碳纤维布在青山水库引水隧洞加固中的应用.pdf

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1、第24021卷1第年162月期人民长江Vo1．42．No．12YangtzeRiverJune，2011文章编号：1001—4179(2011)12—0053—03碳纤维布在青山水库引水隧洞加固中的应用李涛2，陈来发2，上官江2，彭琦2(1．长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010；2．国家大坝安全工程技术研究中心，湖北武汉430010)摘要：碳纤维布是利用对混凝土有很强渗透性和足够粘结强度的树脂贴于需要补强的混凝土表面，可以在不增加混凝土构件的自重及尺寸的情况下大幅度提高原构件的承栽力及耐久性，恢复原构件的功能。该材料应用在青山水库引水放空隧

2、洞加固工程中，其施工简便，性能可靠，不仅缩短了工期，降低了施工成本，亦达到了较好的加固效果。较详细地介绍了碳纤维布的加固施工过程，其经验可供类似水利工程补强加固借鉴。关键词：水工隧洞；碳纤维布；加固技术；青山水库中图法分类号：TV698文献标志码：A联合工作情况，修复加固效果良好，经过实践的检验，1碳纤维布加固的工程应用完全满足了管道的正常使用要求。碳纤维布(carbonfibersheet，简称CFS)是碳纤维2碳纤维布加固原理复合材料(CarbonFiberReinforcedPolymer，简称CFRP)的一种，碳纤维复合材料原主要用于航天、

3、航空碳纤维布加固原理是采用高性能胶粘剂将碳纤维和国防工程。其加固技术应用最早起源于德国、瑞布粘贴在混凝土构件表面，使两者能共同工作，提高结士⋯，在2O世经80年代初，日本、韩国对碳纤维加固构构件的(抗弯、抗剪等)承载能力。混凝土结构技术进行研究，80年代后期美国也开始进碳纤维布加固结构技术是一种新型的结构加固技行了研究。我国对该技术的研究和应用起步较晚，也术。结构用纤维增强复合(FRP)主要有碳素纤维基本限于在土木建筑领域应用，而在水利行业大型应(CarbonFiber，CF)、高分子聚合物纤维(AramidFiber，用案例较少。碳纤维布加固混凝

4、土结构技术以其轻AF)和玻璃纤维(ClassFiber，GF)三大类。从其材料质、高强、耐腐、耐疲劳及可设计性强的优点，在混凝土特性上进一步分类，可分为高弹性和高强度两类。CF结构加固领域得到长足的发展和应用，已经成为国际具有较高的弹性模量和强度。高弹性碳素纤维的弹性和国内土木工程界的一个热点。模量可达到380～640GPa，而高强度CF的弹性模量2003年我国部分科研、设计和施工单位曾经用碳为230GPa，拉伸强度约为4000MPa。与此相比，AF纤维复合材料修复加固混凝土输水洞(管)作试验。的弹性模量和拉伸强度较低，但拉断应变可达2％～该技术在

5、我国尚属首次应用。这些试验项目有湖北黄4％，高于碳素纤维。坡水库低输水洞加固，其洞径为1．8m，长度190m；加固修复混凝土结构所用材料主要为两种：碳纤湖北蕲春花园水库输水隧洞加固，其洞径2．2m，长维布与配套胶粘剂。其中碳纤维的抗拉强度能达到普138．07m；湖南桃花江水库灌溉输水管和发电输水通碳素钢的7—1O倍，弹性模量与钢材基本相当；配套管加固，其管径分别为2．4m和1．75m，长分别为胶粘剂则包括底层胶粘剂、找平胶粘剂及粘结胶粘剂；11．5m和5．4m。根据测量结果分析两者变形协调和前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者收稿日期：2

6、011—05一l6基金项目：国家“十一五”科技支撑计划“病险水库除险加固关键技术研究”(2006BAC14B04)；国家大坝安全工程技术研究中心资助项目(2009FU115×17)作者简介：李涛，男，工程师，硕士研究生，主要从事病险水库加固、水工结构设计工作。E—mail：litao_2000—2000@163．tom54人民长江的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整检测(有检测资质单位出具的检测报告)，采用专门配体，确保碳纤维布与混凝土之间力的传递的同时，又不制的改性环氧树脂胶粘剂。会产生粘结材料的脆性破坏，以提高结构构件的抗弯、3．2．

7、3碳纤维布加固施工抗剪承载能力，达到对结构构件进行加固、补强的目(1)基底处理。放空隧洞内的积水，凿除引水放的。空隧洞内表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等混凝土，露出坚硬新鲜混凝土结构层。根据混凝土表面裂缝的分3工程应用类，按照设计要求对缺陷混凝土进行处理；缺陷处理完3．1工程概况毕后，用高强无收缩灌浆材料将隧洞表面修复完整；待青山水库位于湖北省咸宁市崇阳县境内的青山河修复部位混凝土强度达到设计强度且完全干燥后，用中游，工程任务以防洪、灌溉为主，兼有发电、供水和养角磨机打磨整个隧洞内壁，除去混凝土表面的浮浆、油殖等综合效益。水库总库容4．3亿m。工程规

8、模为污等杂质。对钢筋裸露的部位需除锈，如损伤程度严Ⅱ等大(二)型工程，是列入《全国病险水库除险加固重，应采取措施补救，直至