FRP片材对桥墩进行耐久性修复的施工研究”
陈鹏飞²，彭犇，杨勇新，姚勇²，李彪，张彦红²（1.中冶建筑研究总院有限公司，北京100088；2.百南科技大学，四川锦阳621000）
[摘要]根据纤维复合材料的耐久性试验及桥墩耐久性防腐设计方法，研究了用FRP片材对桥墩进行耐久性修复墩进行耐久性修复施工工艺的区别，对其进行规定，重点介绍了FRP片材对桥墩进行耐久性修复的施工工艺及验 的施工技术.对常规的耐久性修复桥墩方法进行了分析，比较了用FRP片材对普通混凝土柱进行加固修复和对桥收方法.
[关键词]FRP布；桥墩；耐久性；施工技术
[中图分类号]TU756.4 [文献标识码]A [文章编号]1002-8498(2015)04-0028-04
ResearchonDurabilityRepairConstructionofBridgePier StrengthenedwithFRPSheet
Li Biao' Zhang Yanhong*(1. Central Reearch Instine of Building and Constraction Go. Iad MGC Beijing 100088 Chino;2. Sothwest U/nirersity of Science and Technofogy Minyang Sichuan 621000 China)
Abstract : According to the design method of durability test of fiber posite materials and the durability-corosion of bridge pier the construction technology of durability repair of the pier with FRP sheet isstudied. The conventional durability repairing method of piers is analyzed and pare the durabilityrepairing construction technology of ordinary concrete columns with the durability repairing construction technology of bridge pier with FRP sheet is pared the construction process and acceptance of thedurability repair of bridge pier with FRP sheet are mainly introduced.
Key words : FRP sheet; bridge pier; durability ; construction
随着我国国民经济的发展和经济的全球化，大以及内部钢筋会不同程度地遭受侵蚀破坏，影响结 墩柱长期在这种腐蚀环境作用影响下，表层混凝土
0引言
力发展交通事业，截至2013年4月，我国公路桥梁构安全性和耐久性.建设情况为：全国公路桥梁达71.34万座、3662.78中，特大桥梁2688座、468.86万m，大桥61735座、命小于设计使用寿命，而其耐久性是保证结构寿命 万m，比2012年末增加2.40万座、313.34万m.其梁由于设计、施工或者使用遗存的问题导致桥梁寿1518.16万m随着建设不断地展开，加上交通量的增加和重型汽车数量急剧增多，已建设桥梁的耐耐久性修复俨然已经成为目前构筑物可持续发展久性问题日益显现，其中很突出的一个方面就是桥梁墩柱有很大部分位于水域之中，比如江河、湖泊 及海洋环境水域，构件在水位变动区会遭受水中腐蚀性介质侵蚀、干湿交变及冻融循环作用的破坏.
桥梁工程都是百年工程，现有的很大一部分桥的关键，对已有的桥梁结构物尤其是关键构件进行中很重要的一个环节.本文对已有的耐久性修复计方法，经过分析对比研究提出了FRP片材对桥墩 方法进行了研究，根据“973”课题中桥墩耐腐蚀设进行耐久性修复的施工技术.本文重点介绍了FRP片材对桥墩进行耐久性修复的施工方法，为钢筋混凝土桥墩的耐久性修复提供指导.
1现有耐久性修复桥墩方法
耐久性是指构件抵抗环境介质作用而保持其形状、质量和适用性的能力，其中腐蚀是影响桥墩
耐久性很主要的一个因素.现有的防正钢筋混凝向分为两种：沿柱横向和竖向.横向包裹的FRP材有以下两种方式.
1.1防腐涂层
表面涂层防护主要是利用涂层的屏蔽作用隔绝腐蚀因素，如水、氯离子、二氧化碳等，起到保护 作用；另外采用硅烷浸渍的方式使混凝土表面达到惜水性，减少水的渗透作用对混凝土的破坏，能够减少冻融循环的作用.
高，在桥墩中使用时容易遭受水流中的杂物碰撞导 但是这种方法所用的涂料厚度较薄、强度不致局部涂层脱落，很可能发生局部腐读破坏.
1.2高性能防腐混凝土
采用改性加密的混凝土进行修补施工能够显著改善原构件的强度和耐久性.对于硫酸盐环境 的桥墩，可以使用粉煤灰水泥、矿渣水泥或者直接在水泥中掺人粉煤灰、矿渣废石粉等物质，产生“火山灰反应”，形成的硅酸钙凝胶和铝酸钙凝胶还对水泥石有增密作用，达到保护结构的目的.例如保津高速胜芳互通桥墩的防腐蚀加固工程，在加固部 位凿除已腐蚀部分后浇筑20cm厚的防腐混凝土（采用硅酸盐或者是低热水泥，对抗渗等级、碱含量及外加剂等均有特殊规定），再外层压抹2cm厚的聚合物砂浆防止桥墩继续遭受侵蚀.
这种耐久性修复的方法对构件的尺寸增加较多，对于水域环境的桥墩还要考虑增大截面后水流阻力的作用.
本文作者所研究的FRP片材对桥墩进行耐久性修复主要是利用FRP片材优异的耐久性能，采用 缠绕包裹构件的方式，达到隔离腐蚀性介质、保护桥墩的施工技术.
2FRP片材耐久性修复桥墩介绍
FRP片材耐久性修复桥墩与FRP片材加固修复混凝土柱在工艺上有很多相似之处，不同之处在 于后者主要考虑承载力要求而前者主要考虑耐久性要求：FRP片材耐久性修复在加固位置、包裹方式等方面均有特殊要求，比如对混凝土柱加固修复范围一般在柱的全长范围内进行，而耐久性修复桥 墩只在水位变化区进行施工：在缠绕方式上，耐久性修复要保证FRP片材搭接严密不渗漏.
以下对两种修复方式进行对比介绍.
2.1FRP片材加固修复混凝土柱
FRP片材加固修复混凝土柱主要是从承载力安全要求.FRP片材加固修复混凝土柱的包襄方定.采用粘贴多层FRP片材螺旋缠绕包裹墩柱的
保护来达到保护的目的.目前防止桥墩腐蚀主要成有效约束，提高了混凝土柱的抗剪强度和延性， 土构件腐蚀的途径主要是对被腐蚀构件进行隔离料可起到与箍筋相似的作用，可以对核心混凝土形从而实现对混凝土柱的加固，其粘贴方式有间隔式条带法、连续条带缠绕法及全包法，如图1所示.
图1外包FRP加固混凝土柱典型方法Fig. 1 Typical methods of conerete column strengthened with FRP sheet
FRP片材加固施工流程如图2所示.
图2FRP片材加固混凝土柱施工步骤Fig. 2 Construetion steps of conerete columnstrengthened with FRP Sheet
2.2FRP片材耐久性修复桥墩
由于桥墩特殊的位置环境，干湿交变、冻融循环作用和水中腐蚀性介质破坏主要位于水位变动区附近，因此对于桥墩的修复加固重点部位也就是对水位变动区附近的区域进行耐久性修复.考虑桥墩与普通混凝土柱的环境特殊性，在施工工艺上 也要注意区别与联系.主要有以下几点：①修复区域位于桥墩水位变动区，耐久性修复区域如图3所示：②由于桥墩周围有水，施工时要对桥墩水下部分清理出工作面：③清理出的工作面要进行干燥处 理.④FRP采用螺旋缠绕式进行，重合处压边宽度为0-100mm.FRP片材对桥墩耐久性修复的施工流程如图4示.
3FRP片材耐久性修复桥墩施工方法
3.1确定加固方案
经过比较分析，采用粘贴FRP片材对桥墩进行
2）水下工作面处理
方式进行施工.钢套箱制成两个半圆，安装密封后 对于受到水位影响的部分采用安装钢套箱的抽水，完成后对修复区域部位进行干燥处理，实现干地作业施工条件.
3）桥墩表层处理
土，露出混凝土结构层；对于桥墩内部钢筋已锈蚀 清除被修复构件表面疏松、腐蚀等劣化混凝的情况，需先打掉已锈蚀钢筋处的部分混凝土，以便对已锈蚀的钢筋除锈，然后用钢丝刷、压缩空气将缝隙内的碎渣、浮灰等清除干净.对较大面积混 凝土的缺损和孔隙，采用无收缩水泥砂浆进行修补，待水泥砂浆凝固后，对构件表面仍存在的裂缝采用环氧树脂砂浆进行压力灌浆封闭处理，待灌浆材料达到一定强度后再进行后续的操作.混凝土表面应清理干净并保持干燥.
图3水位变动区位置
Fig. 3 The area of the variation of water level
4）涂剧底胶
底胶的作用是加强碳纤维布与混凝土表面的黏结力.按产品使用说明规定的比例将甲、乙两组分充分搅拌后，用滚简刷均匀涂抹于混凝土表面. 宜在底胶表面指触干燥后，尽快进行下一道工序的施工.
5）找平处理
根据生产商提供的工艺规定配制找平材料，对混凝土表面凹陷部位用我平材料填补平整，不应有 棱角.待找平材料表面指触干燥后，再尽快进行下一步施工.
Fig. 4 Construction steps of bridge pier strengthened 图4FRP片材加固泥凝土桥壤施工步骤with FRP sheet
6）涂剧浸渍树脂
好浸润树脂，均匀饱满涂抹于构件所要粘贴的部 将按照生产厂提供的工艺规定要求配制搅拌位，厚度为1.5mm左右，不宜过薄.
修复方案：首先确定需要缠绕包裹修复的位置在水位变化区附近，进行施工准备且整理出进行施工所需要的区域的工作面，之后进行干燥处理；其次进行表面修补、整平处理，涂刷底胶、找平处理：然后FRP片材施工，对FRP片材进行充分的浸渍，完成 后缠绕粘贴FRP片材，多层粘贴时待上一层纤维表面的浸渍树脂指触干燥后进行；最后进行表面防护.
7）缠绕FRP片材
将碳纤维布沿与桥墩横向偏离一定角度进行继绕包裹，用手轻压粘贴于需要粘贴的位置，采用 专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透FRP片材，滚压时注意不要损伤片材.缠绕时每两圈之间压边宽度≥50mm，保证碳纤维布继绕包裹的严密性；如遇搭接，搭接长度为150mm.粘贴包裹过程要求平整，不得有波纹、稽 皱，同时保证黏结剂渗人纤维之间的缝隙内.如需要多层碳纤维布施工，重复以上做法.待需要防腐加固的部分施工完毕，在施工段两端分别使用300mm幅宽的碳纤维布进行横向包裹，搭接长度为 100mm，保证两端防腐包襄的严密性.施工完成后，在表层涂抹一层黏结剂，覆盖包裹塑料薄膜进行养护.
3.2施工步骤
1）施工准备
根据所处环境的特点，综合考虑各种影响因素（湿热交变、冻融循环、水中腐蚀性介质等）耦合作用，根据耐久性设计确定需要使用的FRP片材数量、缠绕层数，确定水下施工方案，做好安全技术交底.对拟修复的桥墩表面及其处理方法、基底树脂 的涂敷、FRP片材的缠绕、粘贴、养护、表面防护等进行充分研究和设计，并对使用材料、配套树脂、机具等做好准备工作.
8）表面防护
9）检验与验收
4结语
（上接第27页）
4）环保、美观
4结语
指触干燥后，外抹水泥砂浆做面层.为了避免碳纤的方向.维布的老化和遭受其他损伤，在碳纤维布表面抹≥20mm厚的水泥砂浆，砂浆强度等级≥M10.
施工前确认FRP片材和配套树脂类黏结材料的产品合格证、产品质量出厂检验报告，各项性能指标符合《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范GB50608-2010中对材料的要求.对施工质量 不满足上述规范要求的应立即采取补救措施或者返工.片材与混凝土之间的黏结质量可用小锤轻轻击或手压片材表面的方法检查.
种以高效抗腐蚀为导向的方法，充分利用了复合材料轻质高强、耐腐蚀性好、适用面广、施工方便、不增加构件尺寸的特点，相比目前常用的耐久性防腐方法具有诸多优势.
性试验研究及耐久性设计方法，根据研究的材料选 结合“973”课题研究中纤维增强复合材料耐久择方法，加之本文施工方法的推广应用以及后期的检验与验收工作的完善，能够将FRP片材对桥墩耐久性修复的工作形成一个完整配套的体系，为以后 此方面的研究的标准化提供参考，具有很强的指导
即可马上在卷材上行走、进行钢筋布设等后续施工，不仅节约了材料、人力等费用，也明显缩短了 工期.
同时，与传统卷材不同，高分子自粘胶膜防水卷材只需单层铺设与结构混凝土粘合即可达到很好的防水效果.在拐角处无需加强层，减少处理时间的同时也减少材料用量，节约成本.
该工艺的施工过程不需要打底油、混凝土保护层，不仅节约了资源，更避免了污染和噪声.同时，卷材铺设后，可供人员行走，且观感效果好，给 参观、考察的其他社会人士提供现场观摩的机会.
武汉绿地中心项目地下室底板的防水卷材用量约33055m”，采用预铺反粘的做法，加以妥善的 成品保护，不仅质量可靠、防水效果理想，而且节约
参考文献：
参考文献：
意义.结合本文的研究，未来预应力FRP片材加固在碳纤维布表面涂刷一层基底树脂.待基底树脂载力，而且能够有效防止腐蚀，是该领域以后发展 薄膜覆盖养护一段时间以后，去除塑料薄膜，会是一种高效的方法，不仅能够有效提高构件的承
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了工期和成本，更有施工环保、美观的优点.同时，从施工过程中得到了以下几点经验.
需制定专项方案规范实施，保证其防水效果，避免 1)对于桩头、集水坑、降水井等细部节点处理出现质量问题.
2）成品保护是重中之重，项目应该制定相关的措施，避免已施工卷材被破坏，保证质量.
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