碳纖維復(fù)合材料在橋梁加固中的應(yīng)用

劉坤巖（江蘇省鎮(zhèn)江市路橋工程總公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212017）

碳纖維復(fù)合材料在橋梁加固中的應(yīng)用

劉坤巖
（江蘇省鎮(zhèn)江市路橋工程總公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212017）

本文介紹了碳纖維復(fù)合材料在橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)方面的概況，以及該技術(shù)的施工工藝、技術(shù)特點(diǎn)以及它在橋梁加固維修中的應(yīng)用前景。

碳纖維；復(fù)合材料；橋梁加固應(yīng)用

一、碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用模式

1 采用碳纖維復(fù)合材料的作用是加固補(bǔ)強(qiáng)橋梁，其涉及到新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的應(yīng)用，需要進(jìn)行碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，從而滿足結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的需要。其主要的功能模塊體現(xiàn)在不同模式上，比如進(jìn)行其抗剪切能力的提升，更有利于進(jìn)行橋梁橋墩、大樓立柱等的工作。利用碳纖維材料能夠進(jìn)行耐剪切能力的提升，避免其出現(xiàn)脆裂及其破壞的情況。其也有利于進(jìn)行耐彎曲能力的提升，總的來(lái)說(shuō)，碳纖維布能夠進(jìn)行抗彎能力的提升。

通過(guò)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，也有利于進(jìn)行裂縫的抑制，比如進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的碳纖維布的黏貼，可以進(jìn)行裂縫擴(kuò)大的控制。我國(guó)當(dāng)下的橋梁加固修復(fù)技術(shù)是非常多的，比較常見的就是粘貼鋼板加固方式，體外預(yù)應(yīng)力加固方法。通過(guò)對(duì)外貼鋼板法的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)混凝土橋梁的有效加固及其維修，但是由于鋼板的生銹、腐蝕等問(wèn)題，大跨度橋梁可能會(huì)因此增加自身的重量。進(jìn)行斷面加固法的應(yīng)用也具備一定的應(yīng)用劣勢(shì)，比如其加固法的周期比較長(zhǎng)，并且嚴(yán)重影響到橋面的交通，并且其側(cè)面澆筑是比較困難的。體外預(yù)應(yīng)力加固法的應(yīng)用需要處理好應(yīng)力超前及其應(yīng)變情況的問(wèn)題。

相對(duì)于傳統(tǒng)的加固方式，碳纖維加固模式就具備明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其抗拉強(qiáng)度高。碳纖維復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度是同等截面鋼材的7～10倍，一般為1500～1900 MPa，極適合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)。

抗具備良好的抗疲勞性。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)的分析，纖維復(fù)合材料自身具備良好的自振頻率，可以進(jìn)行早期共振的避免，但是其內(nèi)阻力也是比較大的，并且一旦出現(xiàn)激震，其衰減速度也是非常快的。

其也具備良好的抗腐蝕能力。纖維復(fù)合材料本身具備良好的電絕緣性，碳纖維材料的密度只有普通鋼材的1/4，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)重量的影響微乎甚微，可忽略不計(jì)。施工簡(jiǎn)便、美觀。由于碳纖維布是柔性材料，其產(chǎn)品的形狀幾乎不受限制，還可以任意著色，對(duì)被補(bǔ)強(qiáng)物沒有形狀要求，達(dá)到了結(jié)構(gòu)形式和材料美學(xué)的高度統(tǒng)一。

二、碳纖維復(fù)合材料加固補(bǔ)強(qiáng)橋梁模式及其相關(guān)模式的協(xié)調(diào)

1 碳纖維復(fù)合材料對(duì)橋梁的加固及其維修方式的結(jié)合，更有利于提升混凝土建筑的應(yīng)用效益。其需要進(jìn)行混凝土梁的加固及其維修，做好橋墩柱及其橋面的加固及其維修工作，進(jìn)行外貼鋼板的應(yīng)用，做好混凝土梁的外部加固工作，但是這種應(yīng)用方式是存在不足的。比如鋼板的剝離情況及其生銹等情況。通過(guò)對(duì)CFRP板的應(yīng)用，可以提升橋梁的加固效益。

在長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程中，橋梁經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的地震荷載及其意外撞擊，墩柱經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)開裂情況，從而嚴(yán)重影響了橋梁的使用壽命。墩柱的脆斷破壞情況的出現(xiàn)主要是因?yàn)榭v筋的設(shè)計(jì)不合理性，也就是其細(xì)節(jié)性的錯(cuò)誤，由于箍筋的較差約束性，導(dǎo)致墩柱的強(qiáng)度及其韌性的降低，因此我們要進(jìn)行新型材料的應(yīng)用，保證墩柱強(qiáng)度及其韌性的提升，保證其抗震性的提升。

那些由于碳纖維束變形情況，從而導(dǎo)致其易于進(jìn)行墩柱表面的纏繞，其碳纖維強(qiáng)度及其彈性模量是比較高的，在此條件下，其約束套箍能夠?qū)炷吝M(jìn)行較長(zhǎng)約束作用的產(chǎn)生，通過(guò)對(duì)CFRP帶材的應(yīng)用，可以確保良好的施工效益，并且其施工空間也是比較小的。施工速度快，可節(jié)約大量的人力、物力，其經(jīng)濟(jì)效果顯著。

為了滿足現(xiàn)階段工作的開展，進(jìn)行施工準(zhǔn)備的應(yīng)用是必要的，這需要進(jìn)行設(shè)計(jì)施工圖的認(rèn)真閱讀，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)及其被加固混凝土結(jié)構(gòu)情況的分析，機(jī)械能施工方案及其施工計(jì)劃的協(xié)調(diào)，做好碳纖維片配套措施的應(yīng)用，做好施工前的準(zhǔn)備工作。做好表面處理工作，保證被加固構(gòu)件的清除工作，進(jìn)行裂化混凝土的清除，從而保證混凝土結(jié)構(gòu)層的露出，再進(jìn)行修復(fù)材料的應(yīng)用，保證其表面的修復(fù)平整性，按照設(shè)計(jì)的需要，進(jìn)行裂縫的灌縫及其封閉式的處理。那些被粘貼的混凝土表面需要進(jìn)行打磨及其平整性分析，進(jìn)行表浮漿的去除，進(jìn)行表面雜物的去除，保證混凝土結(jié)構(gòu)新面的露出，這需要進(jìn)行圓弧半徑的控制，做好混凝土表面的清潔工作，保證其干凈性。

2 這就需要我們按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行底層樹脂的配置，進(jìn)行滾筒刷的應(yīng)用，保證底層樹脂的均勻性的涂抹，保證其混凝土表面的涂抹，保證底層樹脂表面的干燥性處理，保證相關(guān)工序的良好施工，保證材料的良好配置。針對(duì)那些混凝土表面凹陷部位進(jìn)行找平材料的填補(bǔ)，保證找平材料的良好應(yīng)用，保證光滑圓弧的形成，保證其圓弧半徑的控制。

這就需要進(jìn)行粘貼碳纖維布材的選擇工作，按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行碳纖維布的裁剪，按照供貨方的工藝要求進(jìn)行樹脂的配置，保證其相關(guān)部位的有效涂抹均勻，保證碳纖維布的良好應(yīng)用，這也可以進(jìn)行專用滾筒滾壓方式的應(yīng)用，保證多層粘貼環(huán)節(jié)的良好開展，滿足相關(guān)黏貼工作的需要。養(yǎng)護(hù)7天后，表面涂刷具有抗老化及耐腐蝕性能的防護(hù)層。

這也需要針對(duì)其氣溫要求、濕度要求等進(jìn)行分析，進(jìn)行混凝土表面含水量的控制，避免出現(xiàn)無(wú)效的施工。因?yàn)樘祭w維片是一種電良導(dǎo)體，因此要保證其遠(yuǎn)離電源，在施工過(guò)程中的各種樹脂都需要遠(yuǎn)離明火，避免其受到陽(yáng)光的直射。在施工過(guò)程中，需要做好檢查人員的防護(hù)用品的佩戴工作。保證施工現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)環(huán)境的良好性，保證相關(guān)工作的良好開展。

碳纖維復(fù)合材料具備綜合性的性能，一般傳統(tǒng)材料所不可比擬的。隨著制造工藝的進(jìn)一步完善和生產(chǎn)成本的下降，纖維復(fù)合材料在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將逐步擴(kuò)大。且由于橋梁的安全性、適用性、耐久性、施工要求和維護(hù)要求方面的結(jié)構(gòu)需求，該項(xiàng)加固技術(shù)在橋梁工程中將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。

結(jié)語(yǔ)

為了提升工程效益，進(jìn)行新型材料的應(yīng)用是必要的，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。因其質(zhì)輕、耐腐蝕、耐疲勞、片才很薄、抗拉強(qiáng)度高等優(yōu)異的物理力學(xué)性能，且現(xiàn)場(chǎng)施工便捷，因此是橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的理想材料。

[1]陳小兵，李榮，丁一.高性能纖維復(fù)合材料土木工程應(yīng)用技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]董雨達(dá).碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用的最新進(jìn)展[J].纖維復(fù)合材料，1992.

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