碳纤维布在桥梁加固中的应用

随着公路建设的不断发展，公路桥梁中有相当一部分已不能满足使用上的要求，已不能维持正常使用，因而需采取限重、限速通行措施，甚至不得不关闭旧危桥梁进行加固处理。所以采取有效的加固改造措施，恢复和提高这些桥梁的承载能力，使其继续为现代交通运输服务。关键词：碳纤维布桥梁加固应用

【Absrract】With the development of highway construction, highway bridge has quite a part can not meet the use requirements, has been unable to maintain normal use, and therefore need to take the weight limit, limit access measures, and even had to close the old bridge reinforcement. So take effective reinforcement measures, restore and improve the bearing capacity of the bridge, to continue to service for modern transportation.

【keyword】carbonfiberbridgereinforcement application

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

某跨高速公路天桥，设计标准低，不能满足城市中高速发展的车辆通行要求。为不影响高速公路的通行，采用黏贴碳纤维布进行加固。

碳纤维是一种碳经过几千度高温、用特殊工艺制造出的新型建材。在施工中将碳纤维黏贴到混凝土构件表面，使碳纤维与混凝土构件联合受力，起到提高构件承载力的效果。碳纤维具有强度高，耐腐蚀，施工方便，加固后基本不改变构件尺寸。因其材质轻，现场黏贴无需重型设备、施工便利，便于桥下高空作业，适合公路桥梁加固期间不影响正常运营的要求。

一 、碳纤维加固特点

作为一种新型高效的加固技术，碳纤维加固技术具有以下特点:

1、与其它加固方法相比，采用碳纤维布加固法不增加恒载及断面尺寸。碳纤维布的自重较轻仅，设计厚度较薄，加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，不影响结构外观，不减小桥下净空。

2、可根据结构需要制成不同的形状和尺寸，易于成型。因碳纤维布的随型性极强的特点，可以随结构外形变化任意施工，从而降低施工难度，减少施工成本，缩短施工工期。

3、施工简便该法工艺简便。无需大型设备、模板、夹具及支撑，操作起来简单易行。

4、采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤。采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固螺栓及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏。

5、能有效地封闭混凝土的裂缝。碳纤维布粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝土的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。

6、碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性。碳纤维布是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受盐害侵蚀环境时，其寿命也较长。

7、不影响结构的外观。碳纤维布的厚度很薄，碳纤维布能在一个部位重叠粘贴，充分满足构件的补强要求。

二 碳纤维的特性

1、碳纤维材料性能碳纤维片具有优异的力学性能，是与它自身的材质属性、成片加工工艺等密不可分的。材料的匀质性:碳纤维束分布排列均匀，加工成片后起到整体均匀受力的作用。

碳纤维片中预浸树脂:一般用于结构补强的碳纤维片是含有预浸树脂的。其作用是使纤维之间的相互约束、相互粘接成为共同受力的整体，碳纤维补强混凝土结构是靠上涂及下涂环氧树脂对碳纤维片的反复渗透来完成的。

2、粘结剂性能:将连续纤维状的碳纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系统粘接材料。它的性能将直接关系到结构(构件)的加固效果。

底层涂料:在处理好的混凝土表面上涂一层很薄的底层涂料，既可以浸入混凝土表面，强化混凝土表面强度，又可以改进胶接性能，从而使混凝土与碳纤维片之间的粘结性得以提高。

找平材料:碳纤维片只有与所加固修补的混凝土表面紧密接触，才可能产生良好的补强效果。在涂敷的底层涂料指触干燥后，必须用找平材料进行找平。找平材料本身具有良好的施工性能与触变性能。施工过程中，找平材料应易于操作，且不随时间的延长而出现明显的变形。

浸渍树脂:浸渍树脂在粘接材料中起着至关重要的作用，它最终将碳纤维片粘贴于经过处理的混凝土表面。它的粘度应控制在一定范围，有利于浸渍树脂顺利地将碳纤维片粘附于混凝土表面，经过车辆的碾压，浸渍树脂浸透碳纤维片。浸渍树脂本身应具有很好的触变性，易于施工且不会发生明显的滴淌现象。

三 、施工步骤

工艺流程包括：施工准备、混凝土表面处理、配制修补胶和胶黏剂、找平、抹曲面、刷胶、贴碳纤维布、表面防护。

1、卸除桥梁荷载，即除去桥面铺装层。

2、混凝土梁表面处理。应清除被加固构件表面的剥落、松散、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。应按设计要求对个别裂缝进行封闭处理。被粘贴的混凝土表面应打磨平整，直至露出混凝土结构新面。混凝土表面应清理干净并保持干燥。

3、涂刷底层结合剂。在已处理好的梁底表面涂刷特殊底层结合剂，并使其浸入混凝土表层，增强碳纤维与混凝土结合力。

4、梁底表面细微找平。在已涂刷底层结合剂的梁底，采用独特的环氧腻子找平材料，对细微处整平，以便碳纤维与混凝土良好结合。

5、粘贴碳纤维。在经过处理后的梁底涂刷特殊的结合材料，将预先裁好的碳纤维粘贴于混凝土表面，碳纤维粘贴后再在其表面涂刷粘结材料。

6、表面防护及涂装。碳纤维粘贴完成后，对表面进行水泥胶浆涂装，保持修补后与修补前及未修补位置的颜色一致性和结构美观。

局部各道工序均有严格的操作要求，操作手必须进行专业培训，必须具有上岗证，承包单位应具有一定的经验和资质证明，以确保“粘贴结合面”的可靠工作

四、注意事项

1、施工宜在温度5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。

2、施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。

3、在进行混凝土表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位；

4、树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。

5、按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，注意一次调和量在可使用时间内用完，超过时间的绝对不能使用，以确保粘接质量；底胶硬化后，在表面有凸起部分时，要用磨光机或砂纸打光，补涂前须确认底胶已风干不粘手。

6、粘贴碳纤维布时要从单幅宽度的一侧向另一侧进行粘贴，但粘贴时一定要精细，将气泡消除，确保加固效果。

7、用消泡滚滚压碳纤维布时，可以向一个方向，也可以从中间向两个方向滚动，但不允许来回反复滚动，以免损伤碳纤维，影响粘贴质量。

8、施工过程中应避免碳纤维片材弯折。

9、碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。树脂的配置和使用场所，应保持通风良好，现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

10、碳纤维布的施工应由熟悉施工工艺的专业施工队伍完成，并应精心组织、精心施工。

五、结语

由于碳纤维具有良好的力学性能，高强高效、材质薄、重量轻、施工简便、耐久耐腐蚀性好等优点，是加固混凝土结构的一种好方法，可以提高加固工程的经济效益和社会效益，值得大力推广，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]吴察微，王泽锋.碳纤维布在桥梁加固工程中的应用[J].中外公路，2004，(1)。

[2]王红亚，邢绍红.碳纤维加固桥梁技术[J].科技信息，2007，16。