碳纖維復合材料在橋梁加固中的應用

劉坤巖（江蘇省鎮江市路橋工程總公司，江蘇 鎮江 212017）

碳纖維復合材料在橋梁加固中的應用

劉坤巖
（江蘇省鎮江市路橋工程總公司，江蘇 鎮江 212017）

本文介紹了碳纖維復合材料在橋梁加固補強方面的概況，以及該技術的施工工藝、技術特點以及它在橋梁加固維修中的應用前景。

碳纖維；復合材料；橋梁加固應用

一、碳纖維復合材料的應用模式

1 采用碳纖維復合材料的作用是加固補強橋梁，其涉及到新型結構加固技術的應用，需要進行碳纖維復合材料的應用，從而滿足結構補強的需要。其主要的功能模塊體現在不同模式上，比如進行其抗剪切能力的提升，更有利于進行橋梁橋墩、大樓立柱等的工作。利用碳纖維材料能夠進行耐剪切能力的提升，避免其出現脆裂及其破壞的情況。其也有利于進行耐彎曲能力的提升，總的來說，碳纖維布能夠進行抗彎能力的提升。

通過對碳纖維復合材料的應用，也有利于進行裂縫的抑制，比如進行混凝土結構裂縫的碳纖維布的黏貼，可以進行裂縫擴大的控制。我國當下的橋梁加固修復技術是非常多的，比較常見的就是粘貼鋼板加固方式，體外預應力加固方法。通過對外貼鋼板法的應用，可以實現混凝土橋梁的有效加固及其維修，但是由于鋼板的生銹、腐蝕等問題，大跨度橋梁可能會因此增加自身的重量。進行斷面加固法的應用也具備一定的應用劣勢，比如其加固法的周期比較長，并且嚴重影響到橋面的交通，并且其側面澆筑是比較困難的。體外預應力加固法的應用需要處理好應力超前及其應變情況的問題。

相對于傳統的加固方式，碳纖維加固模式就具備明顯的應用優勢，其抗拉強度高。碳纖維復合材料的抗拉強度是同等截面鋼材的7～10倍，一般為1500～1900 MPa，極適合鋼筋混凝土結構的加固補強。

抗具備良好的抗疲勞性。通過對試驗的分析，纖維復合材料自身具備良好的自振頻率，可以進行早期共振的避免，但是其內阻力也是比較大的，并且一旦出現激震，其衰減速度也是非常快的。

其也具備良好的抗腐蝕能力。纖維復合材料本身具備良好的電絕緣性，碳纖維材料的密度只有普通鋼材的1/4，對整個結構重量的影響微乎甚微，可忽略不計。施工簡便、美觀。由于碳纖維布是柔性材料，其產品的形狀幾乎不受限制，還可以任意著色，對被補強物沒有形狀要求，達到了結構形式和材料美學的高度統一。

二、碳纖維復合材料加固補強橋梁模式及其相關模式的協調

1 碳纖維復合材料對橋梁的加固及其維修方式的結合，更有利于提升混凝土建筑的應用效益。其需要進行混凝土梁的加固及其維修，做好橋墩柱及其橋面的加固及其維修工作，進行外貼鋼板的應用，做好混凝土梁的外部加固工作，但是這種應用方式是存在不足的。比如鋼板的剝離情況及其生銹等情況。通過對CFRP板的應用，可以提升橋梁的加固效益。

在長期實踐過程中，橋梁經過長時期的地震荷載及其意外撞擊，墩柱經常會出現開裂情況，從而嚴重影響了橋梁的使用壽命。墩柱的脆斷破壞情況的出現主要是因為縱筋的設計不合理性，也就是其細節性的錯誤，由于箍筋的較差約束性，導致墩柱的強度及其韌性的降低，因此我們要進行新型材料的應用，保證墩柱強度及其韌性的提升，保證其抗震性的提升。

那些由于碳纖維束變形情況，從而導致其易于進行墩柱表面的纏繞，其碳纖維強度及其彈性模量是比較高的，在此條件下，其約束套箍能夠對混凝土進行較長約束作用的產生，通過對CFRP帶材的應用，可以確保良好的施工效益，并且其施工空間也是比較小的。施工速度快，可節約大量的人力、物力，其經濟效果顯著。

為了滿足現階段工作的開展，進行施工準備的應用是必要的，這需要進行設計施工圖的認真閱讀，進行施工現場及其被加固混凝土結構情況的分析，機械能施工方案及其施工計劃的協調，做好碳纖維片配套措施的應用，做好施工前的準備工作。做好表面處理工作，保證被加固構件的清除工作，進行裂化混凝土的清除，從而保證混凝土結構層的露出，再進行修復材料的應用，保證其表面的修復平整性，按照設計的需要，進行裂縫的灌縫及其封閉式的處理。那些被粘貼的混凝土表面需要進行打磨及其平整性分析，進行表浮漿的去除，進行表面雜物的去除，保證混凝土結構新面的露出，這需要進行圓弧半徑的控制，做好混凝土表面的清潔工作，保證其干凈性。

2 這就需要我們按照設計標準進行底層樹脂的配置，進行滾筒刷的應用，保證底層樹脂的均勻性的涂抹，保證其混凝土表面的涂抹，保證底層樹脂表面的干燥性處理，保證相關工序的良好施工，保證材料的良好配置。針對那些混凝土表面凹陷部位進行找平材料的填補，保證找平材料的良好應用，保證光滑圓弧的形成，保證其圓弧半徑的控制。

這就需要進行粘貼碳纖維布材的選擇工作，按照設計的標準進行碳纖維布的裁剪，按照供貨方的工藝要求進行樹脂的配置，保證其相關部位的有效涂抹均勻，保證碳纖維布的良好應用，這也可以進行專用滾筒滾壓方式的應用，保證多層粘貼環節的良好開展，滿足相關黏貼工作的需要。養護7天后，表面涂刷具有抗老化及耐腐蝕性能的防護層。

這也需要針對其氣溫要求、濕度要求等進行分析，進行混凝土表面含水量的控制，避免出現無效的施工。因為碳纖維片是一種電良導體，因此要保證其遠離電源，在施工過程中的各種樹脂都需要遠離明火，避免其受到陽光的直射。在施工過程中，需要做好檢查人員的防護用品的佩戴工作。保證施工現場通風環境的良好性，保證相關工作的良好開展。

碳纖維復合材料具備綜合性的性能，一般傳統材料所不可比擬的。隨著制造工藝的進一步完善和生產成本的下降，纖維復合材料在橋梁領域的應用范圍將逐步擴大。且由于橋梁的安全性、適用性、耐久性、施工要求和維護要求方面的結構需求，該項加固技術在橋梁工程中將會有更加廣闊的應用前景。

結語

為了提升工程效益，進行新型材料的應用是必要的，碳纖維增強復合材料是一種力學性能優異的新材料。因其質輕、耐腐蝕、耐疲勞、片才很薄、抗拉強度高等優異的物理力學性能，且現場施工便捷，因此是橋梁加固補強的理想材料。

[1]陳小兵，李榮，丁一.高性能纖維復合材料土木工程應用技術指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2]董雨達.碳纖維復合材料應用的最新進展[J].纖維復合材料，1992.

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