水中加固施工所必须的围堰、基础防渗和基坑排水往往耗费大量的时间和费用,而且改变结构受力状况,不安全因素增多。如何进行水中加固,提高修补质量,简化施工工艺,降低工程费用,是一个值得研究的课题。随着科学技术的发展,各种新材料的问世,以及潜水作业技术的进步,为水下加固技术提供了重要条件。为此,结合加固工程实际,经多方案比较研究,提出水下补强加固新技术。水下加固可用反拱底板裂缝处理。即水下沿裂缝凿槽,用PBM混凝土嵌缝,用LW与HW混合液灌浆来填充底板裂缝和底板下孔隙,达到堵漏防渗的目的;反拱底板补强。水中加固中的FRP复合材料具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能。雨花台增强纤维材料
水中加固系统可以满足蓄水池、明渠、渡槽以下的水中加固防腐需求。整体施工方便,工期短(浸渍的复合材料固化只需要1-3小时);施工时不需要围堰抽水,大多数情况下不需要停水(除非水流时速超过水下施工安全限速);同时给原结构增加的厚度有限,一层固化后的FRP复合纤维板只有1.3毫米厚,所以不会带来输水量的流逝;表面光滑,抗冲磨;防水防腐,阻止混凝土碳化;无毒无害,适用饮用水;可以现场按实际需求任意裁剪纤维布,并定点水中加固。水中加固系统中的复合材料是由髙强度的连续纤维(如玻璃丝、碳丝)与聚合物基体组合而成。金华水库大坝加固水中加固系统是一种可以在水中固化的特殊纤维增强复合材料系统。
纤维增强复合材料是水中加固的一种材料。纤维增强复合材料(FiberReinforcedPolymer/Plastic,简称FRP),现有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等。FRP复合材料是由纤维材料与基体材料(树脂)按一定的比例混合后形成的高性能型材料。质轻而硬,不导电,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能型材料。其中GFRP根据所使用的树脂品种不同,有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢等种类。FRP的生产方法基本上分两大类,即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分,有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。
水中加固中的FRP复合材料热膨胀系数与混凝土相近,这样当环境温度发生变化时,FRP与混凝土协调工作,两者间不会产生大的温度应力。弹性模量与钢材相比,大部分FRP产品弹性模量小。约为普通钢筋的25%~75%。因此,FRP结构的设计通常由变形控制。因为FRP是纤维通过基体聚合而成,纤维间强度由基体决定(强度一般弱于纤维),所以垂直于纤维方向强度较弱。FRP的抗剪强度低,其强度只为抗拉强度的5%~20%,这使得FRP构件在连接过程中需要研制专门的锚具、夹具。这也使得FRP构件的适度成为研究突出的问题。FRP材料抗腐蚀、抗疲劳性能好,可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用,因而可提高结构的使用寿命,这是结构材料难以比拟的。在水中加固中,复合材料可以在现场加工。
水中加固的开孔结构在拉伸载荷下的主要介观失效模式包括,基体行为主导的横向拉伸和纵向剪切失效、层间分层失效和纤维行为主导的纵向拉伸失效。开孔结构在压缩载荷下的主要介观失效模式包括:基体行为主导的横向剪切(主要由宏观的横向压缩触发)和纵向剪切失效、层间分层和纤维行为主导的纵向压缩失效。其中,各模式的介观失效占比由层合板铺层比例和顺序、单层厚度以及几何尺寸决定。层合板在面外低速冲击下的介观失效模式包括基体行为主导的横向拉伸和横向剪切失效、层间分层(多为花生状)和少量的纤维行为主导的纵向压缩(受冲击面)和拉伸失效(冲击背面)。在水中加固中,聚合物基体能将负载转移到纤维之上。虎丘水中风力发电防腐
水中加固中的纤维的直径很小,一般在10μm以下。雨花台增强纤维材料
在水中加固系统中,单向的纤维干织物可因为自身柔软,可以轻松缠绕在任何几何形状,并且几乎可以包裹在任何轮廓上。FRP复合材料可粘附在如板或梁的张力侧,以提供额外的抗拉强度,也可以包裹在钳子和横梁的网中以增加其剪切强度,或缠绕柱子,以增加其剪切和轴向强度。FRP复合材料也可以在工厂里预制,按不同的要求以不同的形状用于增强加固。这种预制成型的材料一般叫复合纤维板。可长期在环境恶劣的海水中,工作50年性能指标几乎无损失;固化后的复合纤维板表面光滑,阻止水生物的粘附滋生;固化后防水防腐,阻止混凝土和海水接触,抑制混凝土碳化。雨花台增强纤维材料
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