碳纖維在高速公路橋涵維修加固中的應用

王瑾

（汕頭市公路工程監理有限公司，廣東 汕頭 515041）

近年來，一些前期建成通車的高速公路，在日常巡查中發現存在一些危及到結構使用安全的癥狀病害，如結構砼表面存在的明顯裂縫、支座脫空老化、滲水等。以上幾種病害類型，都是目前較為常見和普遍存在的病害類型，關于這些病害具體是由何種原因造成的，本文在此就不多累述，下面就讓我們重點來談一談近年來交通建設領域新引進的一些新材料、新技術在橋涵病害維修加固處治中的應用情況和效果評價。

1 碳纖維裂縫病害處治方案

碳纖維材料的應用近年來已經深入人心，其處治效果大家也都有目共睹。由于其操作靈活方便，無需借助大型或復雜的機械設備來輔助作業，主要依靠人就能簡單完成。在高速公路的上部病害處治中已得到廣泛應用，采取的綜合處治措施及工藝要求主要如下：

碳纖維布和粘貼碳纖維布配套樹脂應采用與碳纖維配套的底層樹脂，找平材料和浸漬樹脂，其安全性和適配性必須滿足《結構加固修復用碳纖維片材》GB/T 20490-2008及《公路橋涵加固施工技術規范》（JTG/T J23-2008）有關要求。

1.1 工藝流程：構件基底處理-涂刷底層涂料-環氧膩子修補-粘貼碳纖維布-保護涂層配制并涂刷（上涂層）-養護-表面防護。

1.2 工藝要點

1.2.1 施工前應對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環境溫度進行測量，若混凝土表層含水率＞4%或環境溫度＜5℃，則應采取措施，在達到要求后再進行施工，施工前應按設計圖紙在加固部位放線定位。

1.2.2 用電動砂輪機清除被加固范圍內混凝土表面的剝落、疏松、蜂窩、浮漿、由于腐蝕或風化等劣化混凝土，并用高壓風槍或毛刷清理干凈，露出干凈、結實的混凝土結構層，且平整度應達到5mm/m，構件轉角處應打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。若有裂縫，應先行修補，然后用修補材料修復平整，并保證混凝土保護層厚度不小于15mm。

1.2.3 底層涂料（涂底膠），在處理好的混凝土表面上涂一層很薄的底層膠，既可以浸入混凝土表面，增強混凝土表面強度，又可以改進膠結性能，從而使得混凝土與碳纖維布之間粘結性得以提高。粘結劑的配制，應按粘結劑供應廠商提供的配比和工藝要求進行，且應有專人負責。調膠使用的工具應為低速攪拌器，攪拌應均勻，無氣泡產生，并應防止灰塵等雜質混入。

1.2.4 粘貼碳纖維材料涂刷底膠時，底膠應用滾筒刷或特制的毛刷均勻涂布在已用丙酮擦凈的混凝土表面，調好的底膠應在規定的時間內用完。施工部位的溫度應在5℃～35℃之間，相對濕度應小于70%，如遇雨天砼表面結霧或有水分，應用電吹風將潮濕部位表面處理至干燥后方可施工。待樹脂表面指觸干燥后即進行下一步工序施工。如發現表面有突起毛刺，應用砂布打磨光順，打磨時要注意不能將底膠層打磨穿，如有磨穿應局部重復涂刷底層樹脂。

1.2.5 找平處理，碳纖維布只有與所加固補強的混凝土表面緊密接觸，才能產生良好的補強效果，但是混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉角部位等都可能使碳纖維布產生損傷，并引起強度降低，混凝土表面小的模板錯位及混凝土氣孔很難通過基底處理一道工序徹底清理，因此在涂敷的底層涂料指觸干燥后，必須用找平膠進行找平，同時將矩形斷面直角打磨后補成圓弧狀。

1.2.6 浸漬樹脂（粘貼主膠）粘貼碳纖維布，浸漬樹脂在粘貼材料中起著至關重要的作用，它連接底膠與碳纖維布，它的粘度應控制在一定范圍，有利于浸漬樹脂順利地將碳纖維布粘附于混凝土表面，經過碾壓，使浸漬樹脂很容易浸透碳纖維布，形成一個復合整體，共同抵抗外力作用，具體應按下列步驟和要求進行：①按照設計要求的尺寸裁剪碳纖維布。碳纖維布在運輸、存儲、裁剪和粘貼過程中應避免受到彎折，每天施工所用的剪裁好的碳纖維布應妥善保存；碳纖維為導電材料，使用時應盡量遠離電氣設備及電源；②配制浸漬樹脂，浸漬樹脂要嚴格按材料規定的配比進行配制，根據浸漬樹脂的標準用量，計算出所涂布的面積的需用量，視現場氣溫等實際情況，確保在適用期內一次用完，按浸漬樹脂使用說明規定的比例把主劑和固化劑倒入配膠容器中，用電動攪拌器低速攪拌均勻，無氣泡產生，并應防止灰塵等雜質混入；③用滾筒刷或毛刷均勻、無遺漏地將粘接膠涂在需補強的混凝土表面，粘接膠涂布面邊界應不小于所粘貼的碳纖維布大小；④在已涂好粘接膠的混凝土表面鋪覆碳纖維布，碳纖維布的鋪覆方向符合設計要求，一層中各張布之間的搭接應在纖維方向進行；⑤用膠輥在碳纖維布上沿纖維方向施加壓力并反復碾壓，使樹脂膠液充分浸漬碳纖維布，消除氣泡和除去多余樹脂，使碳纖維和底層充分粘接；⑥對粘貼施工完成后的復合材料層，經自然養護至粘接膠完全固化后，對碳纖維布粘貼面仔細檢查，如果碳纖維布貼層有空鼓或氣泡，可以用刀片將碳纖維布劃開（注意不要劃得太長），然后采用注射器針管將調制好的粘接膠注入空鼓或氣泡內填充至密實。應保證密實粘貼面積大于95%。

1.3 施工注意事項

1.3.1 碳纖維粘貼施工，除了碳纖材本身的材質應達到設計規定的性能要求外，更為重要是，是進行粘貼界面應達到符合的施工條件，概括起來說，有干燥、干凈、平整三項基本要求。保證了界面質量的提供，在很大程度上也就保證了該項作業的粘貼質量。

1.3.2 粘貼用膠，作為輔助材料之一，也是重要的質量項目。粘結的牢不牢固，能否經久耐用，不致在短期內或設計要求達到的預期時效內保證處治質量，粘膠材料，也起到了十分重要的作用。由于目前市場各類材料魚龍混雜、以次充好的現象比比皆是，對于選膠，還得必須從大品牌老品牌中進行挑選，如目前應用效果比較好的牌子有：美瑞、小西、愛牢達等。

1.3.3 在做足各項內在性能的質控時，碳纖維粘貼施工，粘貼后的外觀效果能否達到表面平整、邊線齊直往往成為了考驗一支班組隊伍是否熟練、是否規范的指標。

結束語

總之，為確保橋涵病害處治質量，使病害處治工作更為徹底、到位，在進行病害方案的篩選和確定時，無論是哪一種病害的處治，應遵循以下原則進行：

病害的調查、檢測必須做到及時，處治必須及時。對于橋涵病害的檢查處治必須做到防微杜漸，切忌以“小病不醫”的心態來對待潛在的病害，橋涵病害的處治應從小做起、從早做起。

處治措施的確定、處治材料的選擇不能單純地、過度地考慮處治的成本，不能以成本、造價作為措施制訂的主要依據，無論在何種情況下，應始終堅持“質量第一”的方針，新建工程項目如此，養護維修項目也應同樣如此。

病害處治的工藝控制應嚴格，應注重處治的過程控制，不能過于注重事后的檢查、檢測。由于大部分橋涵病害的處治基本上都屬于隱蔽工程，在處治完成后除了讓我們看到的僅僅是表面外觀質量的好與壞之外，關于過程處治時的一些情況很難在完工后、事后檢查時有所得知，因此，做好對處治過程的質量控制是確保處治質量好壞的關鍵環節。

[1]交通部行業標準.公路橋涵養護規范.(JTGH11-2004)[S].

[2《]公路橋涵加固施工技術規范》（JTG/T J23-2008）.

[3]混凝土結構加固設計規范[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.