預應力碳纖維板在老舊橋加固中的應用

劉文平

摘要：為了更好地對舊橋路面進行加固處理，同時全面提升橋梁結構的穩定性以及承載能力，選擇合適的施工技術是關鍵。為此，在分析預應力碳纖維板特征的基礎上，本文總結了預應力碳纖維板在橋梁加固中的流程，分析其施工效果，可為橋梁工程施工提供參考。

關鍵詞：預應力碳纖維板；舊橋加固；應用

引言

橋梁工程在正式交付使用之后，由于工程本身存在著質量問題，再加之外在環境以及車輛載荷的影響，就會導致橋梁工程出現不同程度的裂縫、塌陷或者是鋼筋銹蝕等質量問題。如果橋梁出現上述問題，不僅會導致外在美觀性下降，同時還會影響承載能力、工程質量以及穩定性，道路行駛的安全性也會受到影響。為了及時消除這些存在的問題，同時提升橋梁的穩定性與安全性，就必須要采取措施對工程進行加固處理。目前使用最為廣泛的就是預應力碳纖維板加固技術，能夠全面提升橋梁的穩定性，可在較大范圍內推廣使用。

1預應力碳纖維板的概念與特征

作為舊橋加固的一項重要技術措施，預應力碳纖維板滿足結構加固需要，將其用于加固施工能取得良好效果，下面將介紹該技術的概念與特征。

1.1預應力碳纖維板的概念

在技術不斷發展和創新的時代背景下，碳纖維板的綜合性能得到不斷改進，并在土木工程領域逐漸得到廣泛應用。碳纖維板使用的碳纖維具有極強的抗拉強度，制作過程中需要將其浸泡在環氧樹脂當中，進而實現提高結構強度的目的。在對舊橋進行加固時，將環氧樹脂用作黏結劑，沿橋梁結構受力方向或與裂縫垂直方向，將其粘貼于受損構件當中。在黏結劑的作用下與舊橋結構形成新的復合體，進而實現加固舊橋，增強結構承載力與整體強度的目的，為車輛安全順利通行創造條件。

1.2預應力碳纖維板的特征

預應力碳纖維板結構自重輕，僅為200-300g/m2，厚度為0.11-0.16mm。將其用于舊橋加固之中，對橋梁結構重量的影響很小，甚至幾乎不會影響橋梁結構重量，且不影響橋梁外形美觀。同時，預應力碳纖維板具有良好的耐久性和耐腐蝕性能，擁有很強的抗斷裂性能，施工工藝流程簡單，操作方便，有利于舊橋加固施工的順利進行。

2預應力碳纖維板加固技術

2.1材料性能

預應力碳纖維板加固新技術所采用的材料主要是碳纖維板材，與其他加固材料相比，碳纖維板材主要有如下特點：①高抗拉強度進口碳纖維板材可達到3000MPa左右；②材質輕密度為鋼材的1/5；③抗腐蝕能力強，不產生電化學腐蝕，且在氯離子、碳酸和燒堿等作用下強度降低很少；④耐疲勞性能好預應力碳纖維板施加預應力顯著改善了受彎構件的截面應力分布，降低了鋼筋應力，減小了構件變形，顯著提高了構件的疲勞壽命。

2.2技術特性

預應力碳纖維板加固新技術與傳統的橋梁加固技術相比，主要有如下技術優勢：①加固效果好傳統的加固方法屬于被動受力加固，預應力碳纖維板加固技術是變被動受力為主動受力加固，減少了加固材料的應力滯后，較充分地利用了加固材料強度。另外碳纖維板材材質較輕，基本不會增加橋梁自重，加固效果好；②施工方便由于碳纖維板材材質較輕，張拉機具和錨固裝置精巧，所以不需要大型機具，幾個人操作即可完成；③耐久性好碳纖維板材耐腐蝕性較好，故可長期使用；④綜合造價低與其他加固方法相比，該技術操作簡單方便，施工工期短，用料少，可節省資金投入，且后期維護工作量小。

3預應力碳纖維板在舊橋加固的應用流程

3.1基底處理

為增強預應力碳纖維板與舊橋結構的黏結性能，確保維修加固效果，加固前先進行基底處理。例如，去除混凝土表面剝落、脫離現象，除去舊橋碳化與破損部分，對鋼筋銹蝕部位進行有效修復和處理，修復缺口。對寬度小于2mm的裂縫用環氧樹脂涂刷處理，如果裂縫寬度大于2mm，則利用環氧樹脂進行灌封處理。修復并打磨舊橋破損和突出部分，完工后及時清洗，確保舊橋表面干凈整潔，為預應力碳纖維板加固奠定基礎。

3.2底層涂料

根據技術規范的要求，調整施工材料，確保涂料的質量符合要求，然后將主要試劑與固化劑進行配比，嚴格控制各種材料的混合比例，確保材料質量符合要求。材料配置完成之后要進行涂刷，以免放置時間超長而導致材料固化。目前使用最為普遍的是滾涂的方式來涂刷材料，并且需對涂刷后的材料進行打磨，保證表面的平整光滑，以有利于預應力碳纖維材料的加固施工。

3.3粘貼碳纖維板

結合舊橋加固面積大小和施工現場基本情況，按尺寸大小和加固要求裁剪預應力碳纖維板，確保尺寸大小適當，有效滿足加固工作需要。一般加固材料的長度不得大于2m，根據使用量進行裁剪，有效滿足加固需要，防止預應力碳纖維板多余而增加不必要的保管費用。在確保橋面底漆干燥的前提下，進行預應力碳纖維板粘貼施工。遵循施工規范要求，將環氧樹脂主劑和固化劑置于桶內均勻攪拌2min，使其攪拌均勻然后施工。在底漆上用毛刷均勻涂刷環氧樹脂，然后粘貼預應力碳纖維板，并沿纖維方向推平，讓樹脂浸透并除去氣泡，增強纖維板粘貼效果。搭接長度一般不小于10cm，加強搭接部位質量控制，保證粘貼效果。預應力碳纖維板粘貼完成后觀察30min左右，及時修正和壓平預應力碳纖維板出現的浮出、脫線問題。如果是采用兩層以上預應力碳纖維板疊加施工，重復上述操作即可。粘貼施工中應該嚴禁煙火，保證現場空氣流通，且施工人員應該加強安全防護，穿戴橡皮手套、口罩和護目鏡，防止安全事故發生，促進預應力碳纖維板安全、順利進行。

3.4表面養護

預應力碳纖維板粘貼完成之后，應該對其進行養護處理，避免出現嚴重的質量問題，加強質量管理與控制。養護通常都是在施工結束之后的24h后完成的，同時在該材料固結硬化的過程中，必須要進行養護處理，養護時間要保證14d以上。同時還應該對施工位置進行封閉和遮蓋，防止風、雪、雨等極端天氣的影響，提高工程質量，保證舊橋更具安全性。

3.5缺陷預防

預防質量缺陷發生，有效保障加固施工效果，提升預應力碳纖維板加固施工質量，是施工中不可忽視的內容。例如，加固前應該對舊橋的損壞部件進行修復，將混凝土表面的疏松、剝落、腐蝕等問題及時修復，露出原結構層，方便預應力碳纖維板粘貼施工。用樹脂砂漿填補舊橋損壞部分，將結構物表面進行認真修補。底漆涂刷時應該確保均勻，并且不得留下遺漏部分，為加固施工奠定基礎。加固橋梁結構的梁、板、柱正截面時，應該確保預應力碳纖維板與構件軸方向垂直，適當采取錨固措施，防止出現松動。正式施工前還要檢測預應力碳纖維板原材料質量，不合格的材料一律不得使用。并注重每個施工環節質量控制，確保每道加固工序質量合格，為提高預應力碳纖維板加固施工效果奠定基礎。

結語

預應力碳纖維板橋梁加固新技術操作簡單，工期較短，經濟效益明顯，加固效果好，其在舊橋加固上的成功應用說明該種加固方法很值得在國內同類工程項目上的推廣應用。橋梁結構的耐久性是近年來我國工程界越來越重視的問題。室內按照“高溫固化”工藝生產的碳纖維板耐高溫性能較好，一般軟化溫度高達110℃以上。而室外常溫固化的環氧樹脂在環境溫度達50℃開始軟化，抗紫外線老化性能更差。湖南大學發明的這一套錨具具有獨特的優點：它不依賴室外常溫固化膠（有機膠）將碳纖維板膠貼于混凝土構件表面受力，而是依靠優質的國產錨具將碳纖維板錨固于混凝土構件表面受力，使得用預應力碳纖維板加固的梁橋具有較好的耐久性。

參考文獻：

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