港闸碳纤维加固案例分析，碳纤维加固技术应用

2025-11-182.94 K阅读0评论济宁钢结构设计公司

案例分析

碳纤维加固案例分析摘要**，碳纤维加固技术以其高强度、轻质、耐腐蚀等特性，在结构加固领域得到广泛应用，本文通过实际案例分析，展示了碳纤维加固的显著效果，某桥梁因长期承载及环境因素导致结构受损，采用碳纤维布进行加固后，不仅显著提高了桥梁的承载能力，还有效延长了其使用寿命，施工过程中，碳纤维布的粘贴密实、无空鼓，且对原结构影响小，体现了该技术的优越性，碳纤维加固还具有施工便捷、周期短等优点，为类似工程提供了宝贵经验。

一、某工程楼板碳纤维加固案例

工程背景与加固原因
- 在某工程中，由于建筑功能发生变化，楼板活荷载增大。经计算复核，既有楼板配筋里部分楼板上铁钢筋配筋不足，所以需要进行加固。加固方采用粘贴碳纤维法进行加固。此案例加固计算采用设计软件计算和EXCEL表格分别进行。
碳纤维加固法适用范围
- 适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。要求被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。
参考规范与材料要求
- 参考规范：《混凝土结构加固设计规范》(GB50367 - 2013)。
- 材料要求：碳纤维材料本身性能要求详见《混凝土结构加固规范》GB5067第4.3的内容；贴用结构胶要求详见国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB50728第4.2.2条的要求。材料具体要求可加入学社联盟（扫码咨询）。
设计规定要点
- 方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固；被加固混凝土结构构件现场实测混凝土强度等级不得低于C15；外贴纤维复合材加固钢筋混凝土结构构件时，应将纤维受力方式设计成承受拉应力作用；粘贴在混凝土构件表面上的纤维复合材，不得直接暴露于阳光或有害介质中。
本案例加固要求
- 经承载力复核，1轴 - 6轴X方向支座上铁需要加固，支座最大弯矩为19.2KNm/m；经承载力复核，B轴Y方向支座上铁需要加固，支座最大负弯为13.0KNm/m。

二、涵洞盖板碳纤维加固案例

病害产生原因
- 施工质量问题：涵洞建设施工时存在质量问题，盖板钢筋保护层厚度不够，混凝土震捣不密实，经常年使用，表层混凝土容易风化脱落，形成露筋。
- 防水层失效：盖板防水层开裂失效，雨水不断渗入与盖板混凝土的主要成分硅酸钙发生水化反应，形成游离钙、硅酸和氢氧根，在毛细压作用下混凝土中的盐份被水带出淤积于混凝土表面，进一步与空气中的二氧化碳发生反应，在混凝土表面结晶形成白色硬块。
施工方案选择
- 传统方案：凿除并清洗干净原有盖板混凝土表面的劣化层后，附着施工增加一定厚度的钢筋混凝土保护层或喷射钢纤维混凝土和外包钢板，达到加固目的。但涵洞孔径较小，机械设备在窄小空间内难以展开，若采用该方法加固涵洞盖板工程，施工难度大，人员和设备需求多，预计工期10个月，且新旧混凝土界面粘结强度不高，真实受力状况难与设计预想相符。
- 碳纤维加固方案
  - 技术发展：碳纤维用于混凝土结构的加固始于七八十年代的美国、日本。日本阪神大地震及中国台湾“9.11”地震后，被广泛用于震后建筑重建和补强。我国起步较晚，但发展迅速，已有许多桥梁加固成功实例，如南京机场路高架桥空心板补强修复、卢沟新桥的补强修复工程等。
  - 工作原理、特点及优越性
    - 利用专门配制的粘结剂将碳纤维片粘贴在混凝土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。
    - 碳纤维复合材料力学性能优越，抗拉强度是普通Ⅱ级钢筋抗拉强度的10倍以上，弹模与钢材相当；具有良好的耐腐蚀性及耐久性，适合沿海地区；单位体积重量仅为钢材的l/4左右，制成板状后厚度仅为1.4mm左右，几乎不增加结构自重和改变截面外形。
    - 碳纤维布是柔性材料可任意裁剪，能有效封闭混凝土结构的裂缝，不改变结构形状及外观，适合涵洞盖板这类施工面较小的工程；施工简便、工序简单，自重较轻，可用小型电动工具操作，操作空间要求宽松，可在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。
施工工序
- 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。
- 混凝土表面处理：清除涵洞盖板底面剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，较大面积劣质层凿除后用环氧砂浆修复；用混凝土角磨机、砂纸等除去混凝土表面浮浆、油污等杂质，将面层打磨平整，凸起部位磨平，转角粘贴处倒角处理并打磨成圆弧状（R≥20mm）；用吹风机清理干净并保持干燥。
- 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，待胶固化后进行下一工序施工（一般固化时间为2 - 3d）。
- 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）。
- 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**胶（FR胶），搅拌至色泽均匀，用滚筒刷均匀涂抹于待粘贴部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，确定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，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。
- 保护：在后一层碳纤维的表面均匀涂抹FR胶（厚度为1 - 2mm），在加固后的碳纤维表面喷防火涂料进行保护。