應用碳纖維技術加固涵洞蓋板

楊汝彪

【摘要】碳纖維材料力學性能優異，有著很高的強度和模量，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度可達鋼的7～9倍，比重確不到鋼的1/4，已廣泛用于混凝土構件的加固及各類建筑物、構造物的、防裂、防震和防腐補強。本文結合實際工程的施工經驗，闡述應用碳纖維技術加固涵洞蓋板的具體工藝、技術以及質量控制等方面內容。

【關鍵詞】碳纖維加固涵洞蓋板；施工工藝、技術；質量控制

一、工程概況

該工程位于云南省文山至天保二級公路8合同段，8合同段起于K108+000，止于K115+000，沿線地況地貌復雜，地形陡峭，山高混水面大，地質條件復雜，部分地段存在地下滲水，共設計有26道涵洞，該公路是通往天保口岸的必經之路，又是三改二工程，所以只能是邊通車邊施工，且車流量較大、重車多，涵洞蓋板安裝后，很難避免過往車輛特別是重車在上面通行，從而導致部分覆土厚度淺的明涵蓋板出現了裂縫。

二、涵洞蓋板加固方案的確定

針對涵洞蓋板出現的裂縫，指揮部、監理、項目部相關人員現場查看后確定了最初處理方案，如圖1所示。

具體方法是：在涵洞凈空內安裝直徑為1.2m的鋼筋砼涵管（涵洞凈空為1.5×1.5m），涵洞蓋板、涵臺與涵管間的空隙采用噴射C25砼填塞。但此處治方案在具體施工中存在以下問題：1、由于沿線地形陡峭，安裝涵管施工難度大，安全隱患高。2、由于涵洞長，從涵洞一端向另一端噴射混凝土，很難保證砼已完全填滿空隙，一但蓋板和涵管之間存在空隙，必將影響實際加固的效果。3、涵洞內安裝涵管使涵洞凈空變小，降低了涵洞過水能力。4、施工所需材料、設備多，成本大。5、工期長，實際施工下來一個涵洞就需4天左右的時間來處治。由于以上諸多原因，最終放棄了該處治方案，選擇由項目部提出的“應用碳纖維技術加固涵洞蓋板”。如圖2所示。

三、工藝、技術和質量控制

1、準備好施工所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等，此次蓋板加固所使用的是日本東麗碳纖維布，湖南固特邦公司生產的碳纖維浸漬粘貼膠。

2、對蓋板裂縫和凹陷處進行處理。裂縫寬大于0.2mm的蓋板，需用環氧樹脂灌縫處理，裂縫寬小于0.2mm的蓋板，用環氧樹脂進行表面涂刷密封即可。此次加固的蓋板裂縫寬均小于0.2mm。蓋板底的凹陷處，使用修補膠找平。

3、用混凝土角磨機、砂紙等機具將蓋板底面需粘貼碳纖維的部位表面打磨平整，除去表面浮漿、油污等雜質。表面打磨后，應用強力吹風器或吸塵器將表面粉塵徹底清除，并保持干燥。

4、按產品生產商提供的使用說明配制底膠，用滾筒刷將底層膠均勻涂于蓋板需粘貼處表面。

5、根據需要粘貼部位的尺寸剪裁碳纖維布，剪裁中應注意不要斜切碳纖維布，并防止出現拉絲現象，剪裁成型的碳纖維布應保持潔凈。

6、按廠家提供的配合比和工藝要求配制浸漬粘貼膠，順時針方向攪拌至顏色均勻，無氣泡產生，并應防止灰塵等雜質混入，根據現場實際氣溫嚴格控制好使用時間，一般情況下1小時內用完。

7、在蓋板需粘貼碳纖維部位表面涂刷浸漬粘貼膠，刷涂時要用力適度，盡量不流不墜不掉，涂刷范圍內薄厚一致。

8、粘貼碳纖維布。要注意粘貼方向要與板長方向一致，位置張貼準確后，用滾子沿纖維方向從一端向另一端反復滾壓，直到碳纖維布已被浸漬粘貼膠充分浸透、無氣泡為止。滾壓過程中，用力要適度，使碳纖維布不皺、不折、平滑順暢。需要搭接時，碳纖維縱向接頭必須搭接20cm以上，搭接處應多涂粘貼膠。應注意根據蓋板裂縫程度合理確定碳纖維的粘貼層數，此次加固涵洞蓋板裂縫均小于0.2mm，有些只是存在一些細微的裂紋，因此只需粘貼一層即可。但如果在其它加固處治中需粘貼多層時，后一層應在前一層碳纖維表面指觸干燥后進行粘貼。在施工過程中，應注意粘貼材料使用環境的要求，根據材料的使用說明，在要求的溫度和濕度下進行加固作業。

9、碳纖維布粘貼完成后，要自然養護1 2小時，使浸漬粘貼膠初期固化，固化期間蓋板不要受外力特別是車輛荷載作用。此次涵洞蓋板加固過程中，為滿足過往車輛保通需求，采取半幅施工半幅通行。

結語：

用碳纖維加固結構物，基本不增加結構尺寸及自重。施工方便快捷，即能節省工期和成本，又能保證加固質量。碳纖維作為劃時代的補強材料，備用青睞和關注，在工程中有廣泛的應用前景。在該公路2011年6月通車至今，為考證應用碳纖維技術加固涵洞蓋板的實際效果，本人通過跟蹤觀察，未發現蓋板裂縫發展以及出現新裂縫的情況，本文中的圖片就是在2014年9月拍攝的。此次涵洞蓋板用碳纖維加固處治取得了良好的效果，特寫此文，以作為今后類似工程的參考和指導。

參考文獻：

[1]楊勇新，李慶偉.預應力碳纖布加固混凝土結構技術.化學工業出版社，2010（10）.

[2]工業建筑診斷與改造.碳纖維片材加固混凝土結構技術規程.中國計劃出版社，2007（12）.

[3]戎顯.碳纖維加固涵洞蓋板施工技術探討.科技風，2009（16）.