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2010年第2期东北水利水电工程施工[文章编号]1002-0624(2010)02-0017-02

碳纤维布加固技术在水利工程中的应用

朱立冬，李亚利，齐宝莹

(吉林市水利水电勘测设计研究院，吉林吉林市132000)

[摘要]碳纤维材料作为混凝土构造物补强材料的代替品，被广泛应用在高速公路、桥梁及建筑物抗震补强中。文中通过几个成功应用于水利工程的案例，说明碳纤维材料在水利工程混凝

土加固中具有较高的推广价值。

[关键词]碳纤维布；加固技术；应用[中图分类号]TV698.2+3

碳纤维布加固技术最早起源于德国、瑞士，在20世纪80年代后期，碳纤维复合材料被用于加固混凝土结构。

碳纤维复合材料加固修复混凝土结构技术，是将碳素纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用树指类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体CFRP,通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。

加固修复混凝土结构所用碳纤维材料，主要为二种，碳纤维与配套树脂。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十几倍，而弹性模量与钢材相当，某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的2倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料；配套树指则包括底层树脂、整平材料及粘浸树脂，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作。

1板梁构件加固中的应用

目前混凝土加固通常采用增大截面加固法、置换混凝土加固法、外粘型钢加固法、外粘钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法等方法。粘贴纤维复合材法具有强度高(抗拉强度高于普通钢材十倍以上)、比重轻、耐久耐腐性好、施工便捷、技术成熟等优点。

吉林省永吉县碾子沟水库泄洪洞建于50年代，泄洪洞洞身长32.2m,共3孔，每孔过水断面

[文献标识码]B

尺寸3.55m×3.4m(B×H)。洞边墙及底板为钢筋混凝土U型槽结构，顶部为钢筋混凝土T形梁盖板。2003年，水库进行了除险加固，由于土坝坝顶加高了0.38m,经复核，泄洪洞洞顶T形梁配筋不满足强度要求。通过计算，设计采用300g/m2碳纤维布粘于全梁底部。碳纤维粘贴采用碳纤维配套树脂(环氧树脂),具体施工方法如下：

混凝土表面处理，即打磨混凝土表面，去除表面灰浆及疏松部分，使用吹风机吹去浮灰；配制并涂刷底胶，将底胶按主剂：固化剂，2:1(质量比)的比例混合，搅拌3~5min,至充分均匀后使用；配制找平胶并对不平整处修复处理；配制并涂刷浸渍胶，将混合后的浸渍胶涂刷在加固位置，粘贴碳纤维布。

碳纤维补强对加固构筑物有着卓越的效果，它可以最大限度地保留原来建筑的结构特点，不增加构筑物的重量，不改变原建筑结构的外型，施工速度快且工程造价低。碾子沟水库泄洪洞加固施工仅用时4d,投资4万余元便解决了安全隐患，目前，泄洪洞运行良好。

2牛腿加固中的应用

三河闸位于洪泽湖东南角，是淮河入江水道的控制口门，设计流量12000m3/s。1968年加固时在闸身上游侧增设了钢筋混凝土结构的检修门起吊牛腿127根。牛腿挑出工作桥面0.625m,牛腿端部截面尺寸为0.2m×0.24m。由于牛腿结构设计不合理，施工质量较差，1998年起牛腿混凝土出现

工程施工东北水利水申2010年第2期

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破损、剥落、露筋等现象。多次采用传统的水泥砂浆方法进行修补，但仍有上述现象发生。2004年7月，三河闸管理所引进碳纤维对牛腿进行了加固。

检修门起吊牛腿兼有抗剪和抗弯作用，原结构破坏形态主要为剪切破坏，部分为受拉筋不足破坏。根据工程实际情况，加固时采取粘贴横向和纵向碳纤维布相结合的方法提高牛腿的抗剪和抗弯性能。即垂直牛腿轴向粘贴全封闭300g/m2碳纤维包箍，提高牛腿的抗剪性能；在牛腿顶部沿轴向粘一层同型号碳纤维布，起抗拉及包箍接头压条作用。

运用该技术加固的三河闸检修门，起吊牛腿抗剪、抗弯性能均得到很大提高，抗剪承载力从原来的43.6kN,提高到140.80kN,抗弯强度从原来的42.9kN·m,提高到51kN·m。

3水工隧洞加固中的应用

水工隧洞受水流的冲刷、磨损、气蚀等，随运行时间的增长，会出现裂缝、渗漏、老化等问题，严重影响结构的安全性和耐久性。传统的喷混凝土或挂网浇