浅谈芳纶布在隧道管片结构裂缝加固中的施工应用
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摘要：随着我国经济及交通行业的快速发展，公路隧道、铁路隧道及城市轨道交通隧道也在大规模的扩建，隧道数量日益剧增，隧道结构随着使用时间的增长，受车辆运行震动、周围环境（尤其是附近地面施工）等原因影响出现的裂缝、掉块及椭变等病害也日益凸现。传统的裂缝修补方法和修补材料如注浆等无法完全满足结构强度的需求。芳纶布作为一种新型的复合型（FRP）材料，它具有传统复合型材料质轻、高高弹模、防腐耐久性能好等特点，另外它还具有抗碱腐蚀能力强、不导电、抗动载、抗冲击性能好等特点。将芳纶布贴在隧道结构裂缝处，可以承受来自洞顶及洞测的土压力，提高结构的承载能力。此外， 城市轨道交通隧道及电气化铁路隧道由于需要接触网牵引等，对材料绝缘性要求很高。芳纶布正好具有不导电性，满足这种特殊部位的要求。
关键词：芳纶布；隧道；加固；粘贴
Abstract: With the rapid development of China's economy and the transportation, road tunnel, rail tunnel and urban rail transit tunnel is expanded in large scale and number. With the service time rising and the impacts from vibration of vehicle running and the surroundings(especially the nearby ground construction) and other reasons, cracks, block falling and ellipsoidal deformation occur in tunnel. However, the traditional methods for crack repair and patching materials such as grouting are unable to fully meet the demand for structural strength. And, aramid, as a new type of composite (FRP) material, in addition to the advantages of light weight, high elastic modulus, and excellent corrosion resistance and durability that traditional materials have, has the good performance of strong alkali-resistant, non-conductivity, anti-dynamic loading, impact resistance. Attaching the aramid to the cracks of tunnel can withstand earth pressure from the cave top and walls, and increase the carrying capacity of the structure. In addition, requiring catenary traction, urban rail transit tunnel and electrified railway tunnel has a high requirements for materials’s insulativity, which can be met with aramid.
Key words: aramid; tunnel; reinforcement; attach
中图分类号： TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
芳纶纤维布的性能
土木结构工程常用的FRP复合材料主要有芳纶纤维（AFRP）,碳纤维（CFRP）和玻璃纤维（GFRP），其材料形式主要有片材、棒材和型材。所有的FRP都有一些共同的性质：轻质高强、高弹模、在拉断前均为弹性，热膨胀系数低、各向异性、耐腐耐久性能好等，所以在土木结构工程中应用潜力巨大。另外，FRP复合材料使用维护成本低、可以自由裁减、节省材料、施工便捷，虽然其前期投资较大，但从长期投资的角度看效益明显。
芳纶纤维（AFRP），其主要成分是对苯二胺聚合物（PPTA），其中既含脂肪族主链又含芳香族主链，所以有牢固的分子结构，芳纶纤维是由直径为12um左右的单丝汇集在一起形成的多纤维状结构，芳纶布是芳纶纤维由单向或双向排列形成的一种片材，常用的是单向片材。
芳纶布按纤维布单位面积质量分为280g/m2、415g/m2、623g/m2、830g/m2等规格，按宽度分为300mm、400mm、500mm等规格。单项芳纶布力学性能如表1。
表1 单项芳纶布力学性能
项目 拉伸强度/MPa 拉伸弹性模量/GPa 伸长率/%
指标 ≥2000 ≥110 ≥2.0
它具有轻质高强、高弹模、防腐耐久性能好等特点，其次，它还有自己独特的特点，抗碱腐蚀能力强、不导电、抗动载、抗冲击性能好，这就使它能在绝缘性要求高的场所如地铁、隧道及电气化铁路上路桥的施工。另外，由于它是一种有机材料，所以和同是有机材料的树脂的浸透能力较，芳纶固化时间相对较短，经济效益相应就提高了，有着其它FRP材料所不能比的优势。
隧道内粘贴芳纶纤维布的施工方法和工艺要求
2.1粘贴芳纶纤维布前准备工作
Ⅰ、对受损管片的裂缝进行环氧灌浆修复处理；
Ⅱ、对受损崩角掉块管片采用环氧砂浆进行修复并找平；
Ⅲ、对管片受损位的螺丝孔进行环氧砂浆充填找平；
2.2施工辅助工具
打磨机、大灰刀、搅拌桶、太阳灯照（烘管片用）、平整刮压铁刮压（用于粘贴后刮压布面）、磅秤、量杯、灭火器、暖风机等。
2.3一般要求
2.3.1施工必须遵循下列工序进行：
施工准备；
混凝土表面处理；
配制并涂刷底层树脂；
配制找平材料（环氧砂浆）对不平整处修复处理；
粘贴芳纶纤维布；
表面防护。
2.3.2施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温环境的配套树脂或采用升温处理措施。
Ⅰ、施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。
Ⅱ、在表面处理和粘贴前，应按加固设计部位放线定位。
Ⅲ、胶粘剂配制时应按产品使用说明中规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污及杂质。应根据现场实际环境温度决定树脂的每次拌合量，并按使用要求严格控制使用时间。
2.4施工方法
采用打磨机对要求粘贴的管片砼表面进行打磨，要求除尘、除垢、除油、除污，表面平整，打磨后用干净毛刷对表面作除去浮尘处理（露出原砼基面，清理与粘贴第二天进行）；
依室内试验，目前施工处于冬季，由于粘贴胶粘剂对温度的固化时间敏感，打磨清扫干净的表面后，采用暖风机烘热[XD4734胶粘剂60℃粘贴后可搬卸时间为1.5h(固化时间)]。在对基面烘热的同时，采用磅秤称量胶粘剂；