淺談碳纖維布橋梁加固施工技術

王海軍

【摘 要】本文以筆者近幾年在嘉安高速公路應用的碳纖維布加固橋梁技術為例，歸納了碳纖維布的特性、碳纖維布的優點、碳纖維布應用范圍（公路橋涵構造物）以及碳纖維布加固橋梁后的效果等，并對碳纖維布的加固橋梁的施工技術要求及施工工序等做了一定的小結。

【關鍵詞】碳纖維布；橋梁加固；施工技術

0 引言

隨著公路橋梁使用年限的延長，交通量的逐年增加，使橋梁構造物結構表面出現不同程度的疲勞裂縫，以及施工質量控制不嚴而出現的一些結構性細微裂縫，影響到橋梁正常使用功能的發揮，進而威脅的橋梁安全。其次，我中心所管養的嘉安高速公路本身處于鹽堿土地段，沿線地質土質及地下水多呈堿性，對構造物的侵蝕比較明顯，多數構造物表面出現泛白及腐蝕現象。尤其在雨季雨水對結構表面的侵蝕進一步加重，部分構造物構件表面結晶物析出較多，表面混凝土腐蝕剝落較為嚴重，對鋼筋的腐蝕更為突出。為了防止結構表面的裂縫進一步發展，同時對已造成侵蝕的結構表面進行修復，采用碳纖維布加固技術是比較有效的防護措施。

1 碳纖維布的特性、優點及應用范圍

1.1 碳纖維布的特性

（1）碳纖維材料具有不生銹、不腐蝕，耐酸堿性能較強；

（2）耐溫度穩定性好，不受高溫、低溫凍融循環影響；

（3）碳纖維材料的性能較強，與鐵的比重比為1：5，強度比為10：1；

（4）碳纖維布有較高的抗拉能力，抗拉強度≥3400MPa。

1.2 碳纖維布的優點

（1）碳纖維材料自重較輕，不會增加加固結構的荷載；

（2）加固施工工藝簡單，施工方便快捷，不受所加固橋梁場地及構件的外形尺寸限制，施工所需設備較為輕便，進出場方便；

（3）碳纖維材料強度高，能靈活應用到抗彎、抗剪等結構部位的加固；

（4）耐酸堿腐蝕性能及溫度變化性能好。

1.3 碳纖維布公路橋涵構造物的應用范圍

（1）橋梁梁板、墩臺的結構補強，修復部位的功能恢復；

（2）橋梁梁板、墩臺的各類細小裂縫處治；

（3）河灘構造物結構部位防腐修復及功能補強。

2 碳纖維布施工技術要求

2.1 碳纖維布應選用不大于12k（1k=1000）的小絲束PAN基纖維，不得使用大絲束纖維；單層碳纖維布材的單位面積纖維質量不應低于200g/m2，也不宜高于300g/m2

2.2 橋梁加固承重結構（構件）用浸漬、粘貼纖維復合材料的膠黏劑的安全性能指標必須符合設計規范要求，不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等作為浸漬、粘貼膠黏劑

2.3 粘貼纖維復合材料用的底膠與修補膠應于浸漬、粘貼膠黏劑項匹配，其安全性能必須符合設計規范要求

2.4 碳纖維布加固受拉構件時，纖維方向應與構件受拉方向一致

2.5 碳纖維布加固時沿受力方向搭接長度不應小于100mm，多層加固時，其搭接位置應相互錯開

2.6 碳纖維布進行構件加固時，最多不宜超過3層

2.7 碳纖維布粘貼必須緊貼結構表面，變形協調，共同受力，不應出現鼓包或驟起等現象

3 碳纖維布施工工序

3.1 施工流程

放設施工線→基面處理→刷抹底膠→粘貼碳纖維布→養護→涂刷碳纖維布專用漆（封閉膠）

3.2 施工步驟

（1）清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土新鮮結構層，并用修復材料將表面修復平整；

（2）按設計要求對構件表面的裂縫進行灌縫或封閉處理；

（3）按設計文件進行施工范圍內碳纖維布粘貼的放線工作；

（4）將底膠按比例配制并攪拌均勻，用短毛滾刷均勻的涂抹在粘貼位置，靜置5—7小時，使底膠充分氧化至最佳狀態，至手觸摸不粘手，切記底膠不宜涂抹過厚，進行下一道工序；

（5）按比例將樹脂膠均勻的涂抹于粘貼面，開始粘貼碳纖維布，將碳纖維布按順序依次粘貼于工作面，并用消泡滾反復碾壓碳纖維布表面，使碳纖維布與構件表面緊密結合，無氣泡或驟起；

（6）粘貼完成后，靜置30—60分鐘，再在碳纖維布表面均勻的涂一層浸漬樹脂，涂抹浸漬樹脂時，不得使已粘貼好的碳纖維布卷起；

（7）碳纖維布粘貼完成后，養護24小時；

（8）待樹脂初期硬化后，再在碳纖維布表面再涂刷一層碳纖維布專用漆，顏色與原結構相同。

3.3 施工注意事項

（1）碳纖維布加固部位基層混凝土抗壓強度不低于C25。

（2）碳纖維布施工溫度應在5℃～35℃為宜，并應符合配套樹脂的施工溫度；如氣溫低于5℃，應使用適于低溫的特殊膠種或采取其它加溫措施，如氣溫長時間低于5℃，應暫停施工。

（3）碳纖維布為導電材料，施工時應盡量遠離電氣設備及電源，尤其是高壓電線和輸電線路。

（4）碳纖維材料及配套樹脂的原材應密封儲存，遠離火源，避免陽光直射。

（5）現場施工人員并應穿著工作服，同時佩戴防護用具，施工人員嚴禁現場吸煙。

3.4 檢驗與驗收

（1）在施工前，應首先確認碳纖維材料以及配套的樹脂類粘結材料的產品合格證、產品質量出廠檢驗報告，各項性能指標應符合設計規范要求。

（2）每道工序完成后都要進行檢查驗收，做好相關的驗收記錄，合格后方可進行下一道工序施工，否則，應進行返工處理，并將工作面重新處理至符合本道工序要求的狀態方可。

（3）碳纖維布粘貼時，檢查搭接位置處理是否得當，線型是否直順，有無扭曲現象；如多層粘貼，搭接位置是否錯開，上下層是否粘結緊密，否則，應進行返工處理，重新粘貼。

（4）碳纖維布粘貼完成后，再檢查整體質量，現場驗收以檢查評定碳纖維布與混凝土表面的粘結質量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，一回聲來判斷粘貼效果，如碳纖維布出現空鼓現象，應采取針管注膠方式進行補救，如補救效果不佳，應及時予以返工處理。最終達到符合設計規范及使用要求。

4 結束語

碳纖維布橋梁加固修補結構技術是一種新型橋梁加固技術，可廣泛應用于橋梁初期病害的防治，能有效遏制橋梁初期病害的進一步發展，恢復病害部位構件的技術性能，使橋梁使用功能達到一定程度的提高。碳纖維布具有較強的比強度、比剛度，對自然環境的溫度和濕度的改變及酸堿侵蝕的適應性較強。不會因時間的久遠而降低強度，抗疲勞性好，施工干擾少，便于施工等優點，在橋梁等混凝土結構加固中應用越來越廣泛，施工周期短，加固費用較低，且效果較好，可以有效地防止橋梁初期病害，延長橋梁使用壽命，能有效降低后期橋梁養護費用，故而是橋梁預防性養護不可或缺的一種好方法，應積極推廣應用。

【參考文獻】

[1]CECS146：2003 碳纖維材料加固混凝土結構技術規程[S].

[2]JTG/T J22—2008 公路橋梁加固設計規范[S].

[責任編輯：湯靜]