碳纖維加固技術(shù)在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究

康國(guó)東

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

碳纖維加固技術(shù)在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究

康國(guó)東

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

隨著我國(guó)公共交通事業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益普遍，在國(guó)內(nèi)的交通運(yùn)輸中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工中，采用碳纖維加固技術(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)做好加固處理提升橋梁的質(zhì)量和承載能力具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。筆者從碳纖維加固技術(shù)的概況入手，具體說(shuō)明碳纖維材料的特性和優(yōu)勢(shì)，然后，結(jié)合我國(guó)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工中碳纖維加工技術(shù)的具體應(yīng)用提出有效對(duì)策，最后強(qiáng)調(diào)碳纖維加固技術(shù)在具體應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，希望對(duì)我國(guó)以后混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的施工有所裨益。

碳纖維加固技術(shù)；混凝土；橋梁結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

1 碳纖維加固技術(shù)概況

在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)中，碳纖維材料是一種新型加固技術(shù)材料，具有彈性好、強(qiáng)度大和韌性高等特性，其抗壓性是普通鋼筋混凝土材料的10倍以上。其基本工作原理是通過(guò)將碳纖維合成碳纖維布后，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的具體受損情況，將碳纖維布粘附在橋梁結(jié)構(gòu)受損部位的表面，分散橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況，減輕單位面積內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)的負(fù)荷量，從而達(dá)到加固的良好效果。

2 碳纖維材料的基本特性和加固優(yōu)勢(shì)

2.1 碳纖維材料的基本特性

在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工中，碳纖維材料是一種常采用的加固材料，由高彈性的連續(xù)性碳纖維組成，并呈單向束狀排列。其基本特性：①拉伸強(qiáng)度較高 在碳纖維材料中，最為常見(jiàn)的是碳纖維片材，其拉伸強(qiáng)度約為3 000 MPa，與拉伸強(qiáng)度為240 MPa的普通碳鋼板材料相比，碳纖維片材具有極高的拉伸強(qiáng)度；②彈性模量極強(qiáng) 根據(jù)碳纖維片材力學(xué)性能的差異分為高模量、高強(qiáng)度和中等模量三個(gè)級(jí)別，高模量片材的彈性模量極強(qiáng)；③重量很輕 與同單位的普通碳鋼板材料相比，同單位的碳纖維片材重量明顯較輕；④抗腐蝕性好 碳纖維的化學(xué)成分間形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不易受酸性、堿性和鹽類等各類化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，具有良好的抗腐蝕性，同時(shí)具有良好的耐熱性和耐寒性。

2.2 碳纖維材料的加固優(yōu)勢(shì)

在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)加固時(shí)，根據(jù)碳纖維材料的基本特性，采用樹(shù)脂凝膠將碳纖維加固材料直接粘附于混凝土橋梁結(jié)構(gòu)易受損或受損部位的表面，加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的加固施工中，可通過(guò)單層或多層粘附，也可通過(guò)纏繞等方式對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中易受損或受損部位進(jìn)行加固處理。其加固優(yōu)勢(shì)：①保持原狀，結(jié)構(gòu)美觀。在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)加固中，碳纖維加固材料粘附在橋梁結(jié)構(gòu)所需要加固的部位，不改變橋梁結(jié)構(gòu)的形狀，不影響橋梁結(jié)構(gòu)的美觀；②自重可忽略不計(jì)。碳纖維片材重量較輕，每m2的橋梁結(jié)構(gòu)面積粘附一層厚度僅為1 mm的碳纖維片材后，其重量增加小于0.5 g，采用碳纖維材料加固修補(bǔ)后，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的永久負(fù)載量影響很小，可忽略不計(jì)；③適用在各種地理環(huán)境。調(diào)查表明：普通加固材料在水工結(jié)構(gòu)、港工結(jié)構(gòu)、給排水結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)和化工車間等處容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。而碳纖維片材化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適用于各種酸性、堿性和鹽類等地理環(huán)境。

3 碳纖維加固技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

碳纖維加固技術(shù)在我國(guó)是一項(xiàng)較新的加固技術(shù)，通過(guò)粘附快速加固橋梁結(jié)構(gòu)，適合用于橋梁結(jié)構(gòu)的加固，且在加固期間不影響橋梁的正常運(yùn)營(yíng)。碳纖維片材重量較輕，在橋梁結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)粘附，易于橋梁高空作業(yè)。

在我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施工程中，應(yīng)用加固效果較好的是綜合加固法。綜合加固法是以碳纖維加固為主，以其他方法加固干預(yù)為輔，其他方法根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)的外觀、技術(shù)狀況和加固設(shè)計(jì)要求確定。當(dāng)前，在我國(guó)以碳纖維加固為主的綜合加固法常采用裂縫封閉和裂縫灌漿等輔助方法。

目前我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)施工中采用的碳纖維片材和樹(shù)脂凝膠等加固材料，大多數(shù)均是國(guó)外進(jìn)口材料，很少產(chǎn)于國(guó)內(nèi)，且少量的國(guó)內(nèi)碳纖維加固材料的質(zhì)性、均勻度和樹(shù)脂含量等指標(biāo)上與國(guó)外進(jìn)口材料仍有很大差距。國(guó)外進(jìn)口加固材料的價(jià)位高，這在很大程度上直接影響到碳纖維加固技術(shù)在我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施中的普遍應(yīng)用。采取先進(jìn)技術(shù)和相關(guān)措施提高國(guó)內(nèi)碳纖維加固材料的質(zhì)量水平尤為重要。

在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家碳纖維材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施中具體問(wèn)題和加固特點(diǎn)，總結(jié)適合我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施中碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用指南，用于指導(dǎo)橋梁結(jié)構(gòu)施工中實(shí)際問(wèn)題。碳纖維加固技術(shù)在我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施中的普遍應(yīng)用，這需要結(jié)合我國(guó)橋梁工程的特點(diǎn)深入研究并不斷提高，將我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)提升到新的高度。

4 碳纖維加固技術(shù)在應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

在我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施中，采用碳纖維加固技術(shù)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：①在施工中，要先做好橋梁交通的封閉工作，為防止因橋梁加固施工引起的交通堵塞，可安排相關(guān)人員指揮橋梁附近的交通；②在施工中，盡量選用輕型機(jī)械設(shè)備完成橋梁路段混凝土清理工作，以最大限度地防止工字梁和微彎板等問(wèn)題的發(fā)生；③在加固前，保證現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量需加固的具體橋梁部位和長(zhǎng)度，做好加固前的準(zhǔn)備工作；④在加固中，保證碳纖維加固材料與橋梁結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，在必要時(shí)可粘附雙層碳纖維片材，達(dá)到橋梁結(jié)構(gòu)加固的良好效果；⑤在加固后，考慮碳纖維材料的后期保養(yǎng)和使用壽命，在碳纖維材料的表面涂抹一定的防護(hù)材料，如定期涂抹防曬漆防止風(fēng)干、延緩老化等。

[1] 白波.橋梁施工技術(shù)-混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的粘貼碳纖維加固技術(shù)[J].民營(yíng)科技,2014,15(7):158-159.

[2] 孫虎躍,李麗,孔超.碳纖維加固技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用[J].四川建材,2011,23(1):116-117.

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2016-05-11

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