CN105113431A - 碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造及其施工方法。包括围堰箱、多层双向碳纤维增强复合材料、遇水速凝水泥基料、环氧树脂、待修复桩、柱体。先用围堰箱由浅及深排除待修复桩体周围的河水，去其表面明水，刮去表面异物后用打磨机将残缺棱角打磨，再利用遇水速凝水泥基料及环氧树脂补平并裹上碳纤维增强复合材料。该修复方法从整个结构进行维修加固，比传统的补丁式修复具有更好的耐久性，重量更轻、强度更高，抗腐蚀能力更强，并且纤维编织形势使结构具有前所未有的柔度，并且通过导向纤维编织方向和角度来随心所欲的控制设计方向的强度。对于修复桩、柱体水下腐蚀病害具有巨大优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造及其施工方法。
背景技术
桥梁建设的选址多为恶劣环境，如含盐量高、化学成分复杂的河、海域等，此种环境下桥梁支承件的腐蚀问题严重，混凝土支承件易受环境腐蚀而导致整个桥梁的失效。对于一些仍有使用价值的受害桩、柱进行更换不经济，对其进行维护和修复是可选的最优措施。传统的桩、柱体修复多用补丁式修复方法，及在修复面对破坏的一些孔洞进行填补式修复，此种修复方法不能对结构受力进行补救，只能减缓结构进一步遭受腐蚀破坏，不能起到根本的修复效果。
而本发明利用抗拉和抗腐蚀能力极高的碳纤维增强复合材料对受害桩、柱体进行整体结构的围裹式修复，将复合材料分成两部分功能进行设置，第一部分用于修复因腐蚀等损失的变形能力，此部分需要碳纤维增强复合材料平行于预应力钢筋或普通钢筋的方向，如沿着桩身长度方向。第二部分用于提供抵钢筋等抗因腐蚀产生的张力，此部分需要碳纤维增强复合材料沿着桩、柱体横向方向布置，如垂直钢筋的方向。此种方法能够通过抗腐蚀碳纤维增强复合材料很好地保护和限制核心混凝土，有效增强混凝土的强度、耐久性以及延展性、提高弯曲能力、约束腐蚀膨胀，加强竖向承载能力。通过控制纤维的层数和斜交角度，进而让薄层结构的碳纤维增强复合材料在沿着桥梁纵向达到柔度更高的效果，形成具有明显力学上的强弱轴构件，如单向运动的桩在纵桥向更易变形，能够更好的适应上部结构的运动。这种修复方法能够有效代替传统的加强修复措施。并且从长远的维护和更换的角度分析，此种方法在节省成本方面相当可观。
发明内容
本发明提供一种用碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造及其施工方法，设计施工方便，能够有效增强混凝土的强度、耐久性以及延展性、提高弯曲能力、约束腐蚀膨胀，加强竖向承载能力。通过控制纤维的层数和斜交角度，进而让薄层结构的碳纤维增强复合材料在沿着桥梁纵向达到柔度更高的效果，形成具有明显力学上的强弱轴构件。
本发明的第一具体实施方案是：碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造，包括设置于支承件外围的围堰箱，所述，支承件外部涂覆有凝水泥基料层或环氧树脂层，所述凝水泥基料层或环氧树脂层外部缠绕有多层碳纤维增强复合材料。
优选的，所述碳纤维增强复合材料由至少一层或多层碳纤维粘结形成，当有多层碳纤维时相邻两层碳纤维交错设置。
优选的，所述多层碳纤维增强复合材料交错角度为90°。
本发明的第二具体实施方案是：一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在待修支承件外围形成工作空间，用围堰箱支承件外围水排除；
（2）待表面明水干去后，去除修复区域表面微生物和藻类等异物，然后用打磨机将凸角和凹角磨至一定倒角；
（3）水上部分的支承件用环氧树脂填补因腐蚀生成的毛细孔洞；水下部分的支承件用速凝水泥基料对整个修复区域进行整平填补；
（4）将多层碳纤维增强复合材料交错粘结成一整块，然后通过结构胶将整块的碳纤维增强复合材料粘附包裹于完成填补修复的支承件外表面
优选的，所述碳纤维增强复合材料两部分进行包裹，第一部分碳纤维增强复合材料平行于支承件长度方向，第二部分碳纤维增强复合材料沿着支承件横向方向布置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用上述技术方案的用碳纤维增强复合材料有效修复水下支承件（如支承桩、柱）的构造及其施工方法，将复合材料分成两部分功能进行设置，第一部分用于修复因腐蚀等损失的变形能力，此部分需要碳纤维增强复合材料平行于预应力钢筋或普通钢筋的方向，如沿着桩身长度方向。第二部分用于提供抵钢筋等抗因腐蚀产生的张力，此部分需要碳纤维增强复合材料沿着桩、柱体横向方向布置，如垂直钢筋的方向。相比其它修复方法，此方法能够通过抗腐蚀碳纤维增强复合材料很好地保护和限制核心混凝土，有效增强混凝土的强度、耐久性以及延展性、提高弯曲能力、约束腐蚀膨胀，加强竖向承载能力。通过控制纤维的层数和斜交角度，进而让薄层结构的碳纤维增强复合材料在沿着桥梁纵向达到柔度更高的效果，形成具有明显力学上的强弱轴构件，如单向运动的桩在纵桥向更易变形，能够更好的适应上部结构的运动。这种修复方法能够有效代替传统的加强措施。并且从长远的维护和更换的角度分析，此种方法在节省成本方面还是相当可观的。
附图说明
图1为本发明的施工步骤结构示意图
图2为本发明的内部构造示意图
图中：1-围堰箱、2-待修复支承桩、柱体、3-多层碳纤维增强复合材料、4-环氧树脂、5-粘结胶、6-遇水速凝水泥基料。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～2所示，本实施例以待修复支承桩、柱体作为实施例阐述，碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造，包括设置于待修复支承桩、柱体2外围的围堰箱1，待修复支承桩、柱体外部涂覆有遇水速凝水泥基料5或环氧树脂4，所述遇水速凝水泥基料5或环氧树脂6外部缠绕有多层碳纤维增强复合材料3。
所述碳纤维增强复合材料由至少一层或多层碳纤维粘结形成，当有多层碳纤维时相邻两层碳纤维交错设置，所述多层碳纤维增强复合材料交错角度为90°。
下面以支承柱或支承桩为具体实施例作出说明：如图1所示，首先通过脚手架或吊架在图中所示的待修柱2周形成工作空间，然后用围堰箱1将待修复支承桩、柱体2周围的水排除。
待表面明水干去后，去除修复区域表面微生物和藻类等异物，然后用打磨机将凸角和凹角磨至一定倒角，方便围裹纤维材料3，然后用环氧树脂4填补因腐蚀生成的毛细孔洞。并且用遇水速凝水泥基料6对整个修复区域进行整平填补。
将多层碳纤维增强复合材料3交错粘结成一整块，纤维交错成角为90。，然后通过结构胶将整块的纤维材料3粘围裹处理好的所示待修复支承桩、柱体2。所述的碳纤维增强复合材料3分两部分进行设置，第一部分碳纤维增强复合材料3平行于桩身长度方向。第二部分碳纤维增强复合材料3沿着待修复支承桩、柱体2横向方向布置。
以上仅针对小跨境的跨河桥支承柱实例，对于其它类型的受害支承结构的修复，以及依照本发明专利所做的其他支承结构皆应属于本发明专利涵盖范围。
Claims (5)
1.一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造,其特征在于，包括设置于支承件外围的围堰箱，所述，支承件外部涂覆有凝水泥基料层或环氧树脂层，所述凝水泥基料层或环氧树脂层外部缠绕有多层碳纤维增强复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造,其特征在于，所述碳纤维增强复合材料由至少一层或多层碳纤维粘结形成，当有多层碳纤维时相邻两层碳纤维交错设置。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件构造,其特征在于，所述多层碳纤维增强复合材料交错角度为90°。
4.一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在待修支承件外围形成工作空间，用围堰箱支承件外围水排除；
（2）待表面明水干去后，去除修复区域表面微生物和藻类等异物，然后用打磨机将凸角和凹角磨至一定倒角；
（3）水上部分的支承件用环氧树脂填补因腐蚀生成的毛细孔洞；水下部分的支承件用速凝水泥基料对整个修复区域进行整平填补；
（4）将多层碳纤维增强复合材料交错粘结成一整块，然后通过结构胶将整块的碳纤维增强复合材料粘附包裹于完成填补修复的支承件外表面。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维增强复合材料修复水下支承件施工方法，其特征在于，所述碳纤维增强复合材料两部分进行包裹，第一部分碳纤维增强复合材料平行于支承件长度方向，第二部分碳纤维增强复合材料沿着支承件横向方向布置。
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