趙欣

【摘要】水電站長時間運行后混凝土容易出現(xiàn)裂縫及強度降低的現(xiàn)場，在進行混凝土補強時可采用粘貼碳纖維加固的方式，從桐溪渡槽的碳纖維現(xiàn)場檢測試驗可以看出，碳纖維現(xiàn)場檢測試驗可真實反映粘貼碳纖維后的加固效果，實踐證明該方法可行，可為類似混凝土加固處理提供參考。

【關鍵詞】碳纖維 加固 混凝土 檢測

我國水電站設計使用年限大多在一百年，多數(shù)水電站在到運行十幾年時由于其結構不同程度的磨損，其渡槽混凝土出現(xiàn)裂縫漏水，需進行修復。渡槽的修復從兩方面進行，一方面考慮修補其裂縫，另一方面考慮其自身混凝土的加固補強。用于建筑結構補強加固的碳纖維材料，其強度一般為建筑用鋼材的十幾倍，是一種優(yōu)良的結構加固用材料，非常適用于土木工程領域。

當混凝土經(jīng)檢測達不到強度時，可采取粘貼碳纖維的方式加固混凝土，采用該方法加固混凝土時需首先完成現(xiàn)場檢測試驗，試驗表明粘貼碳纖維加固的混凝土強度滿足要求后可大面積應用在需補強的混凝土中。

1、工程概況

桐溪渡槽為溫州某輸水渠引水工程輸水渠系北干渠上的渠系建筑物，范圍為樁號北干18+203.219m～北干18+475.219m，共分為9個槽段，橫斷面為薄壁矩形箱涵結構，其中第1～8槽段縱向結構為不等跨雙懸臂結構，槽段長32m，支座間距16m；第9槽段為簡支梁結構，槽段長16m。該引水工程運行至今，桐溪渡槽槽身的大部分側(cè)墻及局部底板出現(xiàn)了不同程度的細裂縫（并存在滲水現(xiàn)象）。鑒于該引水工程供水的重要性，為確保溫州市城鎮(zhèn)供水和輸水渠系的正常安全運行，對桐溪渡槽進行補強加固處理。

2、渡槽混凝土碳纖維加固措施

工程處理依據(jù)工程目標及招標技術要求，首先對槽身細裂縫進行封縫處理，完成后再從縱向、橫向?qū)Y構復核不滿足的部位對渡槽進行碳纖維加固處理，從而使混凝土結構得到加固，后根據(jù)業(yè)主及設計要求增加對渡槽進行碳纖維加固處理完成后進行表面噴涂903砂漿處理，對渡槽加固碳纖維起到防護作用。在碳纖維加固前需實驗其加固補強的效果，驗證滿足效果后進行大面積施工。

2.1現(xiàn)場檢測試驗工藝

用于檢測的試樣制備工藝如下：（1）打磨：打磨渡槽槽身，去除槽身表面的雜物，松散混凝土等，直至漏出新鮮混凝土；（2）涂刷碳纖維粘貼專用膠：在打磨完成的部位涂刷碳纖維粘貼專用膠，確保涂刷均勻；（3）粘貼碳纖維布：依據(jù)粘貼范圍裁剪碳纖維布，并將碳纖維布粘貼至對應部位。碳纖維布粘貼完成后，用滾筒反復滾壓碳纖維表面，直至碳纖維膠充分浸潤碳纖維布；（4）涂刷面膠：最后在粘貼好的碳纖維布表面涂刷面膠，確保涂刷均勻；

檢測試樣的制備歷時1天，共制備試樣三塊，每塊碳纖維試樣面積為0.5m2，三塊試樣總面積為1.5m2。

2.2試驗部位、試驗的數(shù)量及編號

該試驗部位位于該水利樞紐渡槽桐溪段，三塊試樣分別位于該段渡槽的6跨、7跨、4跨上，每跨上設置試驗點三個點，測點布置見圖1和圖2。其試驗的數(shù)量及編號見表一。

表 一 ：

試驗部位 試驗點編號

桐溪段渡槽6跨 6-1

6-2

6-3

桐溪段渡槽7跨 7-1

7-2

7-3

桐溪段渡槽4跨 4-1

4-2

4-3

2.3試驗時環(huán)境的溫度與濕度

本次碳纖維粘結強度依據(jù)實測資料，試驗進行時的溫度為16℃、相對濕度為35%。試驗的溫度與濕度符合《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規(guī)程》的要求。

2.4檢測儀器的型號、量程、加載速度

本次試驗采用的儀器名稱為：碳纖維粘結強度檢測儀；型號：HCTJ-10C；量程范圍為：0.000～10.000KN；示值誤差：<1%。本儀器加載方式為人工加載，加載速度控制在0.5KN/s范圍之內(nèi)。

粘結鐵塊的直徑為50mm，采用環(huán)氧樹脂強力膠將其粘貼于被側(cè)部位。粘結鐵塊通過萬向接頭與碳纖維粘結強度檢測儀連接。

2.5試樣的破壞形式、粘結強度

表二：

試驗點編號 破壞形式 試樣粘結強度（MPa） 組粘結強度（MPa）

6-1 Af 2.2

2.1

6-2 Af 2.0

6-3 Af 2.1

7-1 Af 2.5

2.2

7-2 Af 2.2

7-3 Af 2.0

4-1 Af 2.6

2.2

4-2 Af 1.9

4-3 Af 2.1

經(jīng)現(xiàn)場抗拉拔試驗該渡槽的6跨、7跨、4跨九個試驗點的破壞形式均為混凝土破壞，粘結強度分別為2.1 MPa、2.2 MPa、2.2 MPa，均大于《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規(guī)程》中要求的1.5 MPa，滿足規(guī)范要求?，F(xiàn)場檢測試驗成果如表二。（注：粘結強度檢測破壞形式的表示符號：1） 混凝土破壞：混凝土試塊破壞，以Af表示。2） 層間破壞：樹脂與混凝土問復合涂層界面破壞，以Bf表示。3） 碳纖維片材破壞：碳纖維片材內(nèi)部破壞，以Cf表示。4） 粘結失效：碳纖維片材與鋼標準塊之間破壞，以Df表示。）

3、效果評價

依據(jù)《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規(guī)程》施工質(zhì)量判定的規(guī)定，本次試驗三組9個試塊的破壞形式均為Af，本次試驗的施工質(zhì)量判定為合格，能夠滿足該水電站渡槽的混凝土補強加固要求，可在大面積混凝土加固中應用。

結 論：目前本次引水渡槽碳纖維粘貼粘結強度現(xiàn)場檢測試驗報告已順利完成，對該試驗點的試驗結果的分析研究，得出如下結論：（1）被加固的混凝土結構構件，其現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結強度不低于1.5Mpa。（2）碳纖維加固水電站渡槽混凝土加固效果較好，能達到規(guī)范要求。（3）碳纖維粘結強度現(xiàn)場檢測試驗能真實反映碳纖維的粘貼效果，大面積粘貼碳纖維前需進行現(xiàn)場檢測，以便檢測粘貼效果。