橋梁加固工程碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)

阮杰武

摘 要：橋梁在投運(yùn)一段時(shí)間之后，承載力會(huì)出現(xiàn)明顯下降，橋梁加固處理可以改善橋梁結(jié)構(gòu)承載力不足的情況。碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，在橋梁的加固工程中具有很大優(yōu)勢(shì)。因其材料本身的特性，是一種非常適用的橋梁加固材料。本文將對(duì)碳纖維在橋梁加固工程中的補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：橋梁加固;施工技術(shù);碳纖維加固

0 引言

碳纖維作為一種加固材料，具有其獨(dú)特的性質(zhì)，在加固工程中應(yīng)用較為廣泛。應(yīng)用廣泛和原料供給市場(chǎng)的成熟，使得碳纖維的價(jià)格逐漸下降。所以，在工程加固領(lǐng)域，碳纖維從材料特性和投資兩個(gè)方面凸顯優(yōu)勢(shì)。碳纖維的剛度、強(qiáng)度以及其耐腐蝕的程度都非常適用于工程領(lǐng)域，本身質(zhì)量較輕，也使得施工過(guò)程難度更低。通過(guò)碳纖維加固的結(jié)構(gòu)，可以滿足承載力提升的要求，桿件結(jié)構(gòu)等也滿足相關(guān)的力學(xué)性能和要求。所以，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在加固工程中具有很大的發(fā)展前景。

1 碳纖維材料的特點(diǎn)

1.1 強(qiáng)度高

碳纖維具有較高的強(qiáng)度，具有與鋼材相近的彈性模量。在橋梁加固過(guò)程中，可以充分利用其高強(qiáng)度的特點(diǎn)，提高砼構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度，改善構(gòu)件的受力情況，達(dá)到加固要求。

1.2 耐久性好

碳纖維材料主要的化學(xué)成分為碳，所以，擁有碳元素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，在酸、堿、鹽等環(huán)境中不宜被腐蝕。使用碳纖維加固后的工程結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性，與使用鋼材進(jìn)行加固的方法相比，可以節(jié)省防腐、防銹蝕等方面的施工工序，同時(shí)，降低后期維護(hù)中人力成本和材料成本的投入。

1.3 膨脹性小

材料受到熱脹冷縮的影響越大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度就越差。在加固工程中，受溫度影響越大的材料，越容易引起脫落和開(kāi)裂等情況。碳纖維在溫度變化劇烈的環(huán)境中，穩(wěn)定性占優(yōu)，與其他材料相比，受到溫度的影響時(shí)幾乎不發(fā)生形變，這一特性是非常突出的。

1.4 施工難度低

使用碳纖維進(jìn)行橋梁工程加固的施工過(guò)程中，一般不需要使用大型設(shè)備，所以，需要的現(xiàn)場(chǎng)施工工作面積比較小。同時(shí)，碳纖維具有較好的柔性，可以根據(jù)加固需求進(jìn)行裁剪。施工難度的下降，有利于提高施工現(xiàn)場(chǎng)的工作效率。

1.5 施工質(zhì)量好

碳纖維加固技術(shù)只要是通過(guò)修補(bǔ)、粘貼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)有關(guān)的資料顯示，碳纖維加固粘貼的有效率可以達(dá)到95%以上。

1.6 質(zhì)量輕

碳纖維材料的質(zhì)量較小，且在加固工程中使用的碳纖維片厚度也較小，所以，經(jīng)過(guò)加固后的橋梁構(gòu)件等不會(huì)對(duì)原有受力結(jié)構(gòu)有額外的承壓要求，幾乎不影響原有結(jié)構(gòu)的受力情況。

2 碳纖維加固技術(shù)

碳纖維因其自身的材料穩(wěn)定特性被廣泛地應(yīng)用在橋梁加固與補(bǔ)強(qiáng)工程中，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)法可以提高橋梁的承載力，特別地，當(dāng)橋梁下方的空間有限時(shí)，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)法更是理想的選擇。目前，一般選擇粘貼碳纖維到建筑構(gòu)件的表面，來(lái)加固和補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)中對(duì)于碳纖維材料的處理方法有很多種，其中包括了對(duì)混凝土表面的加固補(bǔ)強(qiáng)，建筑構(gòu)件斷截面修復(fù)以及混凝土表面維護(hù)、底層涂料維護(hù)等。橋梁表面經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)蝕日曬以及雨雪澆淋等作用會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，在使用過(guò)程中往來(lái)荷載的碾壓作用也會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生影響。在橋梁加固和補(bǔ)強(qiáng)的處理中，需要對(duì)橋梁需要加固和補(bǔ)強(qiáng)部位的表面進(jìn)行相應(yīng)的處理，避免因表層腐蝕、脫落等問(wèn)題引起連接的不穩(wěn)定。施工過(guò)程中，利用施工機(jī)械將表層發(fā)生剝落、風(fēng)化等問(wèn)題的混凝土進(jìn)行清除，做好清潔、沖洗、干燥等工作后，才可以進(jìn)行碳纖維粘結(jié)的工序。在出現(xiàn)裂縫的部位，一般預(yù)先使用環(huán)氧樹(shù)脂修復(fù)。但是，如果裂縫部位出現(xiàn)滲水、漏水的現(xiàn)象，需要先對(duì)漏水進(jìn)行處理，再使用環(huán)氧樹(shù)脂修復(fù)。

橋梁的橋面在長(zhǎng)時(shí)間的車(chē)輛碾壓過(guò)程中，表面混凝土?xí)霈F(xiàn)松動(dòng)脫落現(xiàn)象，致使橋面凹凸不平。這時(shí)的橋面已經(jīng)出現(xiàn)了損壞，需要及時(shí)地進(jìn)行修復(fù)和加強(qiáng)。及時(shí)的處理，可以有效避免破壞蔓延。在混凝土表面進(jìn)行修復(fù)加強(qiáng)之前，需要對(duì)表面進(jìn)行處理，如上文所述。對(duì)坑洼和裂縫等位置使用環(huán)氧樹(shù)脂填補(bǔ)。在施工過(guò)程中，需要注意環(huán)境溫度和天氣情況。在溫度小于5℃、降雨天氣或者其他極端天氣時(shí)，不宜進(jìn)行施工。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)的空氣要保持通暢，施工人員也要做好安全防護(hù)。

3 橋梁加固工程中碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用

如上文所述，碳纖維材料的質(zhì)量較輕，有利于橋梁維修時(shí)的施工方便，不僅不需要額外施工設(shè)備，也不會(huì)對(duì)原有結(jié)構(gòu)造成影響，這些都為碳纖維在橋梁加固工程中的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。在一般的老化橋面混凝土加固工程中，需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)使用加固和補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)以及方式、方法等進(jìn)行選擇。在目前的國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中，綜合法為最常用的方法。

綜合法，首先需要對(duì)需要加固的構(gòu)件所處的區(qū)位環(huán)境以及構(gòu)件本身、結(jié)構(gòu)受力等情況進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)信息的提取，結(jié)合碳纖維材料的特征，選擇合適的技術(shù)手段，進(jìn)行碳纖維的粘結(jié)，最后可以使用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行灌封。

我國(guó)目前的碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的研究剛剛起步，同世界碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的理論研究、技術(shù)研究等，都存在一定的差距。我國(guó)的碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)中使用的材料，主要還是依賴于進(jìn)口，所以，直至目前為止，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)主要還是在橋梁加固工程中使用。

我國(guó)橋梁工程基數(shù)大，新增項(xiàng)目也較多。所以，對(duì)于研究實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)等的獲取來(lái)說(shuō)，我國(guó)國(guó)內(nèi)的工程領(lǐng)域擁有更大的潛力。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立是十分有必要的?？梢栽鰪?qiáng)碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的系統(tǒng)性和指導(dǎo)性，使這種技術(shù)的發(fā)展更專(zhuān)業(yè)化。碳纖維的材料本身的特性決定了碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用的可能，所以，從材料方面自給自足是碳纖維帶來(lái)綜合效益和社會(huì)效益的關(guān)鍵。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的碳纖維相關(guān)技術(shù)的研究和發(fā)展還處在初級(jí)階段，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的成熟需要更多的從業(yè)人員共同努力。在施工過(guò)程中的有效指導(dǎo)，以及施工技術(shù)操作的規(guī)范化，是碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展的保證。此外，材料的自有化生產(chǎn)，是碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在我國(guó)工程中得到廣泛使用的關(guān)鍵。

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