碳纖維加固技術(shù)在市政工程的應(yīng)用

 摘要：隨著當(dāng)前基建工程行業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)工程施工發(fā)展中應(yīng)用碳纖維加固技術(shù)，也獲得了較多的實(shí)踐發(fā)展機(jī)會(huì)。如何有效應(yīng)用碳纖維加固技術(shù)，并且確保基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的合格性，成為當(dāng)前市政工程施工發(fā)展中主要面臨的問(wèn)題。文章針對(duì)當(dāng)前碳纖維加固技術(shù)在市政工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析研究，以期能為相關(guān)工程項(xiàng)目施工中碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：碳纖維加固技術(shù)；市政工程；技術(shù)要點(diǎn)；應(yīng)用分析

碳纖維加固技術(shù)在我國(guó)的最初的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出臺(tái)于2003年，《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146-003）。后期隨著相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的逐步成熟化和規(guī)范化，碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)展至市政工程以及其他基建工程領(lǐng)域的應(yīng)用中。

1碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

從當(dāng)前市政工程的施工發(fā)展現(xiàn)狀方面分析，碳纖維加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，涉及的應(yīng)用范圍廣，涉及的應(yīng)用項(xiàng)目領(lǐng)域多。實(shí)際發(fā)展中主要應(yīng)用于道路橋梁加固、隧道加固、河堤以及地下管線工程的加固作業(yè)中。碳纖維加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中由于具備施工兼容性強(qiáng)、施工成本低、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此在實(shí)際應(yīng)用中也獲得了廣泛的認(rèn)可。同時(shí)分析碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于項(xiàng)目工程中的維護(hù)成本控制以及整體技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量提升發(fā)揮了重要的作用。

2碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

碳纖維加固技術(shù)在市政工程的應(yīng)用中，宏觀分析整體的技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為適應(yīng)性強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度高、輕質(zhì)化的特點(diǎn)。實(shí)際施工作業(yè)中，對(duì)于工程的施工質(zhì)量提升以及工程施工中的安全性保障，奠定了良好的基礎(chǔ)。筆者針對(duì)上述碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)以及具體發(fā)揮的作用，進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析研究。

2.1適應(yīng)性強(qiáng)

從當(dāng)前碳纖維加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀方面分析，適應(yīng)性強(qiáng)為技術(shù)應(yīng)用中的主要特點(diǎn)。其中分析適應(yīng)性強(qiáng)的應(yīng)用特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為碳纖維加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，能夠適用于各類(lèi)不規(guī)則的加固位置以及不同類(lèi)型的加固點(diǎn)，且均能發(fā)揮較好的加固效果。其中在橋梁工程加固中的應(yīng)用，可通過(guò)粘貼在梁體頂面或底板的方式，提升橋梁梁體的剛度及強(qiáng)度（見(jiàn)圖1）。另外，在橋梁腹板節(jié)點(diǎn)進(jìn)行纏繞碳纖維材料，也能一定程度上提升橋梁的抗震性能，對(duì)于橋梁工程的應(yīng)用安全性以及應(yīng)用壽命提升發(fā)揮了重要的作用。同時(shí)，碳纖維加固技術(shù)也普遍應(yīng)用于道路、隧道、水利工程、港口、工廠廠房等基建工程的加固應(yīng)用中，整體分析碳纖維加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的適應(yīng)性強(qiáng)。

2.2抗拉強(qiáng)度高

市政工程在實(shí)施加固技術(shù)操作中，主要的技術(shù)要求之一即抗拉強(qiáng)度高。實(shí)際施工作業(yè)中良好的抗拉強(qiáng)度，對(duì)于加固技術(shù)實(shí)施的有效性保障以及工程后期的應(yīng)用安全性和穩(wěn)定性提升發(fā)揮了重要的作用。其中分析碳纖維加固技術(shù)，則具備較高的抗拉強(qiáng)度。實(shí)際應(yīng)用中碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度，約為同等截面鋼材強(qiáng)度的7～10倍。同時(shí)碳纖維材料在實(shí)際應(yīng)用中，還具備較強(qiáng)的剪切度，具體在加固作業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)為材料的柔性較強(qiáng)，實(shí)際施工中可在任意平面、不規(guī)則面進(jìn)行曲折施工應(yīng)用，且不受工程長(zhǎng)度范圍的影響適應(yīng)性極強(qiáng)。

2.3輕質(zhì)化

基建工程施工中材料的重量，對(duì)于工程的施工進(jìn)度、安全性影響重大，從當(dāng)前碳纖維加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀方面分析，輕質(zhì)化為技術(shù)應(yīng)用中的主要特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中碳纖維材料的密度為普通鋼材的四分之一，同時(shí)碳纖維材料的耐久性好，實(shí)際應(yīng)用中能夠有效抵抗化學(xué)腐蝕以及氣候變化對(duì)材料質(zhì)量產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象，確保了加固技術(shù)應(yīng)用的有效性和安全性。

3碳纖維加固技術(shù)在市政工程領(lǐng)域中的主要應(yīng)用技術(shù)及注意事項(xiàng)

3.1增大截面法

碳纖維加固技術(shù)在實(shí)際施工應(yīng)用中增大截面法，為工程施工中常用的一種加固方法，增大截面法在施工中主要針對(duì)同一種施工材料，通過(guò)增大構(gòu)件截面積的方式，提高工程中的構(gòu)件承載力，最終達(dá)到提升結(jié)構(gòu)剛度，加強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。實(shí)際應(yīng)用中增大截面法的應(yīng)用范圍較廣，但施工中存在的施工周期長(zhǎng)，同時(shí)因截面增大的原因，對(duì)于施工區(qū)域中的空間環(huán)境應(yīng)用率也產(chǎn)生了一定的影響。

3.2外包鋼加固法

外包鋼加固法在實(shí)際應(yīng)用中區(qū)別于增加構(gòu)件截面的施工，其在施工中主要通過(guò)在加固區(qū)域外部，直接通過(guò)型鋼包裹兩角或四角的方式進(jìn)行加固作業(yè)。其技術(shù)在實(shí)際施工應(yīng)用中，不對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生作用力，主要通過(guò)外部加固的形式，全面提升結(jié)構(gòu)工程的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，主要適用于柱體、梁體、砌筑墻體等工程的加固中。該工藝技術(shù)的施工程序操作簡(jiǎn)單，施工周期短，結(jié)構(gòu)加固效果顯著，但施工成本較高。

3.3預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法在實(shí)際施工應(yīng)用中，主要基于加固構(gòu)件之上，增加安裝預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿的方式，以共同受力方式提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)加固工藝技術(shù)。同時(shí)分析預(yù)應(yīng)力加固法，也為碳纖維加固技術(shù)實(shí)施中施工難度最大的一種工藝技術(shù)。施工前期應(yīng)預(yù)先進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)的模擬測(cè)試以及相關(guān)施工設(shè)備的檢修維護(hù)，確保工藝技術(shù)在實(shí)施中的安全性和穩(wěn)定性，減少因施工工藝技術(shù)設(shè)計(jì)不合格造成的安全性問(wèn)題和返工現(xiàn)象。另外，從技術(shù)的實(shí)際用途方面分析，預(yù)應(yīng)力加固法主要適用于大跨度橋梁工程以及傳統(tǒng)加固方法應(yīng)用中加固效果不明顯的工程結(jié)構(gòu)中。此外，預(yù)應(yīng)力加固法在實(shí)際施工中，對(duì)于工程施工人員以及工藝施工設(shè)備的要求較高，施工中的節(jié)點(diǎn)控制項(xiàng)目也較多。

4案例分析

某市政路橋工程中立交橋加固項(xiàng)目，該立交橋?yàn)榈撞繕蚨諡閳A柱形橋墩和T型墩，荷載設(shè)計(jì)為5.0kN/m3，梁體為鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁體。在加固工藝技術(shù)的實(shí)施中，主要針對(duì)梁體、柱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，施工要求：不破壞原有結(jié)構(gòu)，不過(guò)大增加結(jié)構(gòu)重量，不影響外觀性能。另外，在具體實(shí)施加固技術(shù)之前，應(yīng)進(jìn)行橋梁梁體的支護(hù)和卸載操作，以保障工程施工中的安全新和穩(wěn)定性。（1）施工基礎(chǔ)的清潔及維護(hù)處理。針對(duì)施工面的散、松、掉落碎塊，局部腐蝕區(qū)域進(jìn)行處理，確�；�礎(chǔ)施工面質(zhì)量的合格性，直至清理露出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的混凝土層面。清潔作業(yè)完成后，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)層面的保護(hù)性施工，主要通過(guò)應(yīng)用M45的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，進(jìn)行裸露面的澆筑和封閉處理，澆筑厚度應(yīng)控制在15ram。澆筑完成后，通過(guò)打磨機(jī)進(jìn)行澆筑面的打磨操作，確保澆筑面質(zhì)量的光滑度。另外，在轉(zhuǎn)角區(qū)域應(yīng)打磨至圓弧狀，且打磨圓弧半徑應(yīng)大于等于20mm，以確保后期施工中基礎(chǔ)面與施工材料的融合效果。（2）底層養(yǎng)護(hù)施工。打磨結(jié)束后再次進(jìn)行清潔作業(yè)，確�；�礎(chǔ)施工面無(wú)污跡，實(shí)際施工中主要采用底層樹(shù)脂進(jìn)行涂抹和養(yǎng)護(hù)，均勻涂抹完畢之后等待樹(shù)脂完全干燥之后，再進(jìn)行下一道工序。（3）水平作業(yè)。針對(duì)前期施工面中存在的不平整現(xiàn)象，進(jìn)行全面的找平操作，確保基礎(chǔ)面的平整度。（4）碳纖維片材粘貼作業(yè)。碳纖維片材粘貼作業(yè)在施工中，首先采用預(yù)置的特殊樹(shù)脂材料涂抹與施工面上，涂刷完成后進(jìn)行碳纖維片材的粘貼。一層粘貼結(jié)束，從碳纖維片材的粘貼方向，結(jié)合橡膠棒進(jìn)行滾動(dòng)操作，排出膠粘劑中存在的氣泡，滾壓作業(yè)操作中應(yīng)嚴(yán)格控制滾壓質(zhì)量，避免滾壓操作造成的碳纖維片材損傷。如為多層作業(yè)，則可通過(guò)重復(fù)第一層粘貼工藝技術(shù)，完成最終的碳纖維加固技術(shù)。加固技術(shù)完成后，根據(jù)車(chē)載試驗(yàn)以及立交橋的荷載試驗(yàn)后，其加固效果符合預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，技術(shù)應(yīng)用合格。

5結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前碳纖維加固技術(shù)在市政工程領(lǐng)域中的應(yīng)用項(xiàng)目較多，涉及的工程類(lèi)型也較多。其技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具備施工工藝技術(shù)成熟，造價(jià)成本可選性高，工藝技術(shù)類(lèi)型多的優(yōu)點(diǎn)。另外，從工藝技術(shù)的實(shí)施現(xiàn)狀方面分析，后期在其工藝技術(shù)的實(shí)際施工中，施工人員應(yīng)重視工程施工之前的設(shè)備檢修維護(hù)，施工中的基礎(chǔ)面清潔、維護(hù)，以及施工中工藝技術(shù)的模擬測(cè)試，確保工藝技術(shù)實(shí)施質(zhì)量的合格性和有效性。

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