探討碳纖維加固技術在危橋改造中的應用

丁海量

【摘要】在我國現有的橋梁工程當中，由于部分橋梁使用年限過長，設計荷載低，再加上交通流量日益增加，橋梁安全運行存在較大的安全隱患，因此必須要通過有效的加固處理技術來提高橋梁結構的承載力和穩(wěn)定性。本文重點針對危橋改造工作展開了分析和研究，同時提出了碳纖維加固技術的具體應用方法，有效提高橋梁工程結構的整體安全性和穩(wěn)定性。

【關鍵詞】碳纖維;加固;改造

現階段，隨著我國基礎交通設施建設速度不斷加快，大量公路橋梁工程被不斷建設起來，推動了我國國民經濟的快速發(fā)展。但是由于交通運輸產業(yè)的發(fā)展速度不斷提升，很多大型的運輸車輛不斷增加，經常會出現各種超載超限問題，影響到了公路橋梁工程的整體安全性和穩(wěn)定性。依照相關工作人員的調查分析，可以得出我國現有的危橋數量正在不斷上漲，這些橋梁由于使用年限較長，很多設計荷載和結構的穩(wěn)定性無法滿足現有的交通運輸量的服務要求，并且一些大型的超載車輛會直接加大橋梁結構的損壞程度，甚至會造成橋梁整體倒塌等事故。有關部門針對這一問題加以了高度重視，并且有效運用碳纖維加固技術，來對危橋工程進行有效的加固和改造，不斷提高橋梁結構的整體穩(wěn)定性，保證人們的日常出行安全，同時也對推動交通運輸產業(yè)的長遠穩(wěn)定發(fā)展打下了良好的基礎。

1、碳纖維加固方案中的特性分析

（1）在碳纖維加固技術的應用過程中，主要是使用碳纖維布，這種材料屬于一種復合型材料，不存在屈服點或者是塑性區(qū)域，因此該材料的使用強度較高質量較輕，同時具有良好的耐腐蝕和耐疲勞性等方面的優(yōu)勢，所表現出的物理特性非常明顯

（2）粘貼碳纖維布材料可以對橋梁工程結構，形成良好的約束力和應力作用效果，因此在一些橋梁支撐構件的加固施工過程中，通過碳纖維材料的有效使用，有效提高了橋梁結構的極限承載力，保證了橋梁結構的整體安全性和穩(wěn)定性。

（3）碳纖維部的抗拉強度通常為3500MPa，彈性模量為235×10MPa，厚度范圍在0.12～0.45mm。粘貼碳纖維布在具體的加固施工中，操作流程比較簡便、工作周期較短，表現出了良好的施工經濟效益。

2、工程實例分析

針對我國湖南省一處橋梁工程展開了分析和研究，該橋梁工程經過長時間的使用之后，整體的結構穩(wěn)定性下降屬于危橋類型。該橋梁工程下半部分通過片石混凝土作為擴大基礎橋墩作為現澆實心混凝土，相關工作人員針對該橋梁結構進行檢查過程中發(fā)現，橋梁的空心板底部出現了縱向裂縫問題，裂縫的寬度范圍在0.2～0.4mm，并且橋梁的底部出現了多處混凝土塊脫落、鋼筋漏出以及產生銹蝕和滲水等問題。因此，相關工作單位決定對該橋梁進行有效的加固處理，采取了粘貼碳纖維加固技術來進行施工，有效提高整個橋梁工程結構的穩(wěn)定性，具體如圖1所示：

2.1基面施工

在基礎面的處理工作中，首先需要清除空心板以上產生脫落的混凝土層，可以使用砂輪機對表面來進行徹底的清理和打磨，同時需要將產生錯位和突出的部分進行充分磨平，轉角的部位需要使用豆角來進行處理，然后使用鋼絲刷將其表面出現松散的浮渣油污等進行徹底的清理，最后使用無水酒精對表面進行最后清理。清潔完成之后的混凝土表面需要保證充分的整潔和干燥，通過工作人員驗收合格之后才可以進行后續(xù)的工程施工。

2.2裂縫修復

該工程橋梁的底部出現0.2～0.4mm寬度范圍的裂縫問題，因此，必須要進行修復處理，工作單位通過實地考察之后，決定使用環(huán)氧樹脂灌縫處理的方法。在正式開始修復之前，將破損的位置進行徹底的清理，然后對產生銹蝕的鋼筋進行打磨，通過使用環(huán)氧樹脂材料直接灌注到裂縫內部，因為橋梁的空心板底部出現凹凸不平的現象，因此需要對底部區(qū)域進行找平處理，對突出的部分使用砂輪來進行有效的打磨，同時使用TE材料來進行后續(xù)的找平工作，保證底部平面的平整程度。

2.3涂刷底膠

在基層涂刷膠水之前需要依照產品的具體使用標準以及施工工藝要求，有效配置底層的樹脂膠，在施工過程中必須要對施工的時間、材料的使用量進行嚴格的控制，正常情況下在材料的配置過程中，需要以半小時作為一個時間單位，將涂刷材料一次性用完，如果超過時間不能繼續(xù)進行使用必須要重新進行配置，有效保證材料的使用性能。在膠體的涂刷工作中需要保證橫直均勻進行涂刷。為了有效保證底部刷膠的質量，在第一層涂膠刷完之后，需要等到自然風干之后再進行第二層的底膠涂刷，第二層底膠涂擦干燥完成之后，需要使用碳纖維布來進行后續(xù)的粘貼工作。

2.4粘貼碳纖維布

依照施工面的具體棉結大小，在粘貼布的表面上劃出對應的粘貼位置，依照橋梁空心板的具體看度大小，確定纖維布粘貼過程中的具體尺寸。該地區(qū)的橋梁工程結構的橋面寬度為6m，人行橫道的寬度為1.5×2，單孔的跨徑大小為20m。在具體的下料粘貼工作中必須要考慮到塔接的具體長度和寬度大小，在每一段的長度大小上不能超過6m，通過5m作為基礎的單位，并且在此基礎之上在延長15cm的延展寬度，最終的下料長度大小設定為515m，施工寬度大小為100cm，如圖2所示，具體的用料數量以當天的施工量作為標準。在碳纖維部的剪裁工作中，為了有效防止碳纖維部受到不良的損傷，需要在預先的設定位置上來進行剪切，需要從正中間位置開始操作，有效防止碳纖維部出現斷頭或者是脫絲等問題。

碳纖維布的粘貼工作中需要將樹脂膠的主劑和固化劑，依照產品的配合比例來進行混合，裝入到指定的容器當中進行充分攪拌，然后使用滾筒在施工面上進行均勻涂刷。同時還需要依照工程的具體施工要求，對施工區(qū)域表面的粗糙程度進行有效的判斷。用滾筒直接將粘膠涂刷在混凝土構架的表面，使用壓板去除多余的氣泡，如果出現空隙需要及時的進行抹平。

2.5碳纖維布養(yǎng)護工作處理

碳纖維布粘貼完成之后的90分鐘，需要使用滾筒來均勻涂刷樹脂。在樹脂材料的使用量上需要進行有效的控制，在涂刷過程中如果發(fā)現碳纖維布的表面出現空鼓等問題需要及時的進行修復。碳纖維布在暫停完成之后的24小時，才可以達到初步的固化效果，在此期間不能受到外部環(huán)境因素的干擾，包含溫度雨水等。樹脂材料在固化過程中會直接受到外部環(huán)境氣溫的影響，當氣溫較低的情況下需要使用低溫固化樹脂來進行施工。最佳的溫度條件需要控制在10℃以上，固化的具體時間需要在1～2周范圍內才可以完全固化，在此過程中需要充分做好相關的防護工作措施，要有效避免粘貼完成之后的碳纖維部受到外物剮蹭或者是沖擊等影響。

結語：

綜上所述，碳纖維加固技術在危橋改造工作中的運用效果非常明顯，可以有效提高橋梁工程結構的整體穩(wěn)定性，并且在施工過程中的整個操作流程相對比較簡單，降低了施工人員的勞動強度，整體的施工經濟效益非常明顯，在未來的發(fā)展過程中將會有更加廣泛的應用。

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