而起到防腐蚀的作用。所以碳纤维不在水库加固工程中运用具有防水和防腐蚀的作用。

2 碳纤维布在水库加固工程中的运用分析

本文以竹溪河水库为例，分析其中需要加固的构建。通过对该水库的结构进行安全复查，发现闸墩局部受拉区域的裂缝和检修平台梁板不符合水库规范要求，需要对其进行及时的加固处理，不然就会造成比较严重的安全事故。其中钢筋不符合规范，其原因在于对结构提出了更高的要求，更加的重视结构的安全。

2.1闸墩和牛腿加固

该闸墩和牛腿不符合规范，但是又不能将其直接再建，这样就会投入更多的建筑成本，还会影响到其他的水库结构，所以经过讨论，用碳纤维布对闸墩和牛腿进行加固工程，既可以满足安全规范，又可以节约建筑成本，还可以不对其他结构产生影响。图1即为将碳纤维布运用于水库牛腿和闸墩上的运用。

碳纤维布的粘贴位置不能直接粘贴在闸墩和牛腿上，需要根据闸墩的受力情况，选对位置之后才能粘贴碳纤维布。然后再根据闸墩的裂缝控制计算，选择碳纤维布的用量。最后通过专业的工作人员对碳纤维布进行施工，等到胶粘剂完全固化之后，需要对粘贴碳纤维布的闸墩进行检测是否已经满足规范要求。

根据GB 50367—2006《混凝土结构加固设计规范》受拉构件加固，其正截面承载力按以下公式复[5]：

N：结构的轴向拉力设计值

fy0和Ay0：原来钢筋的拉伸强度和截面面积

ff和Af分别为碳纤维布的拉伸强度和截面面积

经过计算，水库闸墩的加固需要至少8条碳纤维布，选择厚度为0.37mm的碳纤维布，重量为每300g/m3，碳纤维布的宽为150min，长度大于2.65m，碳纤维布是使用双层然后将碳纤维布按照要求粘贴在正确的位置，为了使碳纤维布使用更加的长久，在其表面涂抹一层防护砂浆。使用碳纤维布对闸墩的加固工程即完成。

2.2檢修平台梁板加固

通过检修水库的检修平台梁板发现其受力情况有所降低，与设计规范存在一定的差距，所以需要及时对其进行加固处理。本文的加固处理方法为：选用的碳纤维布为双层，宽度为150mm，质量为每300g/m3，在主梁和次梁的轴线位置布置2条碳纤维布。还需要使用U型箍，图2即为梁板横断面的碳纤维布加固示意图。从图中就可以看出所使用材料的物理性质和粘贴的位置。使用碳纤维布对检修平台梁板的加固工程能够让其变得更加的牢固，复合加固设计规范要求。

3 碳纤维布在水库加固工程中的施工注意事项

为了保障碳纤维布的加固效果更好，水库加固工程能够顺利实施，在水库加固施工过程需要注意以下的事项。

1）在施工之前，需要将水库进行加固的构建上的大部分荷载进行卸除，施工环境要求大于5℃，其空气湿度要小于85%，在这样一个施工环境中施工，更能提高加固的效果。

2）碳纤维布也有其施工工序，施工时要按照施工工序进行，其施工工序为：对加固的区域进行处理、在被粘贴位置涂刷底胶、将粘贴位置修补平整、粘贴碳纤维布、养护固化、质量检测、防护处理[6]。为了保证施工质量，每一个的施工步骤都不能缺少。

3）碳纤维不要粘贴在受力的方向，一定要粘贴平整，不能出现弯曲或者气泡出现。胶粘剂要能够充分的渗透，不能有空气存在。碳纤维布的有效粘贴面积要达到95%以上。

4）在对碳纤维布进行施工时，要能够在规定的时间内连续进行施工，且施工完成，能够保障整体的施工效果。如果由于恶劣天气或者其他因素的影响，使得施工不得不停止，就不能保障施工的连续性，这时就需要对已经完成的作业面采取一定的处理措施，以便后续工作，在对其进行处理时不能对纤维布和粘接层造成伤害。

5）用碳纤维布对水库加固后，最后还有一道工序就是涂抹砂浆进行保护碳纤维布。这就需要注意所使用的砂浆是对胶粘剂和碳纤维布没有伤害的，砂浆还要具有一定的粘接强度和变形能力。

6）应用碳纤维布加固水库结构后，还需要对共层进行现场粘接性能检测，该检测步骤是必须要完成的，在检测过程中要不能伤害到碳纤维布或者粘接层，如果产生破坏了，就需要考虑是否重新施工。

4 结语

碳纤维布具有质量轻、拉伸强度强、耐腐蚀性、防水、强度大等性能，在民用建筑、桥梁、水利工程、隧道等领域中都会被使用到，将其运用到水库加固工程中的应用不常见。然而碳纤维布运用于水库加固中，不仅能够起到加固的作用，而且施工较为简单，施工工期也会缩短，还能起到防水、耐腐蚀的作用，这点对于水库来讲能够起到很大的作用，因为水库容易受到水或者其他腐蚀性的物质侵害。文章对某水库用碳纤维布进行加固处理，加固效果较好。其施工较为简单，但是对于其施工过程还是得高度重视，要知道施工中的注意事项，才能保障碳纤维布运用于水库加固工程中的效果更加明显。

参考文献

[1]何永日，李宏明，陈尚建.碳纤维复合材料在水库溢流坝闸墩补强加固中的应用[J].广东水利水电，2004（4）：24-25.

[2]罗楚生.碳纤维布加固混凝土构件的原理与应用[J].广东建材，2011，27（4）：18-20.

[3]吴大军，詹天惠，奕怀东，等.碳纤维复合补强材料在竹溪河水库输水管加固工程中的应用[J].工业建筑，2008（sl）.

[4]孙玉强.桥梁粘贴碳纤维布加固施工技术研究[J].交通建设与管理，2015（10）：56-58.

[5]孙文勇.碳纤维布和钢板共同加固RC框架梁的研究与应用[D].2015.

[6]刘小明.碳纤维复合材料（CFRP）加固修复混凝土结构新技术在水利工程中的应用[J].大坝与安全，2003（1）：49-52.