碳纖維及芳綸纖維在橋梁加固中的推廣應用

馬繼超

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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碳纖維及芳綸纖維在橋梁加固中的推廣應用

馬繼超

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

隨著社會的發展以及城市化進程的加快，城市的交通網絡建設已經稱為城市化進程推進的主要阻力之一，由于道路建設總里程數與國民的需要不成比例，使得近幾年橋梁與道路的建設正在飛速進行。在橋梁的建設過程中，將其很好的固定可以有效的增加其使用年限。現根據自身多年的工作經驗對碳纖維纖維材料性能，補強技術在橋梁結構加固中的應用及施工工藝進行了詳細的介紹。

碳纖維；碳纖維補強技術；發展；固定

1 碳纖維片的主要性能

(1)碳纖維片具有良好的機械性能。在一般情況下高強度的碳纖維片可以大幅度增加鋼筋屈服荷載，從而有效的降低了鋼筋內部的消力，在工程中使用高模量的纖維片可以減少纖維片的使用量。

(2)碳纖維片材質具有良好的耐久性。經過進行相關的工程試驗，得知碳纖維片的強度在半個世紀內均不會發生明顯的變化，具有較強的穩定性。同時對環氧樹脂粘接料進行抗核輻射試驗，最終試驗結果證實環氧樹脂粘接料可以承受核輻射達20年之久，對經過核輻射試驗的環氧樹脂粘接料進行紅外線分光法檢測，得出環氧樹脂內部結構完整無損傷。

2 在進行橋梁碳纖維加固施工過程中的使用

(1)碳纖維在加固過程中的具體使用。抗彎拉補強。根據橋梁的設計指標在懸臂板梁支座的靠上部位，順著受力的方向進行纖維片的粘貼，依據施工現場的實際情況確定粘貼碳纖維片的層數，如果在施工需要較強的加固補強效果，則應在施工中使用高彈性模量的碳纖維片。碳纖維片補強加固的主要原理是碳纖維的彈性模量大于鋼筋的彈性模量，所以在受力時延伸比鋼筋小可以有效的分擔鋼筋的受力。

(2)中心受壓補強。為提高建筑建構中心位置的抗壓能力，可以使用碳纖維對建筑結構的中部進行環抱處理，從而使混凝土的約束得到增強。

(3)偏心受壓構件。為增強構件的強度，使用碳纖維片對構件受彎拉的側面按照柱縱向的方位進行粘補。

3 碳纖維片補強的施工順序

(1)首先要對混凝土構件的表面進行相應的處理。在處理的過程中主要處理以下幾個方面：①將混凝土表面疏松、脆裂的部分進行完全清除，要求做到混凝土表面堅實，將鋼筋露出；②在清理露出鋼筋銹塊時，要對有銹的部位進行除銹處理，隨后進行防銹處理；③如果混凝土表面的裂縫在0.02 cm以內，使用環氧樹脂涂抹進行封閉處理，如果混凝土表面的寬度大于0.02 cm，就要使用關環氧樹脂的方法進行處理；④如果混凝土表面出現殘缺現象則使用等級高于原有混凝土的砂漿等進行修補，同時要徹底清除混凝圖表面的劣化層、浮漿等，要確保被修補部分的絕對干凈。

(2)除底層界面劑。在已經處理合格的干凈混凝土表面涂抹環氧樹脂底層物料，這樣可以確保底層環氧樹脂滲入到混凝土中，使其粘結力得到顯著的增加。

(3)對構件表面的殘缺部分進行修補。在底層涂刷環氧樹脂底層物質，這樣可以使底層環氧樹脂物料滲入進混凝土中，以使得粘結力增加。

(4)對修補部位的養護。在對需要修補加固的部位進行碳纖維片粘貼后，要根據當時天氣的狀況以及溫度情況，對修補部位進行一段時間的養護，一般為7～14 d。

(5)對修補部位進行相應的涂刷。在修補作業完成后，需要在碳纖維片的表面進行相應功能顏色的涂刷，從而增強修補加固效果。

4 芳綸纖維加固施工工藝流程

(1)將施工中所能用到的材料運送到施工地點。在進行芳綸纖維加固施工的過程中一般會用到以下材料：芳綸纖維、浸漬樹脂以及底膠等。

(2)由于芳綸纖維具有強度高、質量輕、優秀的抗沖擊表現、較強的抗腐蝕性、不導電等特性，使其在加固修補中有著重要的應用。在施工的過程中所用到的材料是由芳綸纖維按同一方向排列編織程的芳綸纖維布。

(3)使用浸漬樹脂對芳綸纖維進行浸透。經過浸透后的芳綸纖維會組合成板狀的整體，并且具有高強度，將其粘貼在混凝土的表面。在正常的情況下用浸透芳綸纖維的樹脂屬于環氧樹脂大類中的一種，是由在常溫裂化主劑與硬化劑所組成的混合物。在一般的情況下放在具有良好通風條件、無光照、無水干凈的地方進行保存。

5 芳綸纖維布的粘貼作業

(1)打墨線：按照粘貼芳綸纖維布的具體要求，在墩柱的表面劃出芳綸纖維粘貼的標準線。

(2)對混凝土表面進行檢測。在進行檢測的過程中主要查看底膠的表面是否有水分以及灰塵的存在，若存在要及時進行清除。通過指觸的方法對底膠含有的有機溶劑進行干燥性檢測，如果發現有機溶劑不干燥，要通過升溫的辦法使底膠快速硬化。

(3)對浸漬樹脂進行攪拌。按照相應的攪拌比例將浸漬樹脂的主劑以及硬化劑置于拌和的容器中，由人工按同一方向進行均勻拌和，在拌和均勻后，樹脂中會有很多氣泡出現，應該等到氣泡減少到合適的時候再進行應用。

(4)將底層的浸漬樹脂涂抹到相應的位置。按照相關的樹脂使用標準將浸漬樹脂均勻的刷在需要的混凝土表面。

(5)進行芳綸纖維布的粘貼作業。按照相關的圖紙對芳綸纖維布進行粘貼，在粘貼的過程中應注意觀察是否有氣泡以及其他的殘留物，并用工具對芳綸纖維布進行滾壓，以保證其與混凝土貼合緊密。

(6)進行涂刷外層浸漬樹脂。當芳綸纖維被底層樹脂浸透以后，在其外面還要刷一層樹脂，要沿著芳綸纖維布的編織方向進行均勻的刷涂，在刷涂的同時要對氣泡進行完全的清除，最終讓芳綸纖維布與里外樹脂結合為一個整體。

(7)對已經處理過的部分進行養護。

6 結 語

隨著我國道路交通網絡的逐漸成型，早期建成的公路已經逐步進入維護改建的階段，并且有很多正在使用中的主要橋梁需要進行修補擴建，從而滿足社會發展，車輛增加的客觀條件。碳纖維因其特點突出，施工難度不高、并且堅固耐用受到各施工隊伍的廣泛認可。為了使碳纖維在今后的道路建設修補方面發揮出更大的優勢，我們只有在施工的過程中不斷積累經驗不斷的進行探索，才能使碳纖維更好的服務于我們的生活。

2016-02-29

U445.1

C

1008-3383(2016)12-0168-02