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【摘 要】 本文主要围绕着碳纤维布加固技术，分析了碳纤维布加固技术在水工隧洞中的一些具体应用，具体分析了碳纤维布加固技术应用到水工隧洞中的一些有效的方法，以期可以提高碳纤维布加固技术的使用水平。
【關键词】 碳纤维布加固技术;水工隧洞
一、前言
在水工隧洞的施工中，碳纤维布加固技术作为一种有效的加固技术，已经成为了施工加固的重点施工方法，在应用碳纤维布加固技术的过程中，必须要明确碳纤维布加固技术应用的具体流程和要点。
二、碳纤维布加固技术特点
1、高强高效、高弹性模量，其抗拉强度比普通钢材高8～10倍，将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体，能可靠地与钢筋混凝土共同工作，有优异的补强效果，且适用面广、质量易保证。
2、施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝，施工占用场地少。而采用传统的加固补强方法，如包混凝土法、粘钢法，均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业，碳纤维布施工却不需要。因此，它对施工空间要求很低，便于狭窄空间作业，对生产、使用的干扰很小。
3、耐腐蚀及耐久性能极佳。碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射;长期在-54～80e下使用，强度不会降低;经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变;且在表面涂装后，耐用性更加突出。
4、加固修补后，基本不增加原结构自重，能保持结构原状，外形美观，同时原构件尺寸不会有太大的变化。粘贴后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。
三、碳纤维布加固技术要点
1.施工前的准备措施
（1）认真阅读设计施工图纸。
（2）对所使用的碳纤维布、各种材料、机具等做好施工前的检查准备工作。
（3）根据施工现场的条件和被加固构件混凝土的实际情况，确定可行的施工方案。
2.施工方法
（1）混凝工表面处理：对黏贴碳纤维的部位实施测量放线，对底层混凝土的表面完全清理劣化层，主要涉及：风化物、浮浆、污物等。对大于0.2mm的裂缝利用注胶进行处理，砂轮把突出部分磨平;使用环氧砂浆混凝土表面找平，环氧砂浆强度需要达到具体的施工标准;用砂轮对棱角部位实施倒角，倒角圆弧半径需大于20mm，并利用酒精和水将杂物处理干净。
（2）涂刷底层涂料：按照科学的比例把称量好的主剂和硬化剂设置在容器进行拌和。采用筒刷平均的涂抹底层涂料维持3h以上，当初触及干燥时停止。待干燥后，采用磨光机将其拟平。
（3）找平：根据适当的比例把准备好的主剂和硬化剂设置在容器内拌和均匀。并对梁体黏贴部位凹陷部位用环氧腻子找平，用磨光机将其抹平。
（4）黏贴碳纤维布：使用刀片根据相关的尺寸截取碳纤维布，把布与混凝土接触面清除干净保持无杂物，下涂黏结树脂后设置于混凝土表面。两道碳纤维布粘贴完，待指压干燥后，再刮涂一层面胶，来回滚压，使胶充分渗入到碳纤维布中去。
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筑混凝土等水工隧洞加固技术，相当于对隧洞进行二次衬砌，施工难度大、周期长，经济效益差，且改变了隧洞的过流断面，投入使用一段时间后，又要面临新的加固问题，周而复始形成恶性循环。修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。
4.沥青砼心墙的人工摊铺施工方法
心墙沥青砼施工以机械摊铺为主，当摊铺宽度大于80cm或与两岸廊道砼结合处扩大段部分采用人工立模时就采用人工摊铺进行铺筑施工。其施工方法是：测量放线→支立钢模→毡布铺盖模板→过渡料铺筑与初步压实→基面面处理→人工摊铺沥青混合料→抽掉钢模→铺盖毡布→过渡料碾压和沥青混合料碾压→施工质量检查。
四、粘结材料的选用
应选用合适的配套树脂类粘结材料（以下简称粘结材料），包括配套底层树脂、找平材料、浸渍树脂、粘结树脂，其性能指标见表1与表2。
粘结材料直接影响着施工质量及加固效果。普通粘结材料，当温度较高时极易软化，使强度降低;当温度较低时极易固化，施工难度大。水工隧洞常年处于潮湿环境，且受水流、泥沙的冲刷磨损，因此用于普通混凝土构件加固的粘结材料，不能满足水工隧洞特殊环境的要求。我国研发的YZJ-6高潮湿型粘结材料，经过一年多的泡水试验证实，其粘结正拉强度能够满足表1的要求。
五、应用实例
某地区的灌溉、发电引水道由坝内管道、压力隧洞和钢筋混凝土压力管道组成。钢筋混凝土压力管道为露天管道，灌溉管直径为2.4m，壁厚0.4m，管长11.5m;发电管直径为1.75m，壁厚0.3m，管长5.4m。输水管道运行至今已有30多年，钢筋混凝土压力管道混凝土碳化严重，管壁裂缝较多且漏水严重。
修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。该工程2012年12月15日开工，于2013年1月25日基本完工。经过一年多运行检验，加固效果良好，工程造价比钢板衬砌加固降低了30%～40%。
六、施工中需注意的问题
1、基底处理是碳纤维布加固的重点，必须清理完全。混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除。对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。如果构件存在裂缝，首先要对其进行裂缝调查，分析裂缝原因并进行化学灌浆封闭处理;然后用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质。另外，加固构件必须注意保持混凝土的完整性，对出现损坏或开裂的位置需要采取树脂或填充砂浆处理，消除问题后对混凝土表面处理。构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。最后用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
2、混凝土表面需打磨到细骨料出现时。一般要求表面无涂层、灰尘、油污及混凝土浮浆，发生基面凸起、错位等情况需及时处理。
3、理论上处理混凝土表层裂缝时要参照裂缝宽度进行砂浆封闭;当裂缝的深度过大时需要利用化学基液及其砂浆灌注。
4、涂底胶前要保证混凝土表面的干燥。在潮湿状态做好干燥处理，可以按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。用滚桶刷或毛刷将底胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡。待胶固化后（固化时间视现场气温定，以手指触干为宜，一般不小于2h），再进行下一道工序。被加固的混凝土强度达15度以上，这样才能使混凝土与碳纤维布的作用得到发挥。
七、结束语
总而言之，应用碳纤维布加固技术到水工隧洞施工中，必须要明确施工的具体流程，同时，要不断的去创新碳纤维布加固技术，积极改进其中存在的不足，以提高碳纤维布加固技术的使用效果。
参考文献：
[1]朱立冬，李亚利，齐宝莹碳纤维布加固技术在水利工程中的应用[J]东北水利水电2012（02）
[2]陈胜碳纤维布在中小型水库除险加固工程中的应用[J]水利建设与管理2012（04）
[3]崔荣碳纤维布加固技术在水电站主厂房屋面梁加固工程中的应用[J]陕西水利2011（02）
[4]张昌平.碳纤维布加固技术在工程中的应用[J].山西建筑，2011（05）
[5]夏泽斌.碳纤维布加固技术在建筑工程中的应用[J].中国新技术新产品，2010（11）
【關键词】 碳纤维布加固技术;水工隧洞
一、前言
在水工隧洞的施工中，碳纤维布加固技术作为一种有效的加固技术，已经成为了施工加固的重点施工方法，在应用碳纤维布加固技术的过程中，必须要明确碳纤维布加固技术应用的具体流程和要点。
二、碳纤维布加固技术特点
1、高强高效、高弹性模量，其抗拉强度比普通钢材高8～10倍，将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体，能可靠地与钢筋混凝土共同工作，有优异的补强效果，且适用面广、质量易保证。
2、施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝，施工占用场地少。而采用传统的加固补强方法，如包混凝土法、粘钢法，均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业，碳纤维布施工却不需要。因此，它对施工空间要求很低，便于狭窄空间作业，对生产、使用的干扰很小。
3、耐腐蚀及耐久性能极佳。碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射;长期在-54～80e下使用，强度不会降低;经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变;且在表面涂装后，耐用性更加突出。
4、加固修补后，基本不增加原结构自重，能保持结构原状，外形美观，同时原构件尺寸不会有太大的变化。粘贴后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。
三、碳纤维布加固技术要点
1.施工前的准备措施
（1）认真阅读设计施工图纸。
（2）对所使用的碳纤维布、各种材料、机具等做好施工前的检查准备工作。
（3）根据施工现场的条件和被加固构件混凝土的实际情况，确定可行的施工方案。
2.施工方法
（1）混凝工表面处理：对黏贴碳纤维的部位实施测量放线，对底层混凝土的表面完全清理劣化层，主要涉及：风化物、浮浆、污物等。对大于0.2mm的裂缝利用注胶进行处理，砂轮把突出部分磨平;使用环氧砂浆混凝土表面找平，环氧砂浆强度需要达到具体的施工标准;用砂轮对棱角部位实施倒角，倒角圆弧半径需大于20mm，并利用酒精和水将杂物处理干净。
（2）涂刷底层涂料：按照科学的比例把称量好的主剂和硬化剂设置在容器进行拌和。采用筒刷平均的涂抹底层涂料维持3h以上，当初触及干燥时停止。待干燥后，采用磨光机将其拟平。
（3）找平：根据适当的比例把准备好的主剂和硬化剂设置在容器内拌和均匀。并对梁体黏贴部位凹陷部位用环氧腻子找平，用磨光机将其抹平。
（4）黏贴碳纤维布：使用刀片根据相关的尺寸截取碳纤维布，把布与混凝土接触面清除干净保持无杂物，下涂黏结树脂后设置于混凝土表面。两道碳纤维布粘贴完，待指压干燥后，再刮涂一层面胶，来回滚压，使胶充分渗入到碳纤维布中去。
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筑混凝土等水工隧洞加固技术，相当于对隧洞进行二次衬砌，施工难度大、周期长，经济效益差，且改变了隧洞的过流断面，投入使用一段时间后，又要面临新的加固问题，周而复始形成恶性循环。修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。
4.沥青砼心墙的人工摊铺施工方法
心墙沥青砼施工以机械摊铺为主，当摊铺宽度大于80cm或与两岸廊道砼结合处扩大段部分采用人工立模时就采用人工摊铺进行铺筑施工。其施工方法是：测量放线→支立钢模→毡布铺盖模板→过渡料铺筑与初步压实→基面面处理→人工摊铺沥青混合料→抽掉钢模→铺盖毡布→过渡料碾压和沥青混合料碾压→施工质量检查。
四、粘结材料的选用
应选用合适的配套树脂类粘结材料（以下简称粘结材料），包括配套底层树脂、找平材料、浸渍树脂、粘结树脂，其性能指标见表1与表2。
粘结材料直接影响着施工质量及加固效果。普通粘结材料，当温度较高时极易软化，使强度降低;当温度较低时极易固化，施工难度大。水工隧洞常年处于潮湿环境，且受水流、泥沙的冲刷磨损，因此用于普通混凝土构件加固的粘结材料，不能满足水工隧洞特殊环境的要求。我国研发的YZJ-6高潮湿型粘结材料，经过一年多的泡水试验证实，其粘结正拉强度能够满足表1的要求。
五、应用实例
某地区的灌溉、发电引水道由坝内管道、压力隧洞和钢筋混凝土压力管道组成。钢筋混凝土压力管道为露天管道，灌溉管直径为2.4m，壁厚0.4m，管长11.5m;发电管直径为1.75m，壁厚0.3m，管长5.4m。输水管道运行至今已有30多年，钢筋混凝土压力管道混凝土碳化严重，管壁裂缝较多且漏水严重。
修复加固具体做法是沿钢筋混凝土发电管、灌溉管的全长和全断面粘贴碳纤维布和玻璃纤维布。该工程2012年12月15日开工，于2013年1月25日基本完工。经过一年多运行检验，加固效果良好，工程造价比钢板衬砌加固降低了30%～40%。
六、施工中需注意的问题
1、基底处理是碳纤维布加固的重点，必须清理完全。混凝土表面如出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除。对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。如果构件存在裂缝，首先要对其进行裂缝调查，分析裂缝原因并进行化学灌浆封闭处理;然后用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质。另外，加固构件必须注意保持混凝土的完整性，对出现损坏或开裂的位置需要采取树脂或填充砂浆处理，消除问题后对混凝土表面处理。构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。最后用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。
2、混凝土表面需打磨到细骨料出现时。一般要求表面无涂层、灰尘、油污及混凝土浮浆，发生基面凸起、错位等情况需及时处理。
3、理论上处理混凝土表层裂缝时要参照裂缝宽度进行砂浆封闭;当裂缝的深度过大时需要利用化学基液及其砂浆灌注。
4、涂底胶前要保证混凝土表面的干燥。在潮湿状态做好干燥处理，可以按一定比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温决定用量，并严格控制使用时间。用滚桶刷或毛刷将底胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡。待胶固化后（固化时间视现场气温定，以手指触干为宜，一般不小于2h），再进行下一道工序。被加固的混凝土强度达15度以上，这样才能使混凝土与碳纤维布的作用得到发挥。
七、结束语
总而言之，应用碳纤维布加固技术到水工隧洞施工中，必须要明确施工的具体流程，同时，要不断的去创新碳纤维布加固技术，积极改进其中存在的不足，以提高碳纤维布加固技术的使用效果。
参考文献：
[1]朱立冬，李亚利，齐宝莹碳纤维布加固技术在水利工程中的应用[J]东北水利水电2012（02）
[2]陈胜碳纤维布在中小型水库除险加固工程中的应用[J]水利建设与管理2012（04）
[3]崔荣碳纤维布加固技术在水电站主厂房屋面梁加固工程中的应用[J]陕西水利2011（02）
[4]张昌平.碳纤维布加固技术在工程中的应用[J].山西建筑，2011（05）
[5]夏泽斌.碳纤维布加固技术在建筑工程中的应用[J].中国新技术新产品，2010（11）