淺談碳纖維布橋梁加固施工技術(shù)

王海軍

【摘 要】本文以筆者近幾年在嘉安高速公路應(yīng)用的碳纖維布加固橋梁技術(shù)為例，歸納了碳纖維布的特性、碳纖維布的優(yōu)點(diǎn)、碳纖維布應(yīng)用范圍（公路橋涵構(gòu)造物）以及碳纖維布加固橋梁后的效果等，并對(duì)碳纖維布的加固橋梁的施工技術(shù)要求及施工工序等做了一定的小結(jié)。

【關(guān)鍵詞】碳纖維布；橋梁加固；施工技術(shù)

0 引言

隨著公路橋梁使用年限的延長(zhǎng)，交通量的逐年增加，使橋梁構(gòu)造物結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)不同程度的疲勞裂縫，以及施工質(zhì)量控制不嚴(yán)而出現(xiàn)的一些結(jié)構(gòu)性細(xì)微裂縫，影響到橋梁正常使用功能的發(fā)揮，進(jìn)而威脅的橋梁安全。其次，我中心所管養(yǎng)的嘉安高速公路本身處于鹽堿土地段，沿線地質(zhì)土質(zhì)及地下水多呈堿性，對(duì)構(gòu)造物的侵蝕比較明顯，多數(shù)構(gòu)造物表面出現(xiàn)泛白及腐蝕現(xiàn)象。尤其在雨季雨水對(duì)結(jié)構(gòu)表面的侵蝕進(jìn)一步加重，部分構(gòu)造物構(gòu)件表面結(jié)晶物析出較多，表面混凝土腐蝕剝落較為嚴(yán)重，對(duì)鋼筋的腐蝕更為突出。為了防止結(jié)構(gòu)表面的裂縫進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)對(duì)已造成侵蝕的結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行修復(fù)，采用碳纖維布加固技術(shù)是比較有效的防護(hù)措施。

1 碳纖維布的特性、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用范圍

1.1 碳纖維布的特性

（1）碳纖維材料具有不生銹、不腐蝕，耐酸堿性能較強(qiáng)；

（2）耐溫度穩(wěn)定性好，不受高溫、低溫凍融循環(huán)影響；

（3）碳纖維材料的性能較強(qiáng)，與鐵的比重比為1：5，強(qiáng)度比為10：1；

（4）碳纖維布有較高的抗拉能力，抗拉強(qiáng)度≥3400MPa。

1.2 碳纖維布的優(yōu)點(diǎn)

（1）碳纖維材料自重較輕，不會(huì)增加加固結(jié)構(gòu)的荷載；

（2）加固施工工藝簡(jiǎn)單，施工方便快捷，不受所加固橋梁場(chǎng)地及構(gòu)件的外形尺寸限制，施工所需設(shè)備較為輕便，進(jìn)出場(chǎng)方便；

（3）碳纖維材料強(qiáng)度高，能靈活應(yīng)用到抗彎、抗剪等結(jié)構(gòu)部位的加固；

（4）耐酸堿腐蝕性能及溫度變化性能好。

1.3 碳纖維布公路橋涵構(gòu)造物的應(yīng)用范圍

（1）橋梁梁板、墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，修復(fù)部位的功能恢復(fù)；

（2）橋梁梁板、墩臺(tái)的各類細(xì)小裂縫處治；

（3）河灘構(gòu)造物結(jié)構(gòu)部位防腐修復(fù)及功能補(bǔ)強(qiáng)。

2 碳纖維布施工技術(shù)要求

2.1 碳纖維布應(yīng)選用不大于12k（1k=1000）的小絲束PAN基纖維，不得使用大絲束纖維；單層碳纖維布材的單位面積纖維質(zhì)量不應(yīng)低于200g/m2，也不宜高于300g/m2

2.2 橋梁加固承重結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）用浸漬、粘貼纖維復(fù)合材料的膠黏劑的安全性能指標(biāo)必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，不得使用不飽和聚酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等作為浸漬、粘貼膠黏劑

2.3 粘貼纖維復(fù)合材料用的底膠與修補(bǔ)膠應(yīng)于浸漬、粘貼膠黏劑項(xiàng)匹配，其安全性能必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求

2.4 碳纖維布加固受拉構(gòu)件時(shí)，纖維方向應(yīng)與構(gòu)件受拉方向一致

2.5 碳纖維布加固時(shí)沿受力方向搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm，多層加固時(shí)，其搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)

2.6 碳纖維布進(jìn)行構(gòu)件加固時(shí)，最多不宜超過(guò)3層

2.7 碳纖維布粘貼必須緊貼結(jié)構(gòu)表面，變形協(xié)調(diào)，共同受力，不應(yīng)出現(xiàn)鼓包或驟起等現(xiàn)象

3 碳纖維布施工工序

3.1 施工流程

放設(shè)施工線→基面處理→刷抹底膠→粘貼碳纖維布→養(yǎng)護(hù)→涂刷碳纖維布專用漆（封閉膠）

3.2 施工步驟

（1）清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土新鮮結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整；

（2）按設(shè)計(jì)要求對(duì)構(gòu)件表面的裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理；

（3）按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行施工范圍內(nèi)碳纖維布粘貼的放線工作；

（4）將底膠按比例配制并攪拌均勻，用短毛滾刷均勻的涂抹在粘貼位置，靜置5—7小時(shí)，使底膠充分氧化至最佳狀態(tài)，至手觸摸不粘手，切記底膠不宜涂抹過(guò)厚，進(jìn)行下一道工序；

（5）按比例將樹(shù)脂膠均勻的涂抹于粘貼面，開(kāi)始粘貼碳纖維布，將碳纖維布按順序依次粘貼于工作面，并用消泡滾反復(fù)碾壓碳纖維布表面，使碳纖維布與構(gòu)件表面緊密結(jié)合，無(wú)氣泡或驟起；

（6）粘貼完成后，靜置30—60分鐘，再在碳纖維布表面均勻的涂一層浸漬樹(shù)脂，涂抹浸漬樹(shù)脂時(shí)，不得使已粘貼好的碳纖維布卷起；

（7）碳纖維布粘貼完成后，養(yǎng)護(hù)24小時(shí)；

（8）待樹(shù)脂初期硬化后，再在碳纖維布表面再涂刷一層碳纖維布專用漆，顏色與原結(jié)構(gòu)相同。

3.3 施工注意事項(xiàng)

（1）碳纖維布加固部位基層混凝土抗壓強(qiáng)度不低于C25。

（2）碳纖維布施工溫度應(yīng)在5℃～35℃為宜，并應(yīng)符合配套樹(shù)脂的施工溫度；如氣溫低于5℃，應(yīng)使用適于低溫的特殊膠種或采取其它加溫措施，如氣溫長(zhǎng)時(shí)間低于5℃，應(yīng)暫停施工。

（3）碳纖維布為導(dǎo)電材料，施工時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源，尤其是高壓電線和輸電線路。

（4）碳纖維材料及配套樹(shù)脂的原材應(yīng)密封儲(chǔ)存，遠(yuǎn)離火源，避免陽(yáng)光直射。

（5）現(xiàn)場(chǎng)施工人員并應(yīng)穿著工作服，同時(shí)佩戴防護(hù)用具，施工人員嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)吸煙。

3.4 檢驗(yàn)與驗(yàn)收

（1）在施工前，應(yīng)首先確認(rèn)碳纖維材料以及配套的樹(shù)脂類粘結(jié)材料的產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

（2）每道工序完成后都要進(jìn)行檢查驗(yàn)收，做好相關(guān)的驗(yàn)收記錄，合格后方可進(jìn)行下一道工序施工，否則，應(yīng)進(jìn)行返工處理，并將工作面重新處理至符合本道工序要求的狀態(tài)方可。

（3）碳纖維布粘貼時(shí)，檢查搭接位置處理是否得當(dāng)，線型是否直順，有無(wú)扭曲現(xiàn)象；如多層粘貼，搭接位置是否錯(cuò)開(kāi)，上下層是否粘結(jié)緊密，否則，應(yīng)進(jìn)行返工處理，重新粘貼。

（4）碳纖維布粘貼完成后，再檢查整體質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收以檢查評(píng)定碳纖維布與混凝土表面的粘結(jié)質(zhì)量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，一回聲來(lái)判斷粘貼效果，如碳纖維布出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，應(yīng)采取針管注膠方式進(jìn)行補(bǔ)救，如補(bǔ)救效果不佳，應(yīng)及時(shí)予以返工處理。最終達(dá)到符合設(shè)計(jì)規(guī)范及使用要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

碳纖維布橋梁加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型橋梁加固技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于橋梁初期病害的防治，能有效遏制橋梁初期病害的進(jìn)一步發(fā)展，恢復(fù)病害部位構(gòu)件的技術(shù)性能，使橋梁使用功能達(dá)到一定程度的提高。碳纖維布具有較強(qiáng)的比強(qiáng)度、比剛度，對(duì)自然環(huán)境的溫度和濕度的改變及酸堿侵蝕的適應(yīng)性較強(qiáng)。不會(huì)因時(shí)間的久遠(yuǎn)而降低強(qiáng)度，抗疲勞性好，施工干擾少，便于施工等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，施工周期短，加固費(fèi)用較低，且效果較好，可以有效地防止橋梁初期病害，延長(zhǎng)橋梁使用壽命，能有效降低后期橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，故而是橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)不可或缺的一種好方法，應(yīng)積極推廣應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]JTG/T J22—2008 公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：湯靜]