淺談?wù)迟N碳纖維布加固橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

趙萍

【摘 要】近年來，粘貼碳纖維布加固橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的研究及其應(yīng)用在我國(guó)得到了飛速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它利用混凝土具有很強(qiáng)的滲透性和足夠粘結(jié)強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂，將碳纖維布粘貼于混凝土表面，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)加固的目的。碳纖維布具有高強(qiáng)高效、自重輕、厚度薄、高耐久性、施工簡(jiǎn)便、抗腐蝕、抗疲勞、抗老化、施工周期短等性能。本文結(jié)合工程實(shí)例論述了粘貼碳纖維布在橋梁加固工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】碳纖維布；加固原理；施工工藝

長(zhǎng)期使用的混凝土橋梁受各種因素的影響，工作性能不斷惡劣，許多橋梁已不能滿足不斷增長(zhǎng)的交通需求，在對(duì)這些橋梁做結(jié)構(gòu)性能評(píng)估的基礎(chǔ)上，通過加固補(bǔ)強(qiáng)來恢復(fù)提高承載能力，既滿足了使用要求，又可節(jié)省大量的重建資金。碳纖維布是一種復(fù)合纖維材料，是由高強(qiáng)碳纖維和結(jié)合料組成，而且具有幾種優(yōu)良性能，碳纖維布加固技術(shù)在橋梁加固技術(shù)中受到了廣泛關(guān)注。

1 工程概況

張家磨大橋位于甘肅省漳縣境內(nèi)的縣道X447線K52+720處，該橋上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板橋，下部構(gòu)造是多柱式橋墩，橋梁總長(zhǎng)為72.6m、寬度為6.9m，由于長(zhǎng)期 超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)，出現(xiàn)了以下主要病害：

（1）橋墩頂部出現(xiàn)裂縫。

（2）第1孔和第9孔板底及板側(cè)面出現(xiàn)裂縫，縫寬0.2mm。

（3）第2孔至第8孔板底出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫。

（4）橋面板混凝土出現(xiàn)橫向裂縫。

2 加固原理

碳纖維為極細(xì)纖維，其單位輕度直徑極小，借助環(huán)氧樹脂結(jié)合成一體后，具有很高的抗拉輕度，用于橋梁加固具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉輕度為普通鋼材的10倍。但是，碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各種碳纖維絲很難以完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞，而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲共同工作。因此，粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又確保碳纖維布結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

擬定施工方案和施工計(jì)劃，應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的準(zhǔn)備工作。

3.2 表面處理

（1）清除被加固構(gòu)件表面的破落、疏松蜂窩、腐蝕等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修補(bǔ)材料將混凝土表面凹凸部位修復(fù)平整。

（2）對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。

（3）將混凝土的表面用混凝土磨光機(jī)處理整平，除去表面松散物、塵埃、油脂等雜物，直至完全露出結(jié)構(gòu)新面，表面平整度應(yīng)達(dá)到5mm/m。轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，且圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。

（4）用吹風(fēng)機(jī)或吸塵器將混凝土表面清理干凈并保持干燥。

（5）用脫脂棉沾丙酮擦拭混凝土表面，若有漏水現(xiàn)象要做止水、導(dǎo)水等處理。

3.3 涂底層環(huán)氧樹脂膠

（1）按照規(guī)定配合比將底層樹脂準(zhǔn)備好，將固化劑倒入樹脂。注意必須將全部固化劑倒入樹脂中，最好是用一臺(tái)電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，以使用固化劑和樹脂充分混合，以至達(dá)到均勻，沒有色差分層為止。

（2）底層樹脂應(yīng)用一次性軟毛刷均勻涂刷在已用丙酮擦凈的混凝土表面，不得漏刷、有氣泡，膠量必須充足飽滿，調(diào)好的樹脂應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完。

3.4 粘貼碳纖維布

（1）施放作業(yè)邊界線。

（2）按比例將底層樹脂進(jìn)行拌合均勻后，用短毛刷均勻涂抹于工作面上。

（3）將碳纖維布按順序依次粘貼于工作面，并用消泡滾反復(fù)滾壓碳纖維布表面，使碳纖維布與工作面緊密結(jié)合，至沒有氣泡存在為止。

（4）靜置30～60分鐘，在碳纖維布表面均勻涂一層浸漬樹脂。涂抹浸漬樹脂時(shí)，不得使粘貼的碳纖維布卷起。

（5）碳纖維布在粘貼后，養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，不宜使碳纖維布受潮、受震，也不得受荷載直接沖撞碳纖維布表面。

（6）待樹脂初期硬化后，再進(jìn)行下一道工序。

4 施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度。

（2）在表面處理和粘貼碳纖維布前，應(yīng)按照加固設(shè)計(jì)放線定位。

（3）按比例準(zhǔn)確配制好底膠并攪拌均勻，注意一次調(diào)和量在可使用時(shí)間內(nèi)用完，超過時(shí)間的絕對(duì)不能使用，以確保粘結(jié)質(zhì)量，底膠硬化后，在表面有凹起部分時(shí)，要用磨光機(jī)或砂紙磨平。

（4）使用中應(yīng)避免碳纖維布附著灰塵、彎折、扭曲。

（5）縱向搭接時(shí)長(zhǎng)度不能小于100mm。粘貼搭接時(shí)長(zhǎng)度不能小于10mm。

（6）粘貼碳纖維布時(shí)要從中間向兩側(cè)進(jìn)行粘貼，可避免施工時(shí)產(chǎn)生氣泡影響加固效果。

（7）具體粘貼層數(shù)要通過計(jì)算確定，考慮到各層的共同工作系數(shù)，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般不宜超過5層。

（8）單層優(yōu)于多層，窄幅優(yōu)于寬幅。

（9）碳纖維布拍套樹脂的原料應(yīng)密封儲(chǔ)存、避免陽光直射，遠(yuǎn)離火源。

（10）碳纖維布為導(dǎo)電材料，施工時(shí)應(yīng)注意用電安全。

5 結(jié)語

粘貼碳纖維布結(jié)構(gòu)加固橋梁技術(shù)是一種新材料、新工藝、新型的加固技術(shù)、采用碳纖維布加固橋梁，解決了工程急需的技術(shù)難題，通過加固工程實(shí)踐證明，達(dá)到了安全可靠，經(jīng)濟(jì)、使用的目的，所以，粘貼碳纖維布已在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固工程中得到廣泛的應(yīng)用。

[責(zé)任編輯：侯天宇]