工程應(yīng)用篇

傳統(tǒng)材料已越來(lái)越無(wú)法勝任嚴(yán)酷環(huán)境下不斷需要提升的結(jié)構(gòu)使用性能、可恢復(fù)性和耐久性，BFRP加固及增強(qiáng)技術(shù)為路橋壽命和綜合性能提升帶來(lái)了新的動(dòng)力支撐，目前已在各類(lèi)結(jié)構(gòu)中得到規(guī)模化應(yīng)用。

南海島礁BFRP筋增強(qiáng)長(zhǎng)壽命混凝土燈樁

我國(guó)海南省三沙市某島礁需建造燈樁，為海上進(jìn)出口船舶提供助航和導(dǎo)航服務(wù)。該燈樁高度為10米，內(nèi)部為3米×3米的方形剪力墻筒體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用壽命為50年。南海常年高溫，且濕度大、鹽度高，是最為苛刻的海洋腐蝕環(huán)境，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)因鋼筋銹脹導(dǎo)致力學(xué)性能下降和結(jié)構(gòu)使用壽命降低等問(wèn)題，不適用于南海海洋環(huán)境。

采用耐久性?xún)?yōu)異的BFRP筋作為混凝土的增強(qiáng)材料，全部替代鋼筋，能夠從根本上解決鋼筋銹蝕問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行BFRP筋配筋設(shè)計(jì)，并進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的驗(yàn)算。設(shè)計(jì)完成后，將裁切與預(yù)制好的BFRP縱筋和箍筋運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綁扎，最后澆筑混凝土。為減少材料和運(yùn)輸成本，采用當(dāng)?shù)氐纳汉鞴呛退樾甲鳛榛炷恋墓橇稀Ｄ透g的BFRP筋可有效提高結(jié)構(gòu)的耐久性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)。

短切玄武巖纖維增強(qiáng)南京城市三環(huán)道路

南京城市三環(huán)道路（國(guó)道312線(xiàn)仙林大道段）起于仙林大道，終于國(guó)道312線(xiàn)，為雙向六車(chē)道城市主干路，路幅寬45m，提檔升級(jí)。改造前，項(xiàng)目路段因沿線(xiàn)重載貨車(chē)較多，道路破損嚴(yán)重，產(chǎn)生縱橫向裂縫、龜裂、塊狀裂縫、坑槽、松散、車(chē)轍等病害，嚴(yán)重影響行車(chē)安全。針對(duì)上述病害，道路全線(xiàn)采用了短切玄武巖纖維進(jìn)行鋪設(shè)。數(shù)據(jù)分析表明，玄武巖纖維可將瀝青路面的抗疲勞開(kāi)裂能力提高2倍～8倍，低溫抗開(kāi)裂能力提高15%～25%，高溫抗車(chē)轍能力提高20%～40%，顯著降低路面裂縫和車(chē)轍病害，有效提高路面使用品質(zhì)，大幅延長(zhǎng)路面使用壽命和養(yǎng)護(hù)周期，節(jié)省后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。上述技術(shù)已在吉林、山東、江蘇等地50多項(xiàng)公路工程中得以成功應(yīng)用。

南京城市三環(huán)道路施工現(xiàn)場(chǎng)

連續(xù)BFRP配筋提升江蘇鎮(zhèn)江臨江東路路面耐久性

連續(xù)BFRP配筋路面施工現(xiàn)場(chǎng)

江蘇省鎮(zhèn)江市的臨江東路北臨長(zhǎng)江及大港港池碼頭，西接鎮(zhèn)江新區(qū)國(guó)際化學(xué)工業(yè)園，是鎮(zhèn)江新區(qū)路網(wǎng)規(guī)劃中一條東西走向的重載城市干路。隨著新區(qū)國(guó)際化學(xué)工業(yè)園企業(yè)和江運(yùn)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致交通量逐年增長(zhǎng)，常年的車(chē)輛疲勞荷載和超載使得路面損壞嚴(yán)重，出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、斷板破壞和坑槽等病害。以強(qiáng)度高、疲勞性能優(yōu)異和耐腐蝕的連續(xù)BFRP筋替換全部鋼筋，用作路面增強(qiáng)材料，可以提高其使用壽命。

按照與鋼筋混凝土路面“等強(qiáng)度”的原則，設(shè)計(jì)BFRP連續(xù)配筋路面。BFRP橫向分布筋用幾字支架支撐，BFRP縱筋采用扎帶與橫向筋綁扎在一起，BFRP縱筋采用搭接、且無(wú)捻紗密繞的方式連接。疲勞性能和耐腐蝕性能優(yōu)異的BFRP筋提升了路面耐久性，實(shí)現(xiàn)了路面長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)，降低了維護(hù)成本。此外，采用BFRP筋替代鋼筋，減少了鋼材的使用，從而減少了鋼鐵生產(chǎn)造成的CO2排放。連續(xù)BFRP配筋已經(jīng)在其他類(lèi)似30多項(xiàng)工程中得到推廣應(yīng)用。

BFRP網(wǎng)格增強(qiáng)黃茅海通道索塔抗裂及耐久性

廣東省珠海市的黃茅海跨海通道項(xiàng)目作為粵港澳大灣區(qū)又一大型跨海工程，起于珠海市高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)平沙鎮(zhèn)，向西跨越崖門(mén)口黃茅海水域，經(jīng)江門(mén)臺(tái)山赤溪鎮(zhèn)，終于臺(tái)山市斗山鎮(zhèn)，路線(xiàn)全長(zhǎng)約31公里，跨海段長(zhǎng)度約14公里。該項(xiàng)目中的黃茅海大橋和高欄港大橋?yàn)閮勺罂缧崩瓨颍渌魉叨葹?55米～263米，最大直徑為21米。尺寸巨大的大橋索塔在施工過(guò)程中存在著不可避免的大體積混凝土抗裂難的問(wèn)題，且對(duì)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，海洋是最為苛刻的腐蝕環(huán)境，混凝土出現(xiàn)裂縫會(huì)嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)的耐久性，若采用鋼筋網(wǎng)片用于混凝土抗裂又無(wú)法避免鋼筋的銹蝕問(wèn)題。

BFRP網(wǎng)格具有與混凝土熱膨脹系數(shù)一致、耐腐蝕、黏結(jié)性能優(yōu)異和輕質(zhì)高強(qiáng)等特點(diǎn)，是大體積混凝土抗裂和替代抗裂鋼筋網(wǎng)片的理想材料，可將BFRP網(wǎng)格配置在索塔的保護(hù)層中，防止混凝土開(kāi)裂。在該項(xiàng)目中的黃茅海大橋和高欄港大橋索塔建造過(guò)程中，首先將BFRP網(wǎng)格裁切運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，待鋼筋綁扎完成后，將BFRP網(wǎng)格包裹在鋼筋外側(cè)，通過(guò)混凝土墊塊實(shí)現(xiàn)與鋼筋的間距和保護(hù)層厚度，網(wǎng)格采用扎帶綁扎，耐腐蝕的BFRP網(wǎng)格可設(shè)置更小的保護(hù)層厚度，更加有效地防止混凝土裂縫的出現(xiàn)。據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，增加BFRP網(wǎng)格后，混凝土表面的裂縫數(shù)量減少80%，裂縫深度控制在BFRP網(wǎng)格以外，有利于提高結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。此外，BFRP網(wǎng)格質(zhì)量輕，可在工廠(chǎng)一體化加工成型，不需要焊接，更加便于施工。

BFRP網(wǎng)格黃茅海大橋施工現(xiàn)場(chǎng)

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)蘇州某構(gòu)件廠(chǎng)地坪使用壽命

蘇州某PC構(gòu)件廠(chǎng)位于蘇州市相城區(qū)內(nèi)，其堆場(chǎng)分為南北兩個(gè)，總面積約為1.36萬(wàn)平方米。施工改造前，由于超限超載車(chē)輛較多，路面破損嚴(yán)重，存在混凝土板塊斷板、裂縫、沉陷等病害。施工改造后，采用結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維對(duì)路面地坪進(jìn)行改造，有效減小了裂紋寬度，提高了混凝土地坪的韌性及抗沖擊和抗裂能力。此外，與傳統(tǒng)鋼筋相比，玄武巖纖維更輕、更安全，也沒(méi)有生銹腐蝕問(wèn)題，耐久性好，極大提高了道路的使用壽命，降低了維修成本。目前結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)技術(shù)正在橋梁伸縮縫、橋面鋪裝等工程中應(yīng)用。

纖維混凝土攤鋪現(xiàn)場(chǎng)

BFRP網(wǎng)格/筋加固南京長(zhǎng)江大橋

南京長(zhǎng)江大橋因常年使用致使拱肋開(kāi)裂普遍且較為嚴(yán)重（局部滲水），存在局部剝落露筋、整體剛度退化等問(wèn)題，另外還存在著混凝土碳化嚴(yán)重的問(wèn)題。該橋于2016年開(kāi)始加固，在加固工程中，為避免后澆帶開(kāi)裂導(dǎo)致鋼筋銹脹，北引橋雙曲拱橋的后澆帶采用了高性能BFRP筋加固技術(shù)，經(jīng)表面肋紋處理的BFRP筋與混凝土之間的黏結(jié)性能優(yōu)異，提升了結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和耐久性能。此外，雙曲拱肋采用一體化連續(xù)BFRP網(wǎng)格加固技術(shù)，該技術(shù)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、雙向受力、無(wú)需搭接、保護(hù)層厚度小、施工工序少的特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)鋼筋加固過(guò)大地增大構(gòu)件截面的問(wèn)題。

南京長(zhǎng)江大橋雙曲拱橋加固

BFRP網(wǎng)格加固宿淮鹽高速公路數(shù)座大中橋、常州南河橋、靈橋、儒林中河橋、武進(jìn)港運(yùn)河大橋等

宿淮鹽高速公路采用玄武巖纖維復(fù)合材料網(wǎng)格和GMV專(zhuān)用砂漿對(duì)梁體底板進(jìn)行抗彎加固，利用網(wǎng)格雙向約束特點(diǎn)與較高的界面抗剝離性能約束剝落塊，克服了增大截面加固工藝產(chǎn)生的自重大、施工繁瑣、耐久差等缺點(diǎn)，解決了碳纖維布外貼工藝界面長(zhǎng)期耐久性能不足等問(wèn)題。

常州市南河橋、靈橋、儒林中河橋、武進(jìn)港運(yùn)河大橋等橋梁由于常年暴露于野外環(huán)境，且近年來(lái)承受的車(chē)輛荷載增大，導(dǎo)致部分橋段混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂，鋼筋裸露銹蝕等問(wèn)題，特別是蓋梁受損嚴(yán)重，影響了行車(chē)安全。針對(duì)以上橋梁的加固中，蓋梁采用了玄武巖纖維網(wǎng)格—聚合物砂漿加固技術(shù)。該工藝具有快速高效、施工方便、施工面需求小、人工成本低等優(yōu)勢(shì)，最大程度地減小了橋梁加固對(duì)市內(nèi)交通的影響。

維修加固工程

預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固宿淮鹽高速公路

宿淮鹽高速公路橋底板BFRP板預(yù)應(yīng)力加固工程

宿淮鹽高速公路是江蘇省的“四縱四橫四聯(lián)”高速公路規(guī)劃網(wǎng)中的一部分，全長(zhǎng)213.735公里，連接著徐州、宿遷、淮安、鹽城4個(gè)蘇北重要城市。2020年10月江蘇高速公路工程養(yǎng)護(hù)有限公司對(duì)宿淮鹽高速公路橋梁進(jìn)行定期檢查發(fā)現(xiàn)，多座橋梁的腹板、底板出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性受力裂縫，為保證橋梁的正常使用功能，提高結(jié)構(gòu)耐久性，需對(duì)全線(xiàn)存在病害橋梁進(jìn)行維修加固施工設(shè)計(jì)。

針對(duì)鹽城東樞紐C匝道橋的梁腹板和底板裂縫情況，采用預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固技術(shù)進(jìn)行加固修復(fù)。預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固技術(shù)由東南大學(xué)提出，著力于解決傳統(tǒng)FRP板普通外貼加固方法存在應(yīng)力滯后和FRP材料高強(qiáng)性能難以發(fā)揮，以及預(yù)應(yīng)力CFRP板加固技術(shù)存在CFRP板價(jià)格昂貴、極限斷裂伸長(zhǎng)率低和被加固結(jié)構(gòu)延性差等問(wèn)題，該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)被加固結(jié)構(gòu)綜合性能有效提升的同時(shí)，節(jié)約了加固材料成本。目前，該項(xiàng)目中使用預(yù)應(yīng)力BFRP板外貼加固的4跨橋梁，承載力得到了有效提升，裂縫寬度減少了近20%。