探究碳纖維加固技術在橋梁施工中的應用

馬 駿

(邢臺路橋建設總公司)

1 碳纖維材料的分析

1.1 碳纖維的性能

碳纖維的物理性能很強大，一般片材料碳纖維材料的拉伸強度在2 400 ～3 400 MPa 之間，這種高拉伸強度片材幾乎超出一般普通碳素鋼板拉伸強度十倍之多，碳纖維片材一般具有高模量，高強度，中等模量三種力學性能，不同力學性能的片材具有不同的彈性模量，雖然其中高模量碳纖維的彈性模量較高，但其本身也有其缺點，那就是其拉伸率也相對較低。另外，碳纖維片材的質量比一般剛才要輕，這也給運輸和施工帶來了巨大的便利，而且其本身化學性能穩定，不容易受腐蝕，耐寒耐熱性都很好。

1.2 專用配套粘結材料

(1)底層涂料，它的主要作用是滲透混凝土表面，為以后的長久性粘結打下鋪墊;(2)油灰，填充混凝土表面的空隙并形成憑證表面以便碳纖維材料的使用。

要想使碳纖維與混凝土之間的粘貼更緊密牢固，對樹脂的本身性能要求也很高，其粘貼強度時整個維修過程的關鍵，因此必須要滿足其粘貼強度大于混凝土各項物理強度的要求。

2 現今碳纖維片材的處理方法

2.1 混凝土表面處理

混凝土表面那一層經過交通工具的軋損和外界惡劣環境的風蝕和腐蝕，受到損傷的同時也會劣化層(包括粉刷層的掉落，風化，剝離的砂漿等)，只有用砂輪機先研磨掉這些劣化層再進行相應的清潔處理，水洗并干燥后，才能進行接下來的粘貼工作。

2.2 斷截面的修復

這些壞掉的斷面層同樣也要去除表面的腐蝕，剝落等，如若混凝土里面的鋼筋露出來，還要做好保護里面鋼筋不被腐蝕的措施，在做好清潔措施后，在考慮運用同剛度的環氧樹脂砂漿進行此處斷面的修復工作，一般斷面是小的裂縫，可以對已進行灌入環氧樹脂，此種情況下，同時還要注意裂縫是否有漏水情況，如有漏水，應在修復之前對漏水先進行處理。

2.3 混凝土表面的維護

混凝土表面在長時間的使用，由于重物的軋損和路面之間的受力擠壓，會出現高出原來表面的突起和低于表面的坑洼，此時的表面損傷已經過大，只有及時修護，才能保證表面不會出現更大面積的損害，同時也是為了保證路面車輛通行的方便。此種情況下，一般凸起的表面可以使用切割機或者砂輪切割打磨，使其平整，而凹下去的部分我們通常灌以環氧樹脂等，在填補時還要注意對凹處是修整，通常是將轉角處打磨成半徑為20 mm 的凸角即可。

2.4 底層涂料

在上面我們已經介紹了底層涂料的用途，但是它的使用，其實也有嚴格的環境要求，通常氣溫過低(一般是低于5 ℃)，下雨或者RH 值大于95%就不能使用，在使用時還要保證現場施工空氣流暢，不可點火，此外，施工人員自身必須做好防護措施，口罩，護目鏡和橡皮手套是不可少的。

2.5 碳纖維材料的粘貼

在使用碳纖維材料粘貼時，其本身尺寸一般規定為長度在2 m 以內，由于其保管比較麻煩，一般都是用多少剪多少，以避免材料的浪費，施工面底漆一般可以直接用手來確認其干燥程度，同時在施工超過一星期之后，用砂輪加以磨平。

2.6 碳纖維材料的使用和處理

涂好環氧樹脂后，就可以粘貼碳纖維材料了，注意粘貼時碳纖維長的以便要留有10 cm 的搭接長度，以毛刷滾輪或者橡皮掛到沿貼好的碳纖維材料表面推平，保證兩個接觸表面之間不會出現空氣氣泡，以免降低施工質量。出現多層碳纖維粘貼的時候，只要按照上述步驟即可。

3 碳纖維材料在橋梁施工方面的應用

(1)碳纖維材料的優點在于質量輕，維修時不需要設備，夠方便，同時對施工地正常工作的影響夠小，因此這種新技術就成為了公路路面加固的主要幫手，這樣在橋下的高空作業和公路橋梁上這種碳纖維材料的技術應用就有了廣泛的應用了。

(2)一般公路上使用過久的混凝土的維修還要注意方法，我們一般使用綜合法，即按照現場環境的要求和相應的技術檢測的反映，以一種加固方式為主，其他方法為輔進行維修，而碳纖維材料的技術就相應了這一要求，以粘貼碳纖維為主，配以配套環氧樹脂進行灌封為輔。

(3)由于我國在該項技術上的發展較歐洲國家的晚，因此在此類產品上距其他國家還有差距，因此我國所用的材料進口居多，這就大大提高了施工成本，因此在這方面的技術運用一般是以加固為主，以便增強施工的利潤和效益。

(4)在對技術的運用基礎上，我國通過對其他國家該項技術的經驗的吸收，編制了碳纖維技術的指導手冊，這就為我國技術人員在這方面的工作帶來了極大的方便，同時也是對這方面知識的系統化和專業化。在此基礎上，我國研究人員根據自身道路的特點和環境的因素對這項技術在我國的實施和應用進行了進一步的研究，為這項技術在我國的全面應用打下了基礎。

4 總 結

根據以上的分析，探究碳纖維材料的性能，及在我國橋梁領域方面的應用，根據其優越的性能特點，使其終將會成為橋梁施工道路上的領軍人物，而其目前在該領域的廣泛應用，也帶來了巨大的經濟效益。

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