運用碳纖維進行橋梁加固補強措施探討

摘 要：對橋梁施工中應用碳纖維進行加固的施工技術進行了闡述，并且對未來的發展進行了展望。

關鍵詞：橋梁工程；碳纖維；加固

1 前言

我國在橋梁建設方面已經得到了很大的進步，公路運行量持續加多，運行的車輛越來越多，橋梁載重越來越大，橋梁的載重持續增加。有一些公路橋梁是在上世紀八十年代修筑的，因為他們設計的強度不高，大多都有承載負荷較低的情況。在上世紀八十年代之后修筑的，有一些都已經開始顯露出了故障，甚至有一部分在使用年限還沒到，就已經出現了各種問題，對其承受負荷量和使用時間產生了作用。所以，要對出現故障的公路橋梁進行加固或者改動方案，保證其能夠正常運行，延長使用時間，滿足現代化發展對橋梁的要求。

2 碳纖維材料特性

使用碳纖維加強塑性，可行的原理是因為碳纖維是經過一定的制造技術和已經選擇好的樹脂原料進行綜合研制出來的，碳纖維在應變量應力方面全部都是線彈性，沒有塑性點或者屈服點，其具備很好的物理力學特征。使用碳纖維布對出現事故的混凝土進行穩固措施，就是利用碳纖維編制出比較柔軟的片形材料。在編制碳纖維片形材料的時候，要把碳纖維長絲按照一個方向勻稱的進行鋪設，用數量比較少的和主方向不一樣的方向進行編制，制作出以主方向承受負荷的柔軟片材。其標準抗拉性要在三千兆帕斯卡以上，彈性要在105乘以2.1兆帕斯卡。要把碳纖維布的能力發揮到最大，受拉或者受力的配件最好使用CRP材質，尤其對于純受拉配件，在現場建筑中也得到了論證?，F在，使用的碳纖維布，主要是制約裂縫的形成發展。

3 碳纖維加固補強的施工工藝

3.1 根據設計確定粘貼碳纖維的范圍進行基底處理

3.1.1 將砼構件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈，達到結構密實部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕，并進行必要的處理。對經過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分進行修補復原。

3.1.2 裂縫修補。縫寬小于0.2mm的裂縫，用環氧樹脂進行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環氧樹脂灌縫。

3.2 對底層進行涂刷涂料，因為涂料滲透性好，能夠滲透在砼表面內

3.2.1 把需要使用的主料以及固化材料依據標準要求進行配比，稱量后放在容器里面，用攪拌設備進行攪拌，直至顏色已經均勻，一次攪拌的量要在涂料規定有效的時間內能夠涂抹完為依據。

3.2.2 用滾筒進行涂抹，涂抹的涂料一定要均勻。

3.2.3 等底層的涂料已經凝固之后，不光滑的地方要用砂紙打磨至光滑為止。

3.2.4 當環境溫度在五攝氏度以下，空氣中濕度在百分之八十五以上，砼表面在百分之八以上的含水量，可能會有結露出現，這些情況下都不能進行施工。

3.3 環氧膩子對構件表面殘缺的修補

3.3.1 構件表面凹陷部位應用環氧膩子填平，修復至表面平整。

3.3.2 內角（段差、起拱等）要用環氧膩子填補使之平順。

3.4 黏貼碳纖維布

3.4.1 為了避免碳纖維布遭受損壞，在對碳纖維布進行運送、放置、裁剪以及黏貼時，都不能彎折。在黏貼之前，使用鋼尺和壁紙刀根據所需要的大小進行裁剪，每一塊都不能超過6rn。

3.4.2 編制碳纖維布時，接頭之間要搭接十厘米以上，橫向就不用進行搭接。

3.4.3 按照標準的配比摻入主劑以及固化劑，使用滾筒對碳纖維布進行壓實。

3.4.4 在進行黏貼時，樹脂和片材之間盡可能的不要有空氣存在，可以利用羅拉順著纖維主方向進行滾壓，使碳纖維布中滲進樹脂。

3.5 養護

粘貼碳纖維片后，需自然養護24h達到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

3.6 涂裝

根據需要可在樹脂固化后加固補強構件表面，涂刷耐火涂層和色彩。

4 碳纖維（片材）加固處理要點

在對構造物開展穩固處置之前，首先卸掉梁板，撐持著樓頂，然后按照下面的步驟開展穩固建筑。

4.1 首先對出現事故的混凝土進行表面處理：清理干凈構造物表面已經出現疏松、掉落、腐蝕等不良的混凝土，顯露出構造面。

4.2 根據設計標準對出現問題的鋼筋使用M45環氧樹脂砂漿對其進行封閉或者灌封治理，同時確保保護鋼筋的保護層厚度不能比實物少。使用打磨設備打磨光滑保護層，同時清理干凈其表面的雜質，使需要穩固的部位表面是光滑平整干凈的。除此之外，如果需要黏貼的地方有拐角，要把拐角的地方使用打磨機磨成圓潤的弧形，其弧形半徑不能在二十毫米以下。

4.3 涂刷底層樹脂：用專用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹脂表面指觸干燥時即進行下一道工序施工。

4.4 找平處理：表面凹陷部位用找平材料填補平整，且不應有菱角。

4.5 黏貼片材：把已經調配攪拌好的樹脂勻稱的涂刷在片材上，黏貼在所需要的位置，使用滾筒順著纖維方向進行壓實，擠出中間留存的空氣，使樹脂完全滲入在片材中，在用滾筒壓實的時候，不能用勁太大，損壞片材。要黏貼多層，按照上面說的過程反復操作，能夠黏貼下一層的標準是等片材表面干燥后就可以了。假如比六十分鐘多，就需要等12個小時之后，才能再黏貼下一層。

5 注意事項

5.1 碳纖維片材選擇注意事項

編制的碳纖維布是不是勻稱，對其作用起著很大的影響。只有編制的碳纖維布鋪設均勻，受力才會均勻，如果編制的碳纖維絲鋪設的不均勻，會使纖維布受力不均勻，不能完全的展現出碳纖維布的能力。所以，在進行穩固措施時，選擇的碳纖維布勻稱性是關鍵。

5.2 碳纖維（片材）粘貼注意事項

5.2.1 在表面處理和粘貼碳纖維片材前，應按加固設計部位放線定位。

5.2.2 按設計要求的尺寸裁剪碳纖維片材，裁剪后的織物寬度不宜小于150mm且不應小于100mm。

5.2.3 將碳纖維片材表面擦拭干凈至無粉塵。如需粘貼兩層時，對底層碳纖維片材兩面均應擦拭干凈。

5.2.4 已經打磨干凈的碳纖維片形材料要馬上涂抹上具有粘結性質的樹脂，樹脂是凸起來的，厚度不能超過兩毫米。

5.2.5 把已經涂抹了具有粘結性質樹脂的片材輕輕的黏貼在需要的地方，用橡膠滾筒進行壓實，在壓實的過程中用力一定要均勻，要順著主方向進行，使樹脂順著片材的四周溢出來，確保片材全部黏貼在需要的地方。在平行方向黏貼片材時，片與片之間的距離在五毫米以上。

5.2.6 所需位置要黏貼兩片片材時，可以連續放置。如果不能進行連續放置，在黏貼前就先打理好底層片材，使其保持干凈。

5.2.7 建筑現場的溫度最好在五攝氏度以上進行建筑，同時還要按照樹脂所需要的工作溫度進行，如果現場的溫度在五攝氏度以下時，要對樹脂進行升溫或者采取配套的低溫樹脂。

5.2.8 在建筑時要想到現場施工環境含水分太多時會對黏貼效果產生不好的作用，需要黏貼的位置其含水量要在百分之四以下。

5.2.9 在調配樹脂時，要按照產品所需的粘結物質的粘結度進行配比，經過準確的稱重，倒在容器里面，用攪拌設備進行攪拌直到顏色均勻了位置。攪拌設備以及容器內不能含有任何一點的雜質或者油跡。每次攪拌的量最好按照現場建筑環境以及建筑進度決定，要嚴格掌控好使用時間，不能超出。

5.2.10 為了保證粘貼的質量，不同季節、不同溫度條件下，應使用不同型號的粘貼樹脂，這樣才能對樹脂施工的可操作時間和固化時間進行有效控制。

6 對碳纖維加固補強技術的展望

碳纖維用于砼結構的修復補強雖然時間不長，但發展很快，其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優點：

a.建筑技術簡單快捷，不需要使用別的輔助支撐物；b.不會增加黏貼碳纖維布部位的重量，一米的纖維布大概重二百克到三百克之間，編制的碳纖維布厚度大概的0.111毫米到0.167毫米之間，樹脂也不重，所以黏貼在結構層上可以忽略其重量；c.對于需要黏貼的部位是什么形狀都可以；d.能夠黏貼多層。按照設計標準，可以黏貼很多個片材在一個位置。

7 結束語

隨著我國高等級公路的迅速發展，高速公路橋梁通車里程也在不斷增長，橋梁由于各種原因造成承載力降低、混凝土強度降低或需要提高抗震能力和修補橋梁裂縫，都可以應用碳纖維布補強技術。