粘貼碳纖維布在某加固橋梁工程中的應用

【摘 要】近年來，碳纖維布加固橋梁混凝土結構的研究及其應用在我國得到了飛速的發展。碳纖維布具有強度高、自重輕、施工方便、快捷、應用范圍廣等優良性能，因而在橋梁工程中有著廣泛的發展前景。本文結合工程實例探討其在橋梁結構加固工程中的應用。

【關鍵詞】碳纖維布;加固;施工

Glue to stick a carbon fiber cloth at some reinforce the application in the bridge engineering

Zeng Xiao-dong

(Hangzhou City the city construction account institute for research limited company Hangzhou Zhejiang 310000)

【Abstract】In the last years， the carbon fiber cloth reinforce bridge concrete the research of the structure and it application at our country got to fly soon of development.The carbon fiber cloth has strength Gao， self-respect light， construction convenience， fast， application wide etc. good function， as a result in the bridge engineering have extensive of development foreground.This text combine engineering a solid example a study it in the bridge structure reinforce the engineering of application.

【Key words】Carbon fiber cloth;Reinforce;Construction

1. 引言

中國橋梁工程的發展已具有相當規模，有一部分市政橋梁是中國20 世紀80 年代以前修建的，因其設計荷載標準偏低，普遍存在承載力不足的問題。而20 世紀80 年代以后修建的，其中已有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些在遠沒有達到設計壽命時出現耐久性能嚴重退化的現象，影響其承載能力和使用壽命。因此，采用適當的加固和改造技術措施，恢復和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，以適應現代化交通運輸的需要變得十分迫切。

碳纖維增強塑料是碳纖維材料通過一定的制作工藝與特定的樹脂材料復合而制成的，其力學特點是應力應變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區。碳纖維材料具有優異的物理力學性能。加固混凝土構件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經編織而制成的柔軟片材。

2. 工程概況

該橋為城市支路橋，結構形式為單跨混凝土簡支梁橋，南北向布置，跨徑為5.7m。上部結構為整體式板，下部結構為重力式橋臺，由于長期超負荷運營，出現了一下主要病害:

(1)梁板底面有一條貫通裂縫，裂縫寬約2mm，并有發展趨勢;

(2)梁底局部出現保護層脫落露筋現象;

(3)臺帽多處出現裂縫，臺帽表面存在蜂窩現象;

(3)橋面鋪裝出現裂縫;

(4)伸縮縫區域混凝土出現不同程度的破壞。

在以上主要病害中，梁底裂縫嚴重影響橋梁通行安全，需作為關鍵病害進行處理，確定采用粘貼碳纖維布進行加固。

3. 加固原理

用于建筑結構加固的碳纖維材料具有優良的力學性能，其抗拉強度一般為建筑用鋼材的十幾倍;但是，碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時，一部分應力水平較高的碳纖維絲首先達到其抗拉強度并退出工作狀態，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結劑對碳纖維布的加固起著關鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結構共同工作，從而達到加固的目的。

4. 施工工藝

4.1 施工準備。

對需補強加固橋的混凝土表面及其處理方法、基底樹脂的涂敷、碳纖維布的粘貼、養護、表面整飾以及節點情況進行充分設計和研究，并對使用材料、配套樹脂、機具做好準備工作;

4.2 表面處理。

(1)清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結構層，并用修復材料將表面修復平整。

(2)按設計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。

(3)被粘貼混凝土表面應打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質，直至完全露出結構新面，基面平整度應達到5mm/m。轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于20mm。

(4)將混凝土表面清理干凈并保持干燥。

4.3 涂刷基底樹脂。

按照規定的配合比將底層樹脂準備好，將固化劑倒入樹脂。注意必須將全部固化劑倒入樹脂中，將兩種組分進行混合的最好方法是用一臺電動攪拌器(轉速小于500轉/分鐘)進行攪拌，攪拌時應盡可能徹底充分，以使固化劑和樹脂充分混合，以至達到均勻，沒有色差分層為止。

底層樹脂應用滾筒刷或特制的毛刷均勻涂刷在已用丙酮擦凈的混凝土表面，調好的樹脂應在規定的時間內用完。

4.4 找平處理。

(1)配制找平材料。

(2)混凝土表面凹陷部位用找平材料填補平整，且不應有楞角。

(3)轉角處應用找平材料修復為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。

(4)待找平材料表面指觸干燥時即進行下一步工序施工。

4.5 粘貼碳纖維布。

按照規定的配合比將浸漬樹脂準備好，將固化劑倒入樹脂，并攪拌均勻，然后將配置好的浸漬樹脂均勻涂刷于需要粘貼部位的混凝土表面。按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布;將裁剪好的碳纖維布粘貼在涂有浸漬樹脂的基層上。用特制的滾筒或其它合適的工具沿纖維方向在已貼碳纖維布的面上多次滾壓，使樹脂充分浸透碳纖維布，且使其平整，無氣泡。

當需多層粘貼時，逐層重復上述步驟，但應在碳纖維布表面指觸干燥后立即進行下一層的粘貼。如超過60分鐘，則應等12小時后，再涂刷浸漬樹脂粘貼下一層。最后一層碳纖維布的表面應均勻涂抹一層浸漬樹脂。

4.6 清洗工作。

任何超過15分鐘的間斷都要將所有工具用洗液進行徹底而仔細的清洗。

5. 檢驗及驗收

(1)碳纖維片材實際粘貼尺寸不應少于設計量，位置偏差不應大于2cm。

(2)碳纖維片材與混凝土之間的粘結質量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面方法來判斷，總有效粘結面積不應低于95%。當碳纖維布的空鼓面積小于100cm²時，可采用針管注膠的方式進行補救。空鼓面積大于100cm²時，宜將空鼓處的碳纖維片材切除，重新搭接貼上等厚的碳纖維片材。

6. 施工安全及注意事項

(1)碳纖維片材為導電材料，使用碳纖維片材時應盡量遠離電氣設備及電源。

(2)使用中應避免碳纖維片材的彎折。

(3)碳纖維片材配套樹脂的原料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。

(4)樹脂的配制和使用場所，應保持通風良好。

(5)現場施工人員應根據使用樹脂材料采取相應的勞動保護措施。

7. 結語

碳纖維加固法施工便捷，工效高，沒有濕作業，不需現場固定設施，施工占用場地少，在施工工期、施工條件方面具有明顯的優勢。碳纖維加固法加固效果好，高強高效，適用面廣，質量易保證，耐腐蝕及耐久性能極佳。采用碳纖維加固修補后，基本不增加原結構自重及原構件尺寸。碳纖維加固具有輕質、高強、抗腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩定等諸多優點，能適應各種復雜的結構外形，不影響原結構的外觀等諸多優點，已在橋梁混凝土結構修復加固補強工程中得到廣泛的應用。

參考文獻

[1] 《橋梁工程》姚玲森，人民交通出版社

[2] 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)

[3] 《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2004)

[4] 《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008)

[5] 《混凝土結構加固技術規范》(CECS25:90)

[6] 《城市橋梁養護技術規范》(CJJ 99-2003)

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[文章編號]1006-7619(2010)07-22-169

[作者簡介] 曾小東(1972-)，男， 高級工程師，四川巴中市人，杭州市江干區新塘路33號，310000。