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新闻资讯:
可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强主要应用在:混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固;隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固;受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固
本文探讨下桥梁工程加固中应用碳纤维的一些体会
关键词:桥梁加固;碳纤维;施工应用 中图分类号:TQ342+.74 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)06-(页码)-页数 1.引言 随着桥梁使用年限的增加及负荷的日趋增大,加上一些桥梁因设计不周、施工缺陷等原因而导致混凝土结构损坏,已不能正常运行,急需进行维修、加固
近几年,碳纤维加固技术得到了迅速的发展,这种方法不但有效,而且施工简便,具有很大的研究和应用价值,因而得到了工程界的日益重视
2.碳纤维材料特点 碳纤维又称增强复合材料 (简称CFRP),20世纪中晚期的时候,由西方发达国家联合研制成功
当时主要应用于航天行业中,后来随着技术的推行,在80年代,利用于土木工程建筑中,经过10年的发展已在90年代的时候成为建筑行业中的重要建筑材料之一
碳纤维加固最近的国标是《结构加固修复用碳纤维片材》GB/T 20490-2008,08年10月1日起执行
碳素纤维作为划时代的补强材料,而备受青睐和关注
特点:(1)抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍
(2)重量轻,密度只有普通钢材的1/4
(3)耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏
(4)施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证
(5)适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固
可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能
碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种,目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等
碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术
3.碳纤维加固的工艺过程与具体步骤 3.1工艺过程 工艺原理:将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维);用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性
工艺流程可以归纳为: 施工准备、砼表面处理、涂刷底胶、构件表面残缺面修补、粘贴碳纤维、表面养护、找平材料配置、底层或树脂配制、浸渍树脂配制
3.2具体步骤 为了保证其对工程主体的加固和修补作用,主要需要利用相应的技术手段,来实现对碳纤维的加固施工进程的规范化
下面几个具体步骤在实际施工进程中应当给予重点关注
(1)施工准备工作:熟习施工图;根据不同的施工现场和施工要求的分析,对整体施工的用料选择具有非常重要的现实意义,一样,使用碳纤维作为工程的加固手段,一样需要进行相应的前期工作准备
(2)混凝土构件表面处理:利用这类方式对工程主要构件进行加工的时候,应当对施工构件的表面进行一定程度的清洁,对残留部份和松脱部份,应当保证完全剔除
保证粘贴表面的坚固性是粘贴碳纤维的主要要求;露筋的锈块等杂物的清算一样重要
需要做相应的防锈处理,只有这样处理以后,对裂缝进行相应的修补和加固才能够起到预期的效果;混凝土表面的浆楞、模板缝均须打磨平整;对混凝土的表面水份控制一样具有非常重要的作用,只有表面含水量保持在百分之6以下的时,才能够到达工程的预计强度加固的目标;对加工环境的温度和适度的控制一样非常重要,环境的特点是对粘贴碳纤维工程施工以后的保养工作的主要工作要求
(3)配制并涂刷树脂结构胶:粘贴碳纤维作为加固工具的时候,需要有相应的环氧树脂胶作为粘贴材料
环氧树脂胶的使用对施工中粘贴碳纤维在建筑构件表面的作用是显而易见的,现阶段主要利用的粘结剂是环氧树脂,因此,对该粘接剂的使用技术成为碳纤维技术的实际利用进程中,需要我们给予重点关注的重要方向
实际利用中,通经常使用环氧树脂作为底层粘接剂,固化剂100:18进行配置
为了保证相应的粘接强度,需要底层粘接剂完全渗透到表面构建的混凝土中
实际操作中表明,粘度上应当重点考核在不构成垂流也保证完全深入的条件下进行调配
(4)粘贴碳纤维布:构件表面经过相应的清洁处理以后,再使用调配好的树脂结构胶,将根据要求裁剪好的碳纤维布料进行粘接
手工粘贴进程中,应当用手轻轻粘贴于构件表面上,利用专用滚筒来实现气泡的排除
这1进程应当屡次重复,从而保证树脂结构胶能够完全的和碳纤维布料充分的结合
同时,在实际操作中应当注意不要伤及布料表面,多层粘贴以后,屡次重复上述步骤,终究实现对工程构建的粘贴和加固,保证工程整体稳定程度
(5)表面防护及碳纤维布表面处理:一般养护时间为1-2周,固然,可以根据施工环境的特点适当延长或缩短
根据当时温度的不同,来进行操作和检查,固化树脂结构以后,应该根据实际需求在碳纤维表面刷一层防晒漆或防火漆,来保证工程的整体安全性
4.桥梁工程加固中应用碳纤维的技术要点 4.1碳纤维(片材)加固处理要点 在进行结构加固处理前,先对梁板采取有效地卸载和支顶措施,然后按科学的施工工序进行加固施工
主要是:(1)破损面混凝土表面处理:清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层
(2)按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理,并保证钢筋保护层厚度不小于15mm.利用打磨机将其表面打磨平整,并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净,使构件加固表面平整、干燥无粉尘
另外,如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm.(3)涂刷底层树脂:用专用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面,待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工
(4)找平处理:表面凹陷部位用找平材料填补平整,且不应有菱角
(5)粘贴碳纤维片材:将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位,并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压,挤除气泡,使浸渍树脂充分浸透碳纤维布,滚压时不得损伤碳纤维布
多层粘贴重复上述步骤,待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴
如超过60min,则应等12h后,再行涂刷粘结剂粘贴下一层
(6)在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂
(7)必要时进行表面防护及外观处理
4.2注意事项 (1)碳纤维片材选择注意事项:碳纤维片材的编织均匀性,将直接影响加固质量
碳纤维束只有分布排列均匀,加工成复合材料后才能起到整体均匀受力的作用,若材质的均匀性不好,则构件受力后到之纤维片拒不受力不均,使碳纤维补强的效果不能充分发挥出来
因此,选择均匀性较好的碳纤维片材,是加固质量的关键
(2)碳纤维(片材)粘贴注意事项:①在表面处理和粘贴碳纤维片材前,应按加固设计部位放线定位
②按设计要求的尺寸裁剪碳纤维片材,裁剪后的织物宽度不宜小于150mm且不应小于100mm.③将碳纤维片材表面擦拭干净至无粉尘
如需粘贴两层时,对底层碳纤维片材两面均应擦拭干净
④擦拭干净的碳纤维片材应立即涂刷粘结树脂,胶层应呈凸起状,平均厚度不小于2mm.⑤将涂有粘结树脂的碳纤维片材用手轻压贴于需粘贴的位置
用橡胶滚筒顺纤维片材方向均匀平稳压实,使树脂从两边溢出,保证密实无空洞
当平行粘贴碳纤维时,两片之间孔隙应不小于5mm.⑥需粘贴两层碳纤维片材时,可连续粘贴
如不能连续粘贴,则再开始前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作
⑦施工宜在5℃以上环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度
当环境温度低于5℃时,应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施
⑧施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响,其粘贴部位混凝土的含水率不应大于4%
⑨树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中,用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀
搅拌用容器内不得有油污及杂质
宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量,并严格控制使用时间
⑩为了保证粘贴的质量,不同季节、不同温度条件下,应使用不同型号的粘贴树脂,这样才能对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制
5.结语 总之,桥梁维修加固是一项社会工程,对提高桥梁承载能力、行车性能及延长使用寿命,促进公路交通事业的可持续发展有着重要的意义
实践证明,碳纤维是一种加固效果明显、施工简便、造价低的桥梁加固技术,能很快恢复和提高桥梁承载能力,改善其使用性能,在旧桥加固中具有广泛的应用前景
随着我国高等级公路的迅速发展,高速公路桥梁通车里程也在不断增长,桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝,都可以应用碳纤维布补强技术
因而它在工程结算的审核,工程变更的计价,材料帐款的管理等方面,与一般正常建设的工程相比,有较大的差别
因而做好停建、缓建工程的造价管理,具有特殊的意义
一、首先做好工程停建、缓建后现场工程量的清理 工程停建、缓建后已经完成的现场工程量是一项重要的基础数据,因为工程没有按照施工图全部完成,仅靠图纸难以计算已经完成的工程量,所以做好现场工程量的清理是做好工程造价管理的重要、必须的前提
现场工程量的清理包括现场已完实体工程量及预制半成品工程量两个方面
为便于现场清理和统计,应根据设备、工艺、土建等不同的专业特点,设计不同的统计表格,实现数据表格化
对于复杂的、大型的装置,对现场工程量进行纯粹的文字描述是无法满足工程造价管理需要的
现场工程量清理必须按照工程量计算规则进行测量、统计,而不仅仅是一般实物量的简单测量
二、及时进行工程变更的统计、认可 工程变更包括设计修改和现场签证,停建、缓建工程由于工程中途停止,一些工程变更尚未来得及实施,特别是设计修改,这样就需要对工程变更进行专项统计、认可
首先,现场管理人员应将所有的工程变更进行统计,对其中已实施或部分实施的,及时进行认可,对未实施的加以剔除
对已经实施的工程变更,还应说明是先变更后施工,还是先施工后变更,因为这两种情况下的费用计算方法是不一样的
先施工后变更,要计取已经施工部分的费用,再计取已施工部分的拆除费,还要加上变更部分的费用
而先变更后施工,仅只计取变更部分的费用即可
根据我们对多个工程的统计,工程变更费用平均占工程造价的8%左右,这样一来一去,费用相差较大
其次,对于减少工程量、以小代大等费用减少的工程变更,现场管理人员应单独统计,不要遗漏因为施工企业为了自己的利益,对这些工程费用减少的变更,一般在结算时是不会主动拿出来的
三、认真完成结算审核 与正常建设的工程相比,停建、缓建工程的结算审核要特别注意以下几个方面
1、认真计算工程量 正常建设的工程,其工程量计算一般依据施工图即可
而停建、缓建工程的工程量计算,应坚持“施工图、工程量清理统计表、现场实物”三对照的原则,才能最终确定准确的工程量
应当把施工图和工程量统计表相互对照,准确计算
由于停建、缓建工程的特殊情况,工程造价管理人员还应经常深入现场,才能有效保证工程量计算的准确性和结算审核的质量
2、深入开展定额研究,准确确定分部分项工程的费用 定额子目是反映按照施工及验收技术规范,完成一个分部分项工程的直接费用
而停建、缓建工程中,有许多分部分项工程的正常工序没有完成,这样就不能计取一个定额子目的全部直接费用
由于这种情况在停建、缓建工程中十分常见,因而对定额进行深入研究,准确确定未完工序的分部分项工程的直接费用是十分必要的,下面举一个例子
全统定额中热交换器水压试验是按固定管板式热交换器测算的,浮头式热交换器的水压试验按相应容积固定管板式热交换器水压试验子目乘以系数1.3,即定额直接费增加30%.按照施工及验收技术规范,固定管板式热交换器的水压试验包括壳程试压及管程试压,也就是说,固定管板式热交换器的水压试验子目,包括了这两个完整工序的直接费用
浮头式热交换器的水压试验一般包括管束试压、管程试压及壳程试压,同样,浮头式热交换器的水压试验子目,反映的是这三个完整工序的直接费用
在一个中途停建工程中,我们常常遇到这种情况,浮头式热交换器的水压试验只做了管束的水压试验,管程、壳程的水压试验还没有来得及做,这时该怎样计取费用呢?通过对比固定管板式和浮头式热交换器的水压试验的工序,可推知,浮头式热交换器水压试验费用
因而浮头式热交换器只做了管束的水压试验时,应按相应容积固定管板式热交换器水压试验子目的30%计取费用,而不应计取这个子目的全部费用
3、密切结合施工合同,具体问题具体分析 施工合同的许多协议条款是按正常竣工考虑的,而停建、缓建工程没有最后完成,这时协议条款中的约定事项怎么处理、执行?应作为一个专门问题,按照国家现行有关政策、法规,与施工企业进行认真的协商、谈判,具体问题具体分析,以便于工程结算的顺利进行
四、应注意做好施工组织设计的批复和交工技术资料的验收等基础工作 施工组织设计和交工技术资料也是计算工程造价的重要依据之一
在对施工组织设计进行批复和对交工技术资料验收存档时,现场管理人员应及时与工程造价管理人员取得联系
特别是有些施工合同的协议条款中,甲乙双方约定对技措费、现场签证和设计变更、调遣费等实行总额一次性包死,这样一来,现场管理人员可能认为这几项费用已经总额包干,施工组织设计怎么批复无所谓,于是草率从事
而一旦工程停建、缓建,这三项费用要根据具体情况进行核算时,由于施工组织设计批复意见含糊不清,会造成甲乙双方不必要的扯皮和资金流失
因而现场管理人员在对施工组织设计进行批复时,应和工程造价管理人员一起,仔细斟酌,既要保证技术可行,又要本着经济观点,从降低工程造价出发,对批复意见反复推敲,并尽可能具体、细化,对不必要的措施坚决加以取消,以免留下后患
对停建、缓建交工技术资料存档前的验收,是目前建设单位容易忽视的一个问题
建设单位管理人员可能认为工程已经停止,交工技术资料是否齐全、真实无所谓
交工技术资料中反映了工程实体上许多看不见的、隐蔽性的内容,是计算工程造价的重要依据之一
我们经常看到许多交工技术资料中写到:除锈达到st2级,现场管理人员认为他们已保证了除锈质量,而工程造价管理人员在计算工程造价时就遇到难题了,到底是除轻锈、中锈还是重锈,是人工除锈还是机械除锈,这些不同的除锈方式和锈蚀等级,套用的定额子目是不一样的,其费用相差也较大
因此,现场管理人员必须和工程造价管理人员一起,对交工技术资料进行认真的验收,不能往档案室一放完事
对在资料中弄虚作假的,必须坚决加以纠正
同时,资料反映的内容和语言描述,应能满足计算工程造价的需要
这些基础工作应引起建设单位的高度重视,只有夯实了基础工作,才能做到防范于未然,有效控制工程造价
五、重视材料帐款的管理 这里所说的材料帐款的管理是指基本建设中材料帐款的平衡,用一个简单的算式表达为:甲供材料总金额=结算中材料费+退料金额
对于停建、缓建工程来说,建设单位供应的材料,往往只有一部分用到工程实体上,其余不少材料要退还给建设单位,这时要特别注意材料帐款的平衡
在实际工作中,我们遇到这样一个例子:某工程甲供材料总金额为675万元,结算中材料费为593万元,施工单位退给建设单位的退料金额为147万元,建设单位拨付银行存款为800万元,施工单位结算的结算金额为1522万元
按照基本建设财务平衡:(800+675)-1522-147=-194(万元),即应付施工单位工程款194万元
而材料帐款平衡的结果是:593+147≠675(万元),(593+147)-675=65(万元),即材料帐款不平衡,结算中材料费加退料金额多出甲供材料总金额65万元
从基本建设角度来说,这是不可能的,因为结算中材料和所退材料都是由建设单位供应的,三者之间应该平衡
这时若按财务平衡的结果来与施工单位进行工程款的结算,就多付了工程款
经深入调查,发现施工单位未经建设单位同意,私自采购了一批材料用于工程建设中,并将其它工地上的剩余材料退给了建设单位
以上主要是停建、缓建工程的造价管理中,与正常建设工程不同的、值得注意的问题
其实,从广泛意义上讲,工程停建、缓建后,已完成资产的防护、处理,未安装设备、材料的保护、调剂,以及尚未履行的物资定货合同的善后等,都是停建、缓建工程造价管理的内容,由于篇幅所限,这里就不再赘述