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美泰® 芳玻韧布在盐城市旧桥加固中的应用(摘要)

            1.江苏省盐城市公路管理处
            2.上海市市政工程建设发展有限公司
            3.江苏省连云港市公路管理处 

 摘要:通过工程实例详细介绍了美泰® 芳玻韧布的特点及其在桥梁加固工程个的应用。美泰® 芳玻韧布具有自重轻、强度高、足球买球app方便和造价低等许多优点,在桥梁快速加固工程中具有良好的应用前景。
   关键词:纤维复合材料;桥梁加固;足球买球app工艺 

    1 桥梁概况 
                                   
     盐城市四岔河桥位于江苏省大丰市204省道K184+527,建于1978年6月。该桥上部结构采用5×10m钢筋混凝土空心板梁,桥梁净宽为7.14+2×0.9m,梁高55cm,宽105cm,每跨8片板梁。足球买球app荷载为汽一15级,挂车一80。下部结构采用双柱式钢筋混凝土桥墩,桥台采用重力式U型桥台。板梁及铰缝、桥墩盖梁均为30号混凝土,墩柱为25号混凝土。由于省道204改造,要求此桥荷载等级提高到汽一20标准,因此需要对该桥进行加固。
                              
    该桥桥面铺装为沥青混凝土结构,其表面基本平整,具有一定的粗糙度。钢筋混凝土板梁碳化现象较为严重,且梁底面乎整度差,部分梁底面粘有老化的油毛毡,板梁侧面基本乎整。根据《足球买球app》  (JGJ2385)的要求,对试验桥梁的材料强度进行回弹测定,评定出每片梁的混凝土强度为27.4MPa。
     根据四岔河桥的特点,经过多方面综合比较,纤维复合材料加固技术具有明显的优势,因此决定采用纤维复合材料对该桥进行加固。
 
   2 纤维复台材料的选择 
                                   
     所谓纤维复合材料(FRP)就是把高分子材料织物浸润在合成树脂基质中,待基质固化成型。从材料种类上划分,主要有碳纤维复合材料(CFRP),玻璃纤维复合材料(GFRP)和芳纶纤维复合材料(AFRP)。纤维复合材料的共性是强度高、质量轻、耐腐蚀,但是又各有特点,CFRP杨氏模量高但具有延性差、易损伤、导电且加固后会产生较大的温度应力的缺点且价格昂贵;GFRP克服了CFRP的所有缺点,价格便宜但杨氏模量低;AFRP性能最佳但价格最贵;复合玻璃纤维却能做到取长补短。
     根据对市场上各种纤维复合材料的多方面比较,美国的 美泰® 芳玻韧布具有较高的性价比,因此决定在该桥的加固中采用该种复合纤维材料。 
                              

   2.1美泰® 芳玻韧布简介  
      美泰® 芳玻韧布是由高强玻璃纤维(Eg1ass)与凯扶拉(Kevlar)编织布、专用配套 美泰® 浸渍树脂在足球买球app现场充分湿合而形成的高强度复合材料,其各项指标的性能见表1(略)。包覆于特种树脂之中的高强度纤维编织布是系统的主要承力单元,纤维布中玻璃纤维方向应和原结构强度不足的方向一致。
                                   
      外粘高强复合纤维是否能够提高原结构承载能力,是否能够保证长期有效工作,关键在于所采用的粘接树脂。如果粘贴树脂强度不够、在不利环境下易老化或不能与粘接材料、被粘接材料变形协调时,将可能给被加固的结构带来灾难。试验数据表明, 美泰®特种树脂是目前世界上最优秀的粘接剂之一。
                               
        2.2   美泰®芳玻韧布的优点 
                                   
     这种复合玻璃纤维材料与进口的碳纤维布复合材料相比,具有以下明显的优势。
     (1) 与混凝土的热膨胀系数一致,不会产生附加的温度应力。这对于曝露在野外且留有伸缩缝的桥梁异常重要。而碳纤维的热膨胀系数与混凝土相差10倍,粘贴在桥梁表面引起的混凝土内部温差应力较大。
     (2) 不导电,也不会产生电化学腐蚀。延性及粘贴时柔韧性好,不易损伤或折断。形成复合体后耐撞冲击性能很强。而碳纤维容易沿垂直其平面方向脆断,不耐碰撞。
     (3) 较大的层厚(1.3mm)对桥墩柱的抗震约束加固效果十分明显。 
     (4) 配合特制的环氧树脂使用可直接在水下加固桥墩柱。 
     (5) 复合玻璃纤维的弹性模量与混凝土相当,因此能延缓构件的破坏,变脆性破坏为塑性变形。 
  
 3  四岔河桥的加固足球买球app 
  3.1 加固足球买球app 
   该桥采用纤维复合材料加固足球买球app的基本原则是采用极限状态足球买球app方法进行足球买球app,主要是针对抗弯能力的不足进行抗弯加固足球买球app。破坏状态界定为适筋梁的破坏,同时需要确保界面应力在一定范围内,以避免发生剥离破坏。另外,应检验加固梁的抗剪能力,避免因抗弯承载力提高过大而导致受剪破坏先于受弯破坏的突然破坏。
   3.1.1 复合玻璃纤维布宽度的确定 
    在不发生早期破坏的情况下要达到预朗的抵抗弯矩,在截面尺寸一定时,纤维布的宽度应尽量大,以减小布的厚度,从而减小界面处的应力集中,使加固梁为延性破坏。粘结剂宽度应与布的宽度相同。
   3.1.2 复合纤维布厚度的确定(略)
   3.1.3 复合玻璃纤维布长度的确定(略)  
   3.2.2 配制特种环氧树脂和浸润纤维布(略) 
   3.2.3 复合补强层足球买球app (略)
   3.2.4  复合补强层的养护(略)
  4 加固后桥梁承载能力检测 
      为了进一步评定加固后桥梁的现有承载能力,检验加固效果,南京航空航天大学士木工程应用技术研究所受盐城市公路管理处委托,于2001年12月1日对该桥进行静载实验。边跨跨中截面混凝土应变片、钢筋应变片和挠度计布置示意图见图1(略)。静载试验结果如下(略)
    5 结束语 
    高强复合玻璃纤维布具有自重轻、强度高的特点,具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀能力,具有良好的耐久性和抗冲击能力,且存在与基材紧密连接和协调变形等明显优势。该加固方法足球买球app便捷,足球买球app质量易于保证。
    实践证明,用高强复合玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁后,其抗弯承载力有明显提高。在盐城市六郎河桥、育新河桥、闸南河桥等桥梁加固中均采用了该项技术和材料进行加固,具有良好的加固效果和综合的经济效果。
    由于复合玻璃纤维材料本身的不足以及人们认识的不全面,导致在具体应用中仍存在一些问题,如粘贴工艺问题、耐疲劳问题、复合材料的老化问题等等,但是随着人们研究的深人和生产工艺的改进,这些问题都将得以解决,复合材料在结构补强方面的应用将会越来越广泛。
   
  参 考 文 献:
   [1] 中国工程建设标准化协会标准.混凝土结构加固技术规范。北京:中国计划出版社,1992 
  [2]杨文渊.桥梁维修与加固.北京:人民交通出版社,1997 
    [3]史丽远,艾军,江文明.高强复合玻璃纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究.工业建筑,2002(1)
    [4] JTJ02389.公路钢筋混凝土及须应力混凝土桥梁足球买球app规范.北京:人民交通出版社,1985
                              
                              ( 摘自:《足球买球app》 )
                               
                               
 美泰® 芳玻韧布在高温的生料均化库维修足球买球app的应用 美泰® SEH 51 Glass fiber strengthening for High  Temperature Cement Mixing Silos
                               
     
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        摘要:本文的生料均化库由于在建造过程中混凝土质量控制问题,加上各种高原因素,造成该库的裂缝问题特别严重和结构强度不足,影响到结构安全。业主曾经使用过传统的加固方式,例如粘钢板、加角钢等,但是由于该库的温度较高和库内摩擦力较大,造成钢板、角钢脱落。实施本文提出的新的加固方案后,成功解决了上述问题,至今使用状况良好。
   This project is situated in Tibet.  Due to bad construction quality, the cement preparation silo has developed cracks on its entire concrete structure. The owner of the cement mixing plant  has tried several different  strengthening and repair methods but was  unsuccessful in solving the crack development problem as all the material keep falling off due to high temperature inside the silo. We were approached by the owners to provide a proposal and a solution to their problem.
    关键词:生料均化库   玻璃芳纶纤维复合材料   高温应用   维修加固
   Keywords: Cement mixing plant Glass Fiber Composites High-Temperature    Strengthening  Repair 
   (一)工程概况
 本项目的加固对象是某水泥厂的生料均化库。这库高度为44米,外径为15.6米宽,库壁为300毫米厚。由于足球买球app和的足球买球app质量有问题,加上高原地区昼夜温差大和冻融循环作用,因此该库的裂缝特别严重。这些裂痕不仅使生料均化库不能正常操作,同时也威胁到结构的稳定性和可靠度。由于每天的停产损失很高,因此本项目的工期比较紧张。
  业主方与某水泥足球买球app院联系之前已花了大约一百万人民币进行库内积灰清理和粘贴钢板、加角钢等传统加固措施。可是由于各种因素使得这些加固措施都显得无效。由于该库的主要功能是对水泥生产烧结前的混合料进行充分地混合,以便保证水泥的生产质量,所以生料均化库的灰尘比较多,生产温度也比较高。
    业主为了保证正常生产的产品质量和该库的安全性和可靠性,后来委托某水泥足球买球app院和足球买球app足球买球app和使用 美泰® 芳玻韧布和 美泰®进口结构胶进行加固。在加固之前进行了裂缝修补,对于小裂缝采取裂缝修补胶进行涂抹,对于大裂缝采取修补胶灌注后用芳玻纤维再加固和封闭。上述处理完毕后再对库外壁作了防水处理。项目竣工验收后业主投入生产使用,几个月后进库检查,用喷灯加热钢板接近已固化的复合材料,最高温度达到130度,时间持续约一小时,结果未发现 美泰® 芳玻韧布和 美泰®进口结构胶有软化、脱落或结构胶滴落现象。其他未加热区域粘贴同样非常牢固。至今该库的使用状况良好。
     (二)加固方式所面对的问题
      业主之前曾聘请其他的加固公司和足球买球app院进行该库的维修足球买球app。可是每次足球买球app都面对同样的一些问题,那就是库内工作温度比较高、库内积灰多、库内生料混合的较大摩擦力和充气压力以及高原地区温差应力造成裂缝的形成和发展。用传统的加固方式,如粘贴钢板、角钢、碳纤维布等加固材料难以克服上述问题,容易造成加固材料的脱落。经过深入的商讨和了解后,我们发现问题的关键是加固方式的选择和工程材料的应用,特别是钢材的自重、钢材和混凝土的热膨胀差异和粘结剂的耐温不够以及摩擦力和充气压力的综合作用是造成脱落的主要原因。由于库内的温度较高,一般的国产环氧树脂或粘贴剂无法承受而软化。
                              
     1)     高温度
      由于该库内正常工作温度在80摄氏度左右,最高可达120,一般国产的粘接剂不能承受此温度,最终导致所粘贴的碳纤维、钢板和角钢等加固材料脱落。这是因为一般的环氧树脂温度达到60摄氏度的时候,都会开始软化。即使使用了化学锚栓,它的化学胶也会开始软化。在加固足球买球app过程的时候,由于没有处于上述温度范围,因此一般都没有什么大问题,可是到了正式投入使用的时候,经过一段时间,所用的加固材料就会脱落,堵塞该库的出料口,影响操作和生产,甚至不得不停产。而该业主一天的产值在一百万元左右,若发生停产所造成的经济损失将是十分巨大的。因此,所使用的环氧树脂必须是优等的产品,最好是进口的具有比较高的耐温能力的产品。
                              
     2)     库内堆积的料和灰尘
     之前的生产过程难免会留下许多灰尘等残留物。这些残留物由于堆积在均化库内,难以完全清除,所以在足球买球app的时候,难免会污染到加固足球买球app用的粘结剂或环氧树脂。这将影响粘结剂或环氧树脂的粘结强度等特性。加上以上的温度问题,如果粘结剂或环氧树脂原有的性能比较差,将会导致质量问题。因此,在粘贴足球买球app中必须严格作好待粘贴基面的处理特别是要满足清洁度要求。

     3)     摩擦力和充气压力
                              
      库内的生料混合会对库壁产生比较大的摩擦力和充气压力。如果足球买球app的时候,用的粘贴剂或环氧树脂和加固材料性能比较差,由于温度对粘结剂的软化作用、钢材的自身重量比较大,加上摩擦力和充气压力的共同作用,很容易造成加固材料的脱落,从而影响生产进度和产品质量。
                              
      4)     紫外线、降水和冻融循环作用
                                
      由于该项目地处高原,紫外线强烈,昼夜温差很大,最低温度可以达到零下十几度,还有就是降水量虽然不是很大,但是下雨比较频繁,因此容易形成冻融循环和温差应力,造成混凝土开裂和裂缝扩展,再有就是建造时的混凝土足球买球app和足球买球app中可能存在的问题也是裂缝产生的原因。不管是什么原因,裂缝的存在与发展都严重影响到结构的安全性和稳定性。因此必须对裂缝进行处理,加防水材料也是为了降低雨水对该库的侵蚀。
     该项目以前的处理仅仅是用混凝土简单地填补表面裂缝,外观看起来还不错,但是实际上对于深层的裂缝并不能防止其扩展,其效果显然不如用环氧树脂或环氧树脂砂浆或其他高强聚合物沙浆能够渗透到深层裂缝并且有效地粘接和约束裂缝。
     (三)加固足球买球app(略)
     (四) 美泰® 芳玻韧布介绍(略)
     (五)结论
    经过传统的加固方式失效后,在某水泥厂的生料均化库的业主聘请了某水泥足球买球app院使用 美泰® 芳玻韧布给该库维修加固。此项目用的 美泰® 专用浸渍树脂,可解决业主以前使用的加固方式的最大问题。此问题就是,环氧树脂等粘接剂能够在该库的工作温度达到80-120摄氏度的时候,还能够确保加固所使用的 美泰® 芳玻韧布在较大摩擦力和较大充气压力的操作情况下不脱落。新的加固方案综合考虑了该库存在的各种结构问题及原因,用轻质高强材料替代了传统加固材料并用高强砂浆对裂缝进行了处治,对库外壁进行了防水处理,最大限度地遏制引起病害的各种原因和保证使用的强度要求,按照该业主的产能和其他因素分析,所产生的技术和经济效果都是十分显著的,新方案加固后的实际使用效果令人满意。
     现在加固行业比较通用的加固材料还是碳纤维布。碳纤维布的需求量将增加,可供的原材料的资源却有限,价格波动也比较大.随着加固的技术越来越成熟,特种玻璃纤维加固技术已经纳入为加固而编制的新规范《混凝土结构加固足球买球app规范》GB50367-2006,在不久的将来,特种玻璃纤维的应用将越来越普遍。

  摘自《足球买球app》

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