碳纖維布維修加固初探

李 園

甘肅省酒泉公路總段， 甘肅酒泉 735000

公路橋梁是跨越溝壑、河流、道路、鐵路暴露在大自然中的構(gòu)造物，由于受到環(huán)境影響，使大氣中的有害物質(zhì)及易腐蝕的物質(zhì)侵蝕混凝土構(gòu)件。又因近幾年工業(yè)的發(fā)展，車輛急劇增重，且排放高腐蝕廢氣，再加上亂采砂石，使橋梁耐久能力受到更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。造成部分橋梁荷載降低，技術(shù)狀況下降，使用壽命減弱。舊橋維修加固，提高承載能力，確保橋梁的安全運(yùn)營是目前和今后面臨的任務(wù)。本文論述了我段目前橋梁存在的問題和采取的加固措施。

1 碳纖維布加固概述

碳纖維材料用于舊橋加固修補(bǔ)在我國技術(shù)起步比較晚。但隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有橋梁中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)車輛載重小、設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低等原因，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)作為一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)快速發(fā)展起來。碳纖維布它具有高強(qiáng)度、重量輕、高耐久性（防銹性）等特性，粘貼在即有的混凝土構(gòu)造物的梁、柱、梁板等受彎曲受拉面的表面，提高補(bǔ)修構(gòu)造物的強(qiáng)度、耐力，改善構(gòu)造物的耐震性能和耐久性能。

2 施工工藝和方法

2.1 主要材料及其性能

2.1.1 碳纖維布

粘貼單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量一般為了200g/m2～300 g/m2，不宜低于150g/m2，且不宜高于450g/m2。

粘貼用底膠和粘浸膠是粘貼碳纖維布的專用膠，它是一種雙組份、100%固含量、高強(qiáng)度、不流淌、觸變型粘合劑。

2.2 主要施工工序

施工準(zhǔn)備→放設(shè)施工線 →灌縫處理 →刷抹漆底膠→粘貼碳纖維布 →表面養(yǎng)護(hù)→涂刷碳纖維專用膠。

2.2.1 灌縫

灌縫是用一種相對流動(dòng)好、灌入深、凝結(jié)時(shí)間短、粘接好的專用膠對混凝土構(gòu)件進(jìn)行填充，從而加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的一種施工工藝。它的作用是對混凝土構(gòu)件裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，對混凝土的內(nèi)部進(jìn)行加固，它可以防止混凝土構(gòu)件內(nèi)部鋼筋的銹蝕及氧化。可以廣泛應(yīng)用在橋涵的加固處理中。

1）施工準(zhǔn)備（原材料封縫膠、灌縫膠的配制，灌縫膠采用成品進(jìn)口膠，分主劑與固化劑，重量比4：1 摻配）；

2）清理及化學(xué)清洗（沿縫寬每側(cè)2cm～4cm、剔除粉刷層及其他面層，用丙酮清洗）；

3）埋設(shè)注膠設(shè)備（專用注膠嘴）；

4）封堵裂縫（用配制好的封縫膠對裂縫進(jìn)行封堵）；

一直以來，我校堅(jiān)持按照“師德高尚，長期從事課堂教學(xué)，注重教學(xué)改革與實(shí)踐，教學(xué)方法先進(jìn)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好的教師”的高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按程序評選各級各類名師。目前，學(xué)校擁有國家級教學(xué)名師及“八桂學(xué)者”1人，“八桂名師”2人，自治區(qū)級教學(xué)名師5人，學(xué)校教學(xué)名師34人。這些教學(xué)名師在學(xué)術(shù)研究中取得突出成就的同時(shí)，主動(dòng)承擔(dān)本專科基礎(chǔ)課教學(xué)任務(wù)，努力探索教育教學(xué)規(guī)律，在引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段改革、創(chuàng)新課程教材和教學(xué)模式、創(chuàng)建合理教學(xué)梯隊(duì)等方面做出了突出成績，成為全校教師學(xué)習(xí)的榜樣。

5）注膠（專用注膠器注入灌縫膠）；

6）養(yǎng)護(hù)；

7）除去注膠嘴等。

2.2.2 刷抹漆底膠

1）施工準(zhǔn)備（準(zhǔn)備好將使用的材料及機(jī)具，漆底膠采用成品進(jìn)口膠，分主劑與硬化劑，重量比2：1 摻配）；

2）表面處理。清除被加固混凝土構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土。將混凝土表面處理干凈，并使表面保持絕對干燥；

3）找平處理。采用專用碳纖維找平膠對混凝土表面凹陷部位填補(bǔ)平整，并在找平材料表面指觸干燥后盡快進(jìn)行下一道工序；

4）涂刷碳纖維底膠。采用特制滾筒刷將面膠均勻涂抹于所要粘貼部位。

2.2.3 粘貼碳纖維布

1）按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布；

2）粘貼碳纖維布時(shí)間控制在涂刷面膠2h～3h 后進(jìn)行；

3）粘貼碳纖維布時(shí)，使用器具沿著纖維方向在碳纖維片上多次滾壓，擠除氣泡，以確保浸漬膠均勻地充分滲浸入碳纖維片的碳纖維束中。在滾壓時(shí)注意不可損傷碳纖維布；

4）涂刷碳纖維面膠

待碳纖維布粘貼完大約1h 左右后在碳纖維布的表面均勻涂抹一層面膠。

3 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

1）施工簡便迅速，無需模板、夾具、支撐等；

2）不增加結(jié)構(gòu)重量，碳纖維片重量200g/m.～300g/m，設(shè)計(jì)厚度0.1l1mm～0.167mm，加上環(huán)氧樹脂的重量也很輕，對結(jié)構(gòu)自重影響可忽略不計(jì)；

3）能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)；

4）可以多層粘貼。可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在一個(gè)部位重疊粘貼；

5）具有良好的耐腐蝕性，壽命較長，可以在不利環(huán)境下使用，并便于養(yǎng)護(hù)。

3.2 缺點(diǎn)

其會(huì)影響到受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)及其延性，而且目前的材料價(jià)格仍然偏高，應(yīng)在考慮各項(xiàng)綜合因素以后，慎重選用。

4 碳纖維加固工程實(shí)例

我段管養(yǎng)的G312 K3319+825 柳星橋2、K3374+321 紅柳河中橋等橋梁經(jīng)過碳纖維布加固后，鋼筋砼梁的極限荷載及抗彎剛度等都得到了較好的改善。碳纖維布粘貼在危舊橋梁承重構(gòu)件表面，使兩者能夠共同工作，較好的提高了危舊橋的抗彎、抗剪能力。兩橋梁經(jīng)過該措施加固后提高了梁體自身承載力也解決了病害，同時(shí)加強(qiáng)了橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度和耐久性，限制了危舊橋病害的繼續(xù)發(fā)展，達(dá)到了維修加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。

總之，公路危舊橋梁養(yǎng)護(hù)維修、加固改造，是一門新型的技術(shù)學(xué)科，從我們已實(shí)施的橋梁加固方案來看，實(shí)現(xiàn)即經(jīng)濟(jì)、又合理、節(jié)約費(fèi)用，效果是明顯的，但在今后的公路危舊橋梁養(yǎng)護(hù)維修、加固改造中，仍然還有很多值得我們在研究、在學(xué)習(xí)、在探討，隨著國內(nèi)橋梁維修加固新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷出現(xiàn)，橋梁維修加固改造技術(shù)也將更加完善，方法更加合理，來提高公路危舊橋梁使用壽命，確保橋梁安全暢通，為社會(huì)提供安全的通行條件。

[1]《公路橋梁加固技術(shù)規(guī)范》人民交通出版社2008-8-2中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布.

[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》人民交通出版社2011-6-7中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布.

[3]王建環(huán).碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在工程加固過程中的應(yīng)用[J].治淮，2009(10).

[4]石銘，屈文俊.粘貼碳纖維布對框架梁端負(fù)彎矩區(qū)加固的試驗(yàn)探索[J].結(jié)構(gòu)工程師，2006(2).

[5]徐志武，廖新雪，劉文劼.粘貼碳纖維布與粘鋼加固方法的適用性對比分析[J].重慶建筑，2009(4).