碳纖維布在橋梁加固中的應用

喬 國 威

(山西省高速公路開發有限公司，山西 太原 030006)

隨著交通運輸行業的快速發展，對橋梁的建設質量和使用壽命提出了較高的要求，但是由于各方面因素的影響導致橋梁構造表面不同程度上出現了疲勞裂縫，對橋梁的使用性能和使用壽命產生不利影響。雖然橋梁在使用過程中會出現橋梁裂縫、橋梁老化、橋梁破損等問題，但是其還具有一定的使用價值，此時直接對其進行重建，不僅需要花費大量的人力、物力和財力，而且還會造成資金浪費。因此，為了使上述問題得到有效避免，并使橋梁的承載力和荷載等級得到有效提升，則需要對橋梁的加固工作給予重視。而碳纖維布是一種新型加固方法，其在修復橋梁裂縫、提升橋梁強度等方面具有重要意義。

1 碳纖維布加固原理及特征

1.1 碳纖維布加固原理

通常情況下，如果碳纖維的排列方向不同，其所產生的拉伸強度也會存在差異，如果碳纖維拉伸與受力方向同向時，那么其所產生的拉伸強度較高，反之，所產生的拉伸強度較低。實際上，構件受到彎矩影響，一旦構建表面產生彎矩時，將會在構件受壓區形成裂紋，此時可以在受拉區表面粘貼碳纖維布，這樣即使構件受到荷載作用，也會抑制裂紋的進一步延伸。該過程中，跨中產生的細小裂紋會均勻分布在構件受拉范圍內，使構件截面受壓區域高度有效提升，而且能夠在碳纖維作用下，進一步提升橋梁受彎構件承載能力，進而提高橋梁結構的整體強度。

1.2 碳纖維布加固特征

1)碳纖維布實際上是一種布狀材料，但是其具有比較高的彈性和強度，碳纖維通常是沿著單一方向分布。在碳纖維布使用過程中，往往需要專用環氧樹脂或結構膠來實現與構件的有效粘結和加固，待環氧樹脂或結構膠充分固態化后就可以形成全新的受力體，使橋梁構建的承載能力得到有效提升，進而達到加固的效果；2)碳纖維具有比較理想的化學性能，而且化學結構非常穩定，即使在酸堿等化學介質作用下也不會出現腐蝕現象，而且耐寒、耐熱性能比較理想，因此可以在露天施工場地中得到廣泛應用；3)碳纖維自身重量僅為鋼筋的1/5，且其抗拉強度是普通鋼板的10倍。此外，碳纖維自身彈性比較理想，其能夠使鋼筋混凝土中鋼筋應力得到有效控制；4)碳纖維質地柔軟，運輸和施工起來比較便利，不需要使用大型機械和專業設備來運輸，有效降低了施工成本，縮短了施工周期。

2 碳纖維布加固方法的確定

在進行橋梁加固過程中，比較常用的加固方法有：橋面層補強加固法、粘貼鋼板加固法、改變結構受力體系加固法、體外預應力筋加固法與增大截面加固法。通常情況下，碳纖維布加固方法是在混凝土構件表面借助建筑結構膠來對碳纖維布進行粘貼，如果結構荷載升高時，將會使混凝土與纖維布一起受力并出現協調變形，使構件的整體剛度和承載力得到有效提升。碳纖維布加固施工具有自重輕、工期短、強度高、耐腐蝕、施工簡便、經濟性好等一系列的優勢，而且不占用橋下空間，因此在橋梁加固中得到了廣泛的應用。此時就需要對加固方案的經濟技術可行性進行反復論證和比較后，來確定碳纖維布加固方法，從而確保橋梁加固施工的順利進行，有效提高橋梁加固效果。

3 碳纖維布加固施工方法

3.1 施工流程

在進行橋梁加固過程中，碳纖維布加固施工流程如下：施工線放設→橋梁基面處理→刷抹底膠→按照要求粘貼碳纖維布→養護→涂刷封閉膠。

3.2 施工步驟

1)對被加固橋梁表面所存在的疏松、剝落、蜂窩等劣化混凝土給予全方位的清理，以確?；炷列迈r結構層全部暴露出來，隨后就可以借助修復材料對其進行修復處理；2)按照設計要求灌縫或封閉處理橋梁構件表面所存在的裂縫；3)在施工范圍內按照設計方案要求開展碳纖維布粘貼工作；4)根據設計比例均勻攪拌底膠，并選擇短毛滾刷將攪拌好的底膠均勻涂抹在粘貼位置，涂抹結束后要放置一段時間，以確保底膠氧化到最佳狀態，同時該過程中底膠不宜涂抹過厚；5)將樹脂膠按比例在粘貼面均勻涂抹，隨后就可以進行碳纖維布粘貼工作，此時需要按順序開展碳纖維布粘貼工作，并借助消泡滾反復碾壓碳纖維布表面，從而使橋梁構件表面與碳纖維布緊密結合，不會存在驟起或氣泡現象；6)碳纖維布粘貼結束后，需要靜置30 min～60 min，隨后還需要將浸漬樹脂在碳纖維布表面均勻涂抹一層，該階段嚴禁卷起已粘貼好的碳纖維布；7)粘貼完成碳纖維布后，需要對其進行24 h的養護；8)當樹脂初期徹底硬化之后，最好在碳纖維布表面涂刷碳纖維布專用漆，以確保橋梁加固效果。

3.3 檢驗與驗收

1)在施工前，需要對施工材料的出廠檢驗報告、使用說明書、產品合格證等進行全面、系統的檢查，使材料的各項性能指標符合具體施工要求；2)各個環節施工結束后要做好檢查和驗收工作，檢查結果符合要求后才允許開展下一道工序施工，反之則需要返工處理；3)碳纖維布粘貼階段，要對線型有無扭曲現象、是否直順以及搭接位置處理是否得當等進行檢查；如果是多層粘貼時，還需要檢查上下層是否粘結緊密，搭接位置是否錯開，反之則需要重新粘貼；4)碳纖維布粘貼結束后，需要對其整體質量進行檢查，并現場對混凝土表面與碳纖維布粘合效果進行檢查，并借助小錘等工具進行輕輕敲擊，根據回聲特點來判斷碳纖維布粘貼效果，如果存在空鼓現象時，一般可以通過針管注膠方式來給予針對性的處理，必要的時候也可以返工處理，從而確保橋梁加固效果。

4 碳纖維布在橋梁加固中的注意事項

1)碳纖維布加固施工最好在高于5 ℃的溫度條件下進行，如果溫度低于5 ℃時，需要采用升溫處理措施或選擇適于低溫的配套樹脂；2)施工過程中需要對環境濕度對樹脂固化所產生的不利影響給予綜合考慮；3)在粘貼碳纖維片材前和混凝土表面處理過程中，需要根據橋梁加固設計部位來開展放線定位工作；4)樹脂配制過程中需要根據產品使用說明中所提及到的配比要求來對材料進行承重，并借助攪拌器進行均勻攪拌；5)按照比例要求對底膠進行配制并均勻攪拌，該過程要求一次調和量最好在規定的時間內使用完，一旦超過時間則不允許再使用，從而保證其粘結質量；6)碳纖維布粘貼過程中最好從單幅寬度一側開始逐漸向另一側粘貼，粘貼時要避免氣泡的產生，確保橋梁加固效果；7)用消泡滾向一個方向對碳纖維布進行碾壓，不允許來回反復滾動，避免對碳纖維布造成傷害，而影響粘貼效果；8)碳纖維布加固施工過程中要采取措施避免碳纖維片材出現彎折現象；9)與碳纖維布相配套的樹脂原料最好進行密封儲存，并避免陽光直接照射，遠離火源。而且樹脂配置和使用場所需要時刻保持良好通風，施工人員需要結合樹脂材料使用情況來制定相對應的勞動保護措施；10)在進行碳纖維布施工階段，還需要施工隊伍對施工方案進行詳細了解，并精心組織、精心施工，以確保最終施工效果。

5 結語

碳纖維布在橋梁加固中得到了廣泛的應用，其具有施工周期短、自重較輕及施工比較方便等特點，既能夠提高橋梁的加固效果，延長橋梁的使用壽命，而且還可以降低橋梁成本。