碳纖維增強復合材料加固橋梁新技術

劉 明

（賓縣農村公路管理站，黑龍江哈爾濱 150400）

碳纖維增強復合材料加固橋梁新技術

劉 明

（賓縣農村公路管理站，黑龍江哈爾濱 150400）

為了保證橋梁正常的使用，施工單位還需要做好加固工作，對碳纖維增強復合材料的加固方法進行了介紹，希望對相關施工單位提供一定可借鑒經驗。

碳纖維；復合材料；加固；橋梁；技術

1　橋梁加固方法

1.1粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固在橋梁加固工程中有著廣泛的應用，當橋梁的承載能力無法滿足實際的承載要求時，多是因為鋼筋出現了嚴重的腐蝕情況，在主梁上會出現橫向的裂縫，增加了安全隱患。施工人員需要采用錨栓或者粘結劑對裂縫進行處理，先將鋼板錨固在混凝土結構中承載拉力較弱的地方，然后將鋼板與橋梁結構粘合起來，形成一種新的結構，并分擔一部分受力，增加橋梁的承載能力。

1.2增加截面加固法

增加截面主要是應用在橋梁梁柱結構部分，當梁柱的強度、剛度以及穩定性出現不足后，需要增加梁柱的抗裂性能，施工人員需要在截面位置增加鋼筋的數量，并在混凝土截面增加配主筋，這會增加柱的截面，也會增加其承載能力。增加截面的方法主要是為了提高橋梁梁柱的承載能力。

1.3體外預應力加固法

體外預應力加固法在鋼筋混凝土加固中應用比較多，當混凝土梁或者鋼筋板出現預應力不足的問題后，需要借助體外預加力，這可以有效的減輕橋梁的自重。有時施工人員也會直接卸載自重力，從而達到提高橋梁承載力度的作用。橋梁自重力較小的情況下，可以嘗試改變原始結構的受力狀態，這種施工方式還可以節省墩臺的加固。采用預應力加固的方式，可以達到橋梁臨時加固的效果，從而實現提高橋梁的承載能力的作用。

2　碳纖維加固技術

2.1碳纖維的性能

在對碳纖維的性能進行分析時，首先需要了解碳纖維的力學性能，在橋梁加固工程中，應用比較多的是高模量碳纖維，其有著較強的拉伸模量，而且還有較長的伸縮效率。高強度的碳纖維也有著廣泛的應用，其拉伸強度一般可以達到3 000 MPa，最大可以拉伸到4 000 MPa。中等模量材料的拉伸強度可以達到200～300 MPa，在橋梁加固工程中，這些拉伸強度較好的材料發揮著重要的作用，按照拉伸強度的大小可以將這些材料分為不同的級別，其中應用最廣的三類纖維材料為：碳纖維、玻璃纖維以及芳綸纖維，在復合材料加固中應用比較多的還有單向纖維片材與雙向纖維片材。

2.2加固用碳纖維的力學性能指標

在對橋梁進行加固時，需要根據加固的部位選擇適合的材料，碳纖維片材在應用前還要根據國家相關指標對其力學性能進行測定，保證材料的各項指標達到要求。碳纖維片材主要力學性能指標見表1。

表1　碳纖維片材主要力學性能指標

碳纖維有著多種類型，不同類型的材料也有著不同的性能，在對這些性能進行整理后發現很多應力關系式具有相容的特點，而且受力的性能是一種不斷上升的關系，這也是碳纖維材料的一大特性。碳纖維復合材料屬于復合型材料，而鋼筋是一種具有延性的材料，在對鋼筋混凝土進行加固時，需要考慮脆性對橋梁的影響。鋼筋混凝土以及纖維復合材料都是橋梁的重要組成部分，但是二者具有較大的區別，纖維復合材料的性能會限制混凝土材料性能的發揮，而且FRP材料的性能會限制應力的分布，在橋梁加固工程的方案設計中，不能直接采用鋼筋替換的方式，應結合FRP材料的脆性特征，對施工的方式進行改良，這樣才能保證施工的質量。

2.3粘結材料的性能

橋梁加固會用到大量的碳纖維，在選擇粘結材料時，常用的有：底層樹脂、整平材料、粘貼樹脂等，為了保證加固的效果，應了解不同材料的特性以及適用范圍，比如，底層樹脂材料，其一般是用于增加混凝土表面層，增加混凝土其碳材料的粘合度；粘貼碳纖維布是一種常用的粘結材料，其可以保證碳纖維與混凝土充分的粘結在一起，可以形成一種整體的承載結構，從而提高橋梁的承載能力。樹脂是一種FRP復合材料，其也經常被用作與混凝土的粘合，在實際應用中受到了橋梁建設行業的廣泛關注，是一種具有良好發展潛力的材料。

3　碳纖維復合材料加固施工工藝

碳纖維增強復合材料加固橋梁是一種新型的施工技術，其在橋梁建設行業有著廣泛的應用，而且在實際應用中也收到了良好的效果。碳纖維復合材料有著自身的特性，其施工工藝比較繁瑣，而且施工環節比較多，施工人員一定要高度重視加固工作，還要靈活掌握加固技術，了解碳纖維材料的特性，保證材料的參數達到相關標準。碳纖維復合材料主要是與混凝土粘合在一起，而且粘合的越牢固，則抗變形能力越強，由于邊界條件存在較大的差異，所以，施工人員還需要考慮多方面因素，這樣才能比較影響加固的效果。在具體施工的過程中，施工人員需要按照一定工藝流程進行操作：首先，做好施工前的準備工作，結合施工場地的實際情況，對施工圖紙進行仔細閱讀，然后設計出合理的施工方案，還要做好碳纖維與樹脂材料的準備工作，在將材料運輸到現場后，要做好儲存工作，避免材料的性能受到影響。其次，還要對橋梁表面進行清理，主要是對橋面蜂窩、裂縫等部位進行清掃，對橋梁表面混凝土構造層進行修復，做好裂縫的封閉處理工作，對混凝土表面粘貼的油污進行清除，并且保證凝結完成后再進行加固，再次，施工人員要做好找平處理，首先需要對樹脂進行配置，然后用滾筒刷將樹脂涂抹在橋梁底部，等到樹脂干燥會再進行后續施工。施工人員還要對混凝土表面凹凸不平的位置進行抹平處理。要對粘貼碳纖維布材進行裁剪，保證裁剪后的大小符合樹脂涂抹的要求。在對橋梁包面進行涂抹時，不但要保證涂抹的均勻性，還要保證粘貼的整齊性，保證美觀效果。在對材料進行粘貼時，還要用手輕輕的按壓，或者用滾筒進行來回碾壓，這樣做主要是為了排出氣泡，在按壓以及滾壓的過程中要主要不能對纖維布進行破壞。最后進行表面防護，需要按照相關的規定進行表面防護處理，保證各個部分都要全部黏貼。

［1］ 李敬樹.嵌入碳棒法加固橋梁的疲勞特性［J］.黑龍江交通科技，2011，（10）.

［2］ 孫靜.低預應力碳纖維布加固混凝土梁橋的關鍵技術研究［D］.河北工業大學，2014.

［3］ 張俊平.碳纖維布維修加固橋梁應用［J］.交通世界（建養.機械），2012，（Z1）.

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1008-3383（2016）10-0123-02

2016-04-11