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2025-09-29
安徽某薄壁连拱坝裂缝补强加固方案
【摘要】：6.1.1.3效果通过充分的工艺试验及施工中对施工环境、工艺及材料性能指标的有效控制，粘贴碳纤维加固技术在消除薄壁连拱坝裂缝的危害、恢复拱的整体性、提高结构承载能力中得到良好的应用。
6.1.1.1 概述
某薄壁连拱坝位于4号拱80m高程以下，由于拱筒叉缝与环向建筑缝的切割，破坏了拱的整体性，削弱了其承载力，将形成危险的三角形或不规则多边形的拱块，对大坝的整体结构安全已构成了威胁。为此，除进行渗水封堵修补之外，经研究作大坝结构加固。加固方案采用碳纤维布对上述裂缝范围进行补强：
（1）垂直方向裂缝上端1m至裂缝下端1m之间。
（2）水平左右延伸至拱肩1m的下游拱面。
（3）碳纤维布以其纤维方向按水平和垂直两个方向分别铺设。
（4）水平方向要求满铺；垂直方向以条状铺设，条与条铺设的间隔30cm。
碳纤维布的主要力学指标：抗拉强度标准值不小于3000MPa，弹性模量不小于2.1×105MPa，伸长率不小于1.5%。单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量不宜低于150g/m2，也不宜高于450g/m2。配套树脂粘结材料的主要性能指标可参照《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》（GB/T14522—93）规定的环境条件下进行耐久性检验，经2000小时加速老化后，按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS146：2003）附录A测定的正拉粘结强度不应明显的降低。表面防护材料可采用喷撒石英砂的方法，应保证与浸渍树脂或粘结树脂可靠粘结。
6.1.1.2 施工
（1）进场材料。鉴于所用材料均为化工产品，检验工艺复杂，现场试验室难以具备相应的条件，均送专业检验部门检测。原材料除应具备出厂合格证书外，每批材料进场均按照有关测试方法进行材料基本性能的检测。
（2）施工环境。施工宜在环境温度为5℃以上的条件下进行，并应符合配套树脂要求的施工使用温度。若环境温度达不到上述要求时，应采用适合于低温环境的配套树脂或采取升温措施。
（3）混凝土基面处理。首先自上而下清除混凝土表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整；按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理；被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表面浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面；转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm；用高压水枪冲洗混凝土表面并用鼓风机通风使之干燥。清理后的基面应无有机物污染、清洁、干燥、无浮尘。
（4）涂刷底层树脂。在涂刷底层树脂前再次对坝体表面进行的清理及干燥处理进行检查。施工顺序应由上而下。按照产品生产厂提供的工艺规定配制底层树脂。采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。宜在找平材料表面指触干燥到完全固化期间，进行下一个工序的施工。配置底层树脂、找平材料、浸渍数值和粘结树脂应按使用说明中规定的配比称量采用电动搅拌器以保证混合均匀，一次配料量不宜太多，并应尽快用完；搅拌用器具不得有油污和杂质；所用工具和材料，要严格避开水源；涂料现用现开盖；固化前不得雨淋。(https://www.chuimin.cn)
（5）找平处理。按产品生产厂提供的工艺规定配制找平材料。对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，不应有棱角。转角处采用找平材料修理成为光滑的圆弧，半径不小于20mm。宜在找平材料表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。
（6）粘贴碳纤维布。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；按产品生产厂提供的工艺规定配制浸渍树脂，并均匀涂抹于粘贴部位；将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向从左至右或从上到下多次滚压（也可从中间向两边滚压，但不允许来回反复滚动，以免损伤碳纤维），挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布；多层粘贴时应重复上述步骤，并宜在纤维表面的浸渍树脂指触干燥到完全固化期间，进行下一层粘贴；在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
（7）表面防护。采用喷撒石英砂，并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。
（8）施工安全注意事项。碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源，或采取可靠的防护措施；施工过程中应避免碳纤维片材弯折；碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射；树脂的配制和使用场所应保持通风良好；现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。
（9）质量检验。对碳纤维布进行抗拉强度检验；对粘结材料进行粘结强度检验，符合设计及规范要求方可使用。
根据施工图纸的粘贴范围进行实际粘贴面积和位置偏差检查，实际粘贴面积不小于设计面积，位置偏差不大于10mm。
碳纤维布与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于95%。当空鼓面积不大于10000mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补，否则宜将空鼓部位碳纤维片材切除，重新搭接贴上等量的碳纤维片材，搭接长度不应小于100mm。
因该次碳纤维加固位置在拱面混凝土上，为慎重起见，每500m2应留取一组同条件试样进行碳纤维片材配套树脂类粘结材料与混凝土的正拉粘贴强度检测，必要时可按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS146：2003）附录B方法对施工质量进行现场抽样检验。
6.1.1.3 效果
通过充分的工艺试验及施工中对施工环境、工艺及材料性能指标的有效控制，粘贴碳纤维加固技术在消除薄壁连拱坝裂缝的危害、恢复拱的整体性、提高结构承载能力中得到良好的应用。该工程已安全运行，工作状态良好，取得了预期的加固效果。
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