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應(yīng)用碳纖維技術(shù)加固涵洞蓋板
（作者未知） 2009/5/8
摘 要：欽北線多座涵洞的蓋板出現(xiàn)了混凝土離析、開裂、風(fēng)化露筋、鋼筋銹蝕等病害，嚴(yán)重地影響到列車的行車安全。采用碳纖維技術(shù)加固涵洞蓋板，并簡介了該項技術(shù)的工作原理、特點及施工工藝流程。
關(guān)鍵詞：涵洞蓋板；病害，碳纖維；加固
1 前言
欽北鐵路修建于上個世紀(jì)90年代，北起廣西欽州市南至北海市，是西南地區(qū)貨物進(jìn)出口的便捷通道之一，由廣西沿海鐵路股份有限公司欽州工務(wù)段負(fù)責(zé)保養(yǎng)和維修。
在日常養(yǎng)護(hù)工作中，我們發(fā)現(xiàn)該條線路經(jīng)過常年運營使用有89座涵洞的蓋板出現(xiàn)了混凝土離析、開裂、風(fēng)化露筋、鋼筋銹蝕等嚴(yán)重病害，涵洞蓋板的承載力下降。隨著近年來欽北線列車軸重增大及速度的提高，該病害嚴(yán)重地影響到列車的行車安全，急需對發(fā)生病害的涵洞蓋板進(jìn)行加固處理。
2 病害產(chǎn)生原因
產(chǎn)生此類病害的原因是多方面的，主要有以下幾點：（1）在涵洞建設(shè)施工時，存在質(zhì)量問題，蓋板鋼筋保護(hù)層厚度不夠，混凝土震搗不密實，經(jīng)常年使用，表層混凝土容易風(fēng)化脫落，形成露筋。（2）蓋板防水層開裂失效，雨水不斷滲入與蓋板混凝土的主要成分硅酸鈣發(fā)生水化反應(yīng)，形成游離鈣、硅酸和氫氧根，在毛細(xì)壓作用下混凝土中的鹽份被水帶出淤積于混凝土表面，進(jìn)一步與空氣中的二氧化碳反應(yīng)在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊，最后形成堿蝕。在這個過程中，如果結(jié)構(gòu)存在裂縫，就會引起鋼筋的銹脹，出現(xiàn)鋼筋銹蝕的情況。（3）欽北線處于沿海地帶，空氣中和雨水中都含有一定的氯鹽成分，鹽水滲入到蓋板混凝土的縫隙里，引起堿骨料反應(yīng)發(fā)生鹽腐蝕，加速了混凝土的離析。
3 施工方案的比較選擇
對該病害的處理方法，我們提出了兩種施工方案：
3.1一是在以往對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固工程中經(jīng)常采用的施工方法，鑿除并清洗干凈原有蓋板混凝土表面的劣化層后，附著施工增加一定厚度的鋼筋混凝土保護(hù)層或噴射鋼纖維混凝土和外包鋼板，從而達(dá)到加固的目的。但由于許多涵洞孔徑較小，機械設(shè)備在窄小的空間內(nèi)難以展開，如果采用該方法進(jìn)行加固涵洞蓋板工程，施工難度較大，施工人員、設(shè)備較多，預(yù)計工期需要10個月，并且新舊混凝土界面的粘結(jié)強度不高，真實的受力狀況很難與設(shè)計預(yù)想相符。
3.2 二是參考國內(nèi)外使用碳纖維加固橋梁的成功經(jīng)驗，使用碳纖維加固技術(shù)對涵洞蓋板進(jìn)行加固。
3.2.1碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展：碳纖維又稱增強復(fù)合材料，用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固始于70—80年代的美國、日本。日本阪神大地震及臺灣“9.11”地震后，碳纖維加固技術(shù)被廣泛用于震后建筑重建和補強，這些都促進(jìn)了碳纖維在加固補強工程中的應(yīng)用。我國在這方面起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛，進(jìn)展飛快，已經(jīng)有了許多橋梁加固成功的實例。如南京機場路高架橋空心板補強修復(fù)；盧溝新橋的補強修復(fù)工程等等。
3.2.2 碳纖維加固技術(shù)的工作原理、特點及優(yōu)越性：碳纖維增強復(fù)合材料加固修補混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，是利用專門配制的粘結(jié)劑將碳纖維片粘貼在混凝土構(gòu)件需補強加固部位表面，使混凝土與碳纖維片形成一體，共同工作的加固修補方式。（1）碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)越的力學(xué)性能，其抗拉強度是普通Ⅱ級鋼筋抗拉強度的10倍以上，彈模也與鋼材相當(dāng)；（2）碳纖維材料不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而用碳纖維材料加固后的鋼筋混凝土構(gòu)件具有良好的耐腐蝕性及耐久性，適合于沿海地區(qū)空氣濕度大，鹽堿含量較高的特點；（3）碳纖維的單位體積重量僅為鋼材的l／4左右，制成板狀后，其厚度僅為1.4mm左右，幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和改變截面外形。由于碳纖維布是一種柔性材料，而且可以任意裁剪，可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，很適合于加固涵洞蓋板這類施工面較小的工程。（4）施工簡便、工序簡單，由于其自重較輕，可用小型電動工具操作，操作空間要求較寬松。不像傳統(tǒng)補強方法需要眾多工種、大量勞力及大型施工設(shè)備，可以在傳統(tǒng)技術(shù)無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實施。
通過對兩種施工方案各自特點的研究比較，我們段技術(shù)人員認(rèn)為第二種方案更加適合本次涵洞蓋板加固工程。
4 施工過程
本次涵洞蓋板加固工程的施工日期安排在雨季后9～12月施工，以減少雨水對工程的影響。其施工工序為施工準(zhǔn)備 混凝土表面處理 配置、涂刷底膠 配置找平膠并找平面層 粘貼碳纖維片材 保護(hù)
4.1 施工準(zhǔn)備 認(rèn)真閱讀設(shè)計圖紙，根據(jù)實際情況擬定施工計劃，備齊施工所需的各種材料及機具。
4.2 混凝土表面處理 清除涵洞蓋板底面剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，對于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修復(fù)。用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表（未完，下一頁）
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