探討碳纖維加固技術(shù)在危橋改造中的應(yīng)用

丁海量

【摘要】在我國現(xiàn)有的橋梁工程當(dāng)中，由于部分橋梁使用年限過長，設(shè)計(jì)荷載低，再加上交通流量日益增加，橋梁安全運(yùn)行存在較大的安全隱患，因此必須要通過有效的加固處理技術(shù)來提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性。本文重點(diǎn)針對危橋改造工作展開了分析和研究，同時(shí)提出了碳纖維加固技術(shù)的具體應(yīng)用方法，有效提高橋梁工程結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】碳纖維;加固;改造

現(xiàn)階段，隨著我國基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)速度不斷加快，大量公路橋梁工程被不斷建設(shè)起來，推動(dòng)了我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。但是由于交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度不斷提升，很多大型的運(yùn)輸車輛不斷增加，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種超載超限問題，影響到了公路橋梁工程的整體安全性和穩(wěn)定性。依照相關(guān)工作人員的調(diào)查分析，可以得出我國現(xiàn)有的危橋數(shù)量正在不斷上漲，這些橋梁由于使用年限較長，很多設(shè)計(jì)荷載和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性無法滿足現(xiàn)有的交通運(yùn)輸量的服務(wù)要求，并且一些大型的超載車輛會(huì)直接加大橋梁結(jié)構(gòu)的損壞程度，甚至?xí)斐蓸蛄赫w倒塌等事故。有關(guān)部門針對這一問題加以了高度重視，并且有效運(yùn)用碳纖維加固技術(shù)，來對危橋工程進(jìn)行有效的加固和改造，不斷提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，保證人們的日常出行安全，同時(shí)也對推動(dòng)交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

1、碳纖維加固方案中的特性分析

（1）在碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要是使用碳纖維布，這種材料屬于一種復(fù)合型材料，不存在屈服點(diǎn)或者是塑性區(qū)域，因此該材料的使用強(qiáng)度較高質(zhì)量較輕，同時(shí)具有良好的耐腐蝕和耐疲勞性等方面的優(yōu)勢，所表現(xiàn)出的物理特性非常明顯

（2）粘貼碳纖維布材料可以對橋梁工程結(jié)構(gòu)，形成良好的約束力和應(yīng)力作用效果，因此在一些橋梁支撐構(gòu)件的加固施工過程中，通過碳纖維材料的有效使用，有效提高了橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力，保證了橋梁結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性。

（3）碳纖維部的抗拉強(qiáng)度通常為3500MPa，彈性模量為235×10MPa，厚度范圍在0.12～0.45mm。粘貼碳纖維布在具體的加固施工中，操作流程比較簡便、工作周期較短，表現(xiàn)出了良好的施工經(jīng)濟(jì)效益。

2、工程實(shí)例分析

針對我國湖南省一處橋梁工程展開了分析和研究，該橋梁工程經(jīng)過長時(shí)間的使用之后，整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降屬于危橋類型。該橋梁工程下半部分通過片石混凝土作為擴(kuò)大基礎(chǔ)橋墩作為現(xiàn)澆實(shí)心混凝土，相關(guān)工作人員針對該橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查過程中發(fā)現(xiàn)，橋梁的空心板底部出現(xiàn)了縱向裂縫問題，裂縫的寬度范圍在0.2～0.4mm，并且橋梁的底部出現(xiàn)了多處混凝土塊脫落、鋼筋漏出以及產(chǎn)生銹蝕和滲水等問題。因此，相關(guān)工作單位決定對該橋梁進(jìn)行有效的加固處理，采取了粘貼碳纖維加固技術(shù)來進(jìn)行施工，有效提高整個(gè)橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，具體如圖1所示：

2.1基面施工

在基礎(chǔ)面的處理工作中，首先需要清除空心板以上產(chǎn)生脫落的混凝土層，可以使用砂輪機(jī)對表面來進(jìn)行徹底的清理和打磨，同時(shí)需要將產(chǎn)生錯(cuò)位和突出的部分進(jìn)行充分磨平，轉(zhuǎn)角的部位需要使用豆角來進(jìn)行處理，然后使用鋼絲刷將其表面出現(xiàn)松散的浮渣油污等進(jìn)行徹底的清理，最后使用無水酒精對表面進(jìn)行最后清理。清潔完成之后的混凝土表面需要保證充分的整潔和干燥，通過工作人員驗(yàn)收合格之后才可以進(jìn)行后續(xù)的工程施工。

2.2裂縫修復(fù)

該工程橋梁的底部出現(xiàn)0.2～0.4mm寬度范圍的裂縫問題，因此，必須要進(jìn)行修復(fù)處理，工作單位通過實(shí)地考察之后，決定使用環(huán)氧樹脂灌縫處理的方法。在正式開始修復(fù)之前，將破損的位置進(jìn)行徹底的清理，然后對產(chǎn)生銹蝕的鋼筋進(jìn)行打磨，通過使用環(huán)氧樹脂材料直接灌注到裂縫內(nèi)部，因?yàn)闃蛄旱目招陌宓撞砍霈F(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，因此需要對底部區(qū)域進(jìn)行找平處理，對突出的部分使用砂輪來進(jìn)行有效的打磨，同時(shí)使用TE材料來進(jìn)行后續(xù)的找平工作，保證底部平面的平整程度。

2.3涂刷底膠

在基層涂刷膠水之前需要依照產(chǎn)品的具體使用標(biāo)準(zhǔn)以及施工工藝要求，有效配置底層的樹脂膠，在施工過程中必須要對施工的時(shí)間、材料的使用量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，正常情況下在材料的配置過程中，需要以半小時(shí)作為一個(gè)時(shí)間單位，將涂刷材料一次性用完，如果超過時(shí)間不能繼續(xù)進(jìn)行使用必須要重新進(jìn)行配置，有效保證材料的使用性能。在膠體的涂刷工作中需要保證橫直均勻進(jìn)行涂刷。為了有效保證底部刷膠的質(zhì)量，在第一層涂膠刷完之后，需要等到自然風(fēng)干之后再進(jìn)行第二層的底膠涂刷，第二層底膠涂擦干燥完成之后，需要使用碳纖維布來進(jìn)行后續(xù)的粘貼工作。

2.4粘貼碳纖維布

依照施工面的具體棉結(jié)大小，在粘貼布的表面上劃出對應(yīng)的粘貼位置，依照橋梁空心板的具體看度大小，確定纖維布粘貼過程中的具體尺寸。該地區(qū)的橋梁工程結(jié)構(gòu)的橋面寬度為6m，人行橫道的寬度為1.5×2，單孔的跨徑大小為20m。在具體的下料粘貼工作中必須要考慮到塔接的具體長度和寬度大小，在每一段的長度大小上不能超過6m，通過5m作為基礎(chǔ)的單位，并且在此基礎(chǔ)之上在延長15cm的延展寬度，最終的下料長度大小設(shè)定為515m，施工寬度大小為100cm，如圖2所示，具體的用料數(shù)量以當(dāng)天的施工量作為標(biāo)準(zhǔn)。在碳纖維部的剪裁工作中，為了有效防止碳纖維部受到不良的損傷，需要在預(yù)先的設(shè)定位置上來進(jìn)行剪切，需要從正中間位置開始操作，有效防止碳纖維部出現(xiàn)斷頭或者是脫絲等問題。

碳纖維布的粘貼工作中需要將樹脂膠的主劑和固化劑，依照產(chǎn)品的配合比例來進(jìn)行混合，裝入到指定的容器當(dāng)中進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后使用滾筒在施工面上進(jìn)行均勻涂刷。同時(shí)還需要依照工程的具體施工要求，對施工區(qū)域表面的粗糙程度進(jìn)行有效的判斷。用滾筒直接將粘膠涂刷在混凝土構(gòu)架的表面，使用壓板去除多余的氣泡，如果出現(xiàn)空隙需要及時(shí)的進(jìn)行抹平。

2.5碳纖維布養(yǎng)護(hù)工作處理

碳纖維布粘貼完成之后的90分鐘，需要使用滾筒來均勻涂刷樹脂。在樹脂材料的使用量上需要進(jìn)行有效的控制，在涂刷過程中如果發(fā)現(xiàn)碳纖維布的表面出現(xiàn)空鼓等問題需要及時(shí)的進(jìn)行修復(fù)。碳纖維布在暫停完成之后的24小時(shí)，才可以達(dá)到初步的固化效果，在此期間不能受到外部環(huán)境因素的干擾，包含溫度雨水等。樹脂材料在固化過程中會(huì)直接受到外部環(huán)境氣溫的影響，當(dāng)氣溫較低的情況下需要使用低溫固化樹脂來進(jìn)行施工。最佳的溫度條件需要控制在10℃以上，固化的具體時(shí)間需要在1～2周范圍內(nèi)才可以完全固化，在此過程中需要充分做好相關(guān)的防護(hù)工作措施，要有效避免粘貼完成之后的碳纖維部受到外物剮蹭或者是沖擊等影響。

結(jié)語：

綜上所述，碳纖維加固技術(shù)在危橋改造工作中的運(yùn)用效果非常明顯，可以有效提高橋梁工程結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，并且在施工過程中的整個(gè)操作流程相對比較簡單，降低了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，整體的施工經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，在未來的發(fā)展過程中將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用。

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