橋梁工程中碳纖維加固的施工技術(shù)

趙岳

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司　遼寧省　遼陽(yáng)市　111000）

橋梁工程中碳纖維加固的施工技術(shù)

趙岳

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司遼寧省遼陽(yáng)市111000）

碳纖維是一種新的復(fù)合材料，因?yàn)槠滟|(zhì)量比較輕，不易腐蝕，材料薄，而被廣泛應(yīng)用。碳纖維加固技術(shù)經(jīng)常用于混凝土的加固，來(lái)提高其耐久性，抗壓性；也可用于橋梁、道路的加固。碳纖維加固具有輕質(zhì)高強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、易于粘貼、不銹蝕的特點(diǎn)，也可用于抗彎、抗剪、抗壓及抗震等的加固。就目前來(lái)說(shuō)，碳纖維在橋梁工程中受到一致好評(píng)，被廣泛應(yīng)用。它可以有效的提高橋梁的承載能力，而且對(duì)橋梁的加固更是對(duì)以往技術(shù)的一種革新。本文是筆者對(duì)這一材料的一些研究，希望和同行相互借鑒，可以求同存異，共同促進(jìn)我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展。

碳纖維；施工技術(shù)；復(fù)合材料

1　在橋梁工程中使用碳纖維加固技術(shù)的背景

1.1大量工程發(fā)展的需要

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，與此同時(shí)，交通運(yùn)輸業(yè)也在不斷的發(fā)展，古語(yǔ)說(shuō)的好“要想富先修路”，在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)交通設(shè)施，橋梁工程也在不斷的興建，而且人民生活水平不斷的提高，對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求，再加上，傳統(tǒng)的交通設(shè)施也無(wú)法滿足人民群眾日益增長(zhǎng)的需求。在此背景之下，我國(guó)對(duì)于交通基礎(chǔ)設(shè)施上的人力物力財(cái)力投入也逐漸增多，對(duì)于已有的道路橋梁進(jìn)行改造、擴(kuò)建，而且在不斷的興建一些新的橋梁。大量的橋梁道路工程要求相關(guān)的技術(shù)必須進(jìn)行革新。大量的公路、橋梁、鐵路、城市軌道交通等正以前所未有的速度得到建設(shè)，城市化與交通網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的發(fā)展速度正在不斷加快。

1.2舊的道路橋梁無(wú)法滿足安全運(yùn)營(yíng)的需求

年代久遠(yuǎn)的道路、橋梁需要不斷的進(jìn)行維護(hù)，而且維護(hù)的難度是比較大的，以及投入的資金越來(lái)越多。而且隨著時(shí)間的推移，一些橋梁被侵蝕嚴(yán)重，已經(jīng)無(wú)法滿足安全運(yùn)營(yíng)的需要。為了合理有效率的使用國(guó)家資金，合理科學(xué)的利用舊的橋梁資源，要求我們必須創(chuàng)新科技，研究出更加科學(xué)的橋梁道路加固技術(shù)和新型的材料，來(lái)增加橋梁道路的使用時(shí)間，滿足現(xiàn)代交通需求，更重要的是保障人民群眾安全出行，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展能力。

2　碳纖維加固技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

2.1碳纖維加固技術(shù)內(nèi)涵

碳纖維加固技術(shù)是20世紀(jì)末期科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)的一種用于橋梁道路加固、補(bǔ)強(qiáng)的新型技術(shù)，對(duì)于傳統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)來(lái)講，它是一種質(zhì)的飛躍。隨著時(shí)間的發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足需求，而且其對(duì)資源的浪費(fèi)極大。而且碳纖維加固技術(shù)被認(rèn)為是對(duì)

傳統(tǒng)技術(shù)的必然替代，在全世界范圍內(nèi)，都產(chǎn)生了極大的影響。

2.2碳纖維加固技術(shù)具體的工作步驟

（1）處理接觸面的表面

碳纖維加固技術(shù)是一種粘貼技術(shù)，因此就和我們的生活常識(shí)一樣，必須對(duì)接觸面進(jìn)行處理，以此來(lái)使碳纖維板與接觸體有很好的粘合程度。其中要處理，接觸面表面被氧化腐蝕的部分，對(duì)其進(jìn)行清除；對(duì)于凹凸不平的部分要進(jìn)行打磨，或者修補(bǔ)，使其表面變得平整光滑，為粘合做好準(zhǔn)備。

（2）在橋梁的兩端，要安裝特定的機(jī)械器具，其中具體要進(jìn)行以下步驟：

①首先要在安裝器具的地方，有特定的器械割剖出預(yù)留位置；

②在預(yù)留位置的底部與器具的底板上相對(duì)應(yīng)的位置，要放入化學(xué)錨栓；

③在預(yù)埋位置內(nèi)灌入填入環(huán)氧砂漿；

④將錨具底板套入化學(xué)錨栓安入預(yù)留位置，要注意其上表面與結(jié)構(gòu)混凝土表面高度保持一致。

（3）要按照相關(guān)的安裝程序，在碳纖維粘貼板的表面和橋梁道路需要加固的表面上涂抹相關(guān)的配套粘合樹(shù)脂，并且將碳纖維板材安裝至錨具與張拉機(jī)具上并用錨進(jìn)行固定。

（4）拉開(kāi)碳纖維板到設(shè)計(jì)初始應(yīng)力，將碳纖維板錨固于張拉機(jī)具一側(cè)的錨具，釋放預(yù)應(yīng)力，最后切斷碳纖維板，完成加固粘貼過(guò)程。

2.3碳纖維加固技術(shù)施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

（1）表面處理

①表面處理一定要注意確保表面干凈整潔，沒(méi)有雜物，沒(méi)有凹凸不平的地方。表面處理的方法是有很多種的，其中既包括人工鑿除法，機(jī)械清除法，以及化學(xué)制劑清理法。將表面上遭到腐蝕的部分清理干凈，將凹凸不平的地方磨平、或者填補(bǔ)平整；

②對(duì)橋梁道路上的裂縫進(jìn)行處理，對(duì)于裂縫的處理可以經(jīng)行填充修復(fù)，在填充完畢后，也要注意打磨平整，清理掉填充時(shí)留下的雜質(zhì)，并要在其干燥后再進(jìn)行施工；

③在操作中難免有些問(wèn)題出現(xiàn)在拐角處，在處理的時(shí)候可以將這樣的復(fù)雜部位進(jìn)行打磨，使其變得光滑，然后再進(jìn)行處理，同樣在最后要清理其表面，并且要保持干燥。

（2）涂刷底層樹(shù)脂

①在調(diào)配樹(shù)脂時(shí)，必要嚴(yán)格按照工程需要，按照特定的工藝過(guò)程、調(diào)配比例，經(jīng)行調(diào)配。而且要注意攪拌至均勻，同時(shí)要注意衛(wèi)生，不管是調(diào)配容器還是攪拌器具都必須保持干凈；

②需要涂抹樹(shù)脂的部位，一般位于底層，因此極容易受到環(huán)境等因素的影響，因此在配置時(shí)，必須根據(jù)不同的溫度等情況調(diào)配不同的量，而且要對(duì)使用時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定；

③在涂抹的時(shí)候，要注意涂抹均勻，而且在涂抹表面干燥后，方可進(jìn)行下一工序。

（3）找平處理

對(duì)于找平處理，需要注意的是在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地方，比如說(shuō)拐角處，必須對(duì)其進(jìn)行打磨成圓弧張后進(jìn)行處理。

（4）粘貼碳纖維布

①碳纖維布的粘貼過(guò)程是最后需要注意的，要提前對(duì)需要加固的面積進(jìn)行測(cè)量，這樣就可以精確的進(jìn)行裁剪，不會(huì)對(duì)材料造成浪費(fèi)，也可以避免一些不必要的麻煩，比如說(shuō)基面裸露等。

②粘貼需要一定的溶劑，因此在調(diào)配時(shí)，必須嚴(yán)格按照調(diào)配比例進(jìn)行配制。

2.4碳纖維加固方法的特點(diǎn)

（1）碳纖維加固方法之所以受到推崇，就是因?yàn)槠洳恍枰笮偷臋C(jī)械器具，而且操作簡(jiǎn)單，效率比較高，施工的速度比較快，而且加固質(zhì)量高；

（2）碳纖維布可以有效的封閉裂縫，可以有效的避免外界環(huán)境對(duì)其的腐蝕，設(shè)置還可以延緩和控制裂縫的擴(kuò)張，從而可以延長(zhǎng)橋梁的使用時(shí)間；

（3）碳纖維布進(jìn)行加固，不會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成損傷，再加上其質(zhì)量較小，厚底低，因此對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)都不會(huì)產(chǎn)生影響；

（4）碳纖維布價(jià)格相對(duì)較低，可以說(shuō)一種經(jīng)濟(jì)耐用的橋梁加固材料，而且其加固的效果較好，對(duì)于后期維護(hù)的要求需求較低；

（5）碳纖維布是一種符合材料，抗腐蝕性強(qiáng)，在對(duì)橋梁道路進(jìn)行加固后，對(duì)于橋梁整體的抗腐蝕性都得到大大提升，正是因?yàn)檫@樣的原因它的應(yīng)用面是比較廣的；

（6）碳纖維布表面是光滑的，粘貼后可以降低原建筑表明的粗糙程度，可以提高道路的排水能力，同時(shí)可以提高加固部位的抗?jié)B能力和抗沖刷能力。

2.5橋梁碳纖維加固工程的施工原則

世界上的任何事情都是必須遵循一定原則的，橋梁碳纖維加固工程也不例外，也有相應(yīng)的原則。對(duì)于橋梁碳纖維加固工程來(lái)說(shuō)：①要根據(jù)我們現(xiàn)有的技術(shù)、交通情況以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析研究；②要根據(jù)加固的意義，選擇加固方案；③要全面的評(píng)價(jià)使用的加固技術(shù)，對(duì)其做出合理的評(píng)價(jià)報(bào)告選出合理的加固方案。具體要求有以下幾點(diǎn)：

（1）科學(xué)合理進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估，在進(jìn)行橋梁道路的改造過(guò)程中，必須要合理規(guī)劃評(píng)估經(jīng)濟(jì)，改造的費(fèi)用必須比重新建橋的費(fèi)用低，這樣的改造才是有效的，也是有意義的，而且要正確的評(píng)估由于改造造成的經(jīng)濟(jì)損失；

（2）加固之后的橋梁道路，其性能作用都必須達(dá)到可以使用的標(biāo)準(zhǔn)，必須可以滿足人民群眾的使用需求；

（3）要對(duì)橋梁的基礎(chǔ)工程做出正確評(píng)估，以確定它能滿足加厚后的需求，避免出現(xiàn)安全事故，保證加固是有效的。

3　碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展前景

碳纖維具有質(zhì)量較輕、抗腐蝕能力、抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，碳纖維加固方法也被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)中，尤其是在橋梁加固以及道路補(bǔ)修中，由于它較傳統(tǒng)技術(shù)有很大的優(yōu)越性，再加上城市化進(jìn)程不斷的推進(jìn)，因此在未來(lái)的城市建設(shè)中，碳纖維加固技術(shù)將得到很大的應(yīng)用范圍，而且將會(huì)加大程度的提高城市建設(shè)水平，完善城市基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)我國(guó)的城市化發(fā)展。

4　小結(jié)

碳纖維是科技發(fā)展的成就，是城市化發(fā)展下，科技做出的反應(yīng)，它是一種新型的復(fù)合材料，具有以往技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)，是對(duì)以往技術(shù)的全面革新，是橋梁道路建設(shè)領(lǐng)域科技的核心，在城市化發(fā)展的今天，道路橋梁建設(shè)工程在不斷的發(fā)展，為碳纖維技術(shù)提供了廣闊的舞臺(tái)。

[1]陸偉，劉幸，張迷迷.碳纖維布結(jié)合體外預(yù)應(yīng)力筋加固橋梁的試驗(yàn)及應(yīng)用[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（04）.

[2]周愛(ài)軍，于曉.碳纖維布加固鋼筋混凝土橋梁正截面強(qiáng)度計(jì)算[J].路基工程，2006（05）.

[3]周愛(ài)軍.粘貼碳纖維布加固橋梁的抗彎承載力計(jì)算方法與應(yīng)用[J].鐵道建筑，2006（10）.

[4]彭全敏，王海良，陳培奇.預(yù)應(yīng)力碳纖維片材在橋梁加固中的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].鐵道建筑，2008（07）.

[5]王健紅.混凝土舊梁粘貼碳纖維布加固試驗(yàn)[J].湖南交通科技，2008（03）.

U445.72

A

1673-0038（2015）23-0288-02

2015-5-22

趙岳（1987-），男，遼寧遼陽(yáng)人，助理工程師，本科，從事建筑施工工作。