标题北京首例预应力碳板应用之细节解析篇

 　　在上次的“北京首例预应力碳板应用之病害详解篇”中，主要对病害及形成原因进行了详细分析，而最终确定选择了卡本预应力碳板加固系统，它究竟又有什么优势，施工之中又有哪些细节需要注意，今天分享的这些内容，就将会针对这些问题有一个细致的解答，更将会在大跨度梁加固方面产生一定影响。

　　4、预应力碳纤维板加固系统介绍

　　预应力碳纤维板系统由预应力碳纤维板、配套碳板粘接剂、张拉锚固单元三部分组成。经过大量的试验测试和大量实际工程的应用，实践证明，预应力碳纤维板加固系统大大提高了结构的承载力，减小了裂缝宽度和挠度变形。其特点主要有：

　　①　主动加固，有效提升结构承载力;

　　②　锚固性能可靠，锚头锚固效率系数可达95%;

　　③　重量轻，几乎不增加结构自重;

　　④　施工方便，仅需小型千斤顶和手动油泵即可进行张拉作业。

　　

　　基于以上特点，预应力碳板应用范围很广，主要包括：

　　①　钢筋混凝土桥梁的板梁、箱梁、T梁的抗弯加固;

　　②　钢筋混凝土桥梁的控制裂缝加固;

　　③　民用建筑、工业厂房等建筑，大跨度结构梁、板的抗弯加固、控制裂缝加固等。

　　

　　卡本预应力碳纤维板张拉锚固单元由固定端锚具、张拉端锚具、固定端支座、张拉端支座、压条、锚栓、配套螺母垫片、张拉工装等组成。其中张拉工装含张拉杆、张拉端挡板、千斤顶、手压泵等，用于配合进行张拉施工。

　　预应力碳板施工中所用的主要材料：碳纤维板、配套碳板胶、张拉端和固定端支座、张拉杆、压条、M24和M10 锚栓、植筋胶。

　　

　　预应力碳板施工中所用的主要工具：小型千斤顶和手动油泵、张拉工装、电锤、角磨机、活动扳手、泥铲、钢卷尺、电子天平。

　　

　　5、预应力碳板施工工艺

　　(1)施工准备

　　在加固梁上按照设计施工放样，准确确定碳纤维板和两端锚具位置。放样采取钢尺定位，根据支座位置确定实际钻孔以及混凝土清理位置。

　　(2)混凝土粘贴表面处理

　　桥梁钢筋混凝土结构长期直接暴露在有一定湿度的空气中，在粘贴碳纤维板加固施工中，需打凿掉脆化疏松层，提高粘结力。对混凝土粘贴面的脆化疏松层，应采用硬质金刚石磨轮打磨掉且完全露出新面，并用钢丝刷清除疏松浮层。

　　为了保证碳纤维板与混凝土之间的设计间隙(胶层厚度3～5 毫米)，实现碳纤维板受力张拉时平直均衡无阻碍，对混凝土高凸面应采用金刚石打磨片打磨，对混凝土低凹面应采用环氧修补胶修补。 假如粘贴时混凝土湿度较大，对混凝土粘贴面尚须进行人工干燥处理。

　　

　　(3) 钻植胶锚螺栓

　　1)施工放线采用钢筋探测仪标定螺栓钻孔位置，假如遇到钢筋需移位，应通知技术人员记录编号，并安排现场修整支座板安装孔。

　　2)采用电锤钻孔时应保证钻孔中心线与混凝土梁面垂直，钻孔中心位置偏差不超过3 ㎜。

　　3)采用化学胶管或植筋胶植入螺栓时，应保证孔内胶液饱满且螺栓垂直于梁面。

　　(4)安装锚具支座及梁侧面的钢板

　　1)张拉端、固定端支座中心线应与碳板中心线平行或重叠，锚具两端支座中心延长线按碳纤维板全长计算偏差不得超过±5 ㎜。

　　2)锚具、支座安装的梁面，纵横方向水平均应位于水平尺中央，两端锚具底部结合面修磨时可以低于安装梁面1～2 ㎜。

　　3)两端支座板安装孔因钻孔偏差修整后与螺栓出现的间隙，安装时应使用环氧修补胶填补，两端支座调平后与混凝土的空隙，也应采用环氧修补胶填补或找平。

　　4)并将梁侧面的辅助钢板和支座用锚栓固定在梁体上，钢板、支座与混凝土之间用粘钢胶填充，钢板和支座之间焊接牢固。

　　

　　(5)碳纤维板检查

　　碳纤维板重点检查碳纤维板直线度，其全长直线度偏差不得超过20 ㎜;对于碳纤维复合板材粘贴表面的处理同样重要，粘贴表面残留的油污在胶粘剂与碳纤维复合板材之间容易产生一层油脂状薄膜，导致胶粘剂与碳纤维复合板材之间粘结失效，要求碳纤维板使用前使用丙酮擦拭干净。

　　(6)碳纤维板施加应力预张拉

　　安装碳纤维板并旋紧螺杆拉直碳纤维板，安装张拉支架和千斤顶且处于水平位置，加压张拉至设计张拉应力值的15﹪，检查两端锚具之间碳纤维板与梁表面是否有间隙，如碳纤维板与混凝土有高凸接触点或面，应泄压拆卸打磨后再张拉。

　　

　　(7)配胶、涂抺结构胶

　　碳板胶为AB 双组份，配合比A：B=2：1，AB 双组份分别称重后搅拌至颜色均匀。

　　碳板胶对细微多孔、粗糙的混凝土粘贴面，具有良好的的渗透性及浸润性，而对组织密实的、粗糙度光滑的碳纤维复合板材粘贴面浸润性相对较差。胶粘剂配制好后，为了使胶粘剂能充分浸润、渗透、粘附于碳纤维复合板材粘贴面，应先使用抹刀在碳纤维复合板材粘贴面刮抹少量胶粘剂，并且用力刮抹数遍，然后，按照碳纤维复合板材宽度方向中间厚、边缘薄的原则，再刮抹至所需胶体厚度4～10 毫米(胶体厚度根据原结构粘结面平直度而定)。

　　(8)压紧条安装

　　碳纤维板涂抹胶粘剂并初步固定就位后，即可安装压紧条，压紧条安装时需与混凝土面保持1cm左右的缝隙，以便张拉时碳纤维板可以自由滑动。

　　

　　(9)张拉碳纤维板

　　压紧条安装就位后后，重新安装千斤顶并调整处于水平位置，加压张拉至设计张拉应力值的15﹪，刻录锚具张拉移动起始线。

　　加压张拉至设计张拉应力值的30﹪，检查碳纤维板边缘与梁表面之间是否有胶液挤压溢出，如局部未出现胶液挤压溢出现象，应泄压补充胶液后再张拉;检测锚具行程位移是否对应预张拉时的刻录线。

　　分段加压张拉至设计张拉应力值的50﹪、70﹪、90﹪、100﹪，检测张拉端锚具行程位移是否满足理论伸长量的要求，按规范要求张拉端锚具行程位移与理论伸长量误差应不大于±6﹪。

　　当张拉应力值和张拉端锚具行程位移满足要求后，将拉杆上面的锁固螺栓扭紧到位，停顿5 分钟没有其它异常情况后，拆除千斤顶和锚具张拉支架;同时将压紧条上的螺栓扭紧，保证碳板与压紧条之间无空隙。

　　加压或减压时，千斤顶行程速度应控制在20 ㎜∕分钟以内，严禁快速冲、放千斤顶行程。

　　所有张拉都应在碳板胶适用期内(60 分钟)完成。

　　张拉结束和压紧条安装完毕后，即可开始碳纤维板的补胶工作，要求碳纤维板与混凝土之间的缝隙均填满胶粘剂，且碳纤维板边缘胶粘剂饱满并与混凝土基层呈45度斜角。

　　

　　(10)固化养护

　　应碳纤维复合板材胶在施工环境温度和材料特性合理控制固化时间;当施工环境温度低于25℃时，固化时间相对延长。

　　(11)隐蔽防护

　　碳纤维板预应力张拉体系中，锚具为钢构件，容易发生锈蚀;碳纤维板因材质为树脂复合，应避免阳光紫外线侵蚀，张拉完成检验合格后，应使用具有较好粘结性、防腐性和较好耐久性的丙烯酸涂料，对锚具、碳纤维板喷涂丙烯酸涂料进行隐蔽防护。

　　

　　6、预应力碳板张拉监测及效果

　　丰益桥预应力碳纤维板张拉过程，对每条每条碳板的张拉力值和每跨的挠度变形值进行监测。桥梁的挠度监测每跨布置6个点，左右翼缘板跨中各1个，底板跨中2个，1/4跨、3/4跨各布置1个。

　　

　　全桥碳板张拉完毕3天后，各跨的翼缘板及底板跨中挠度值减小2mm，桥梁梁板整体向上起拱，说明预应力碳板已经很好地参与到结构的受力中去。

　　7、丰益桥预应力碳板成功实施意义

　　预应力碳纤维板加固系统是规范中规定的，可以在不卸载的情况下进行有效加固的少数加固方法。同时，所用的碳纤维材料具备轻质、高强、耐老化的特点，加固后几乎不增加自重和体积，是非常理想的梁板加固解决方案。

　　丰益桥预应力碳板项目的实施竣工是北京市首次将预应力碳板技术成功用在市政桥梁加固的案例。丰益桥206条预应力碳纤维板在市政桥梁的成功应用，标志着国内预应力碳纤维板施工技术越来越成熟，同时46m预应力碳板的成功张拉刷新了此前由卡本在云南鸡石高速创造的30m预应力碳板成功张拉国内记录。

　　上海卡本依托母公司强大的生产与研发能力，可提供预应力碳板产品咨询、技术指导等服务，欢迎来电垂询。

　　未来，预应力碳板用于全国市政桥梁的项目将越来越多，与之相匹配的设计、施工、监测的技术也将越来越成熟，并不断趋于完善。