復合碳纖維網格加固技術在橋梁維修工程中的應用

孫長亮

（泰盾（大連）科技發展有限公司，遼寧 大連 116023）

一、引言

橋梁在長期的運營過程中，由于車輛的荷載作用、碳化作用及氯離子的侵蝕作用，導致很多橋梁形成大量的裂縫，有的橋梁會形成密布的網狀裂縫，還有的砼由于碳化作用表面掉渣、露筋，這些部位如不及時的修復加固，長期發展下去，潮濕空氣會進入砼內部，腐蝕鋼筋，影響結構的耐久性，使橋梁結構未達到使用年限就提早破壞。

橋梁加固維修常用的方法有粘鋼板加固法、增大截面加固法、預應力碳纖維板加固法、碳纖維布粘貼加固法、復合碳纖維網格加固法。

二、復合碳纖維網格在橋梁維修工程中的選用

（一）工程概況

復合碳纖維網格的實際應用以大連馮店橋維修工程為例。大連馮店橋位于蓋亮線，橋梁全長54.67 米，橋梁全寬28.5 米，橋梁上部結構為無翼緣空心板。經檢測中心檢測發現馮店橋梁板密集橫縫、板底保護層薄、墩柱密集豎向裂縫、混凝土結構表面出現大面積網狀裂縫等結構整體病害。本次設計維修方案僅針對橋梁檢測時存在表觀病害進行耐久性維修，阻止病害進一步發展對構件造成損傷，不對橋梁結構或構件進行加固，不提高原結構或構件承載能力。

（二）方案對比

1.灌縫修補方案是一種傳統的修復方式，有其優越性，也有不足之處，修補完的裂縫全是深顏色的修補痕跡，表觀差。并且環氧樹脂灌縫膠是剛性的，耐老化性差，僅針對裂縫進行修補封閉，砼保護層過薄的問題無法解決，所以大面積裂縫的時候不建議單獨使用。

2.碳纖維布加固方式是用環氧樹脂膠將碳纖維布粘貼到砼基面上，由于不占空間，所以很受歡迎。但該加固方式對基面要求較高，砼基面必須平整，干燥（濕度小于4%），一些施工隊伍操作水平有限，所以發生過多次加固后的橋梁碳纖維布脫落現象。并且由于碳纖維布加固方式的防火性能差，需要在加固后做防火涂料才可以使用，所以該加固方式有一定的缺陷。

3.碳纖維網格加固系統是一種創新的加固系統，是使用碳纖維網格和配套聚合物砂漿對結構進行加固的方法。TCXW 碳纖維網格是采用T700 碳纖維絲束編織成的網格布，再將網格布浸漬于樹脂中，進行多道涂層工藝，最后用專用設備烘干而成的格柵狀網格。網格專用聚合物砂漿是由特種水泥、膠粉、抗裂纖維、引氣劑等多種添加劑制成的。TCXW 碳纖維網格與T-SM 噴射聚合物砂漿配套使用，砂漿中的活性成分與碳纖維網格涂層具有良好的匹配性，保證碳纖維網格與砂漿之間有足夠的握裹力和錨固力。

碳纖維網格復合加固系統優勢比較明顯，砂漿為無機材料，內部填加抗裂纖維、膠粉等，經改性后，砂漿抗裂性極佳，與砼粘結性好，粘接強度≥1.2Mpa,砂漿強度50Mpa以上，對于碳纖維網格起到了很好的錨固作用。整個系統厚度為1.5-2 厘米，不會過多增加原結構自重，防火時效可達到1-1.5 小時，很好地彌補了粘貼碳纖維布的不足之處。碳纖維抗拉強度≥3500Mpa，斷裂伸長率≥1.5%，所以材料破壞有一定的延性，不會脆性破壞。碳纖維網格復合加固系統通常是在橋梁結構整體涂抹，加固后的橋梁整體美觀。

因此，大連馮店橋維修工程全橋采用了碳纖維網格復合加固系統進行整體維修。

三、碳纖維網格加固工法施工工藝分析

（一）施工工藝操作流程

（二）施工質量控制措施

1.基面處理

將砼基層用鑿毛機進行鑿毛處理，用高壓氣泵將加固面上的浮塵、浮渣清理干凈。在噴涂聚合物砂漿之前，應提前6 小時對被加固構件表面進行噴水養護，并晾至構件表面潮濕且無明水。

2.聚合物砂漿施工

（1）配制：按照產品說明進行砂漿的配制

①用小型砂漿攪拌機進行攪拌，攪拌約3～5 分鐘至均勻，然后倒入灰桶備用。

②當采用人工抹灰工藝時，一次拌和的砂漿不宜過多。可將適量的材料倒入小鐵桶中進行攪拌，以10-20 公斤為宜，以免造成不必要的浪費，砂漿存放時間不得超過20-30 分鐘（20℃）。

（2）底層聚合物砂漿的施工

在砼上抹上新舊砼結合界面膠。在界面劑凝固前噴涂第一層聚合物砂漿。調節手輪，使泵送壓力達到10～15bar，打開噴槍口的壓縮空氣開關，將砂漿均勻噴涂在被加固表面(噴涂厚度約0.5-1cm)。

3.碳纖維網格安裝及鋪貼

碳纖維網格下料：應按照設計說明和具體部位尺寸進行碳纖維網格下料。

安裝：將碳纖維網格從一側迅速向另一側鋪貼，并輕輕按壓入砂漿中，以不下垂為宜。（網片需要搭接時，搭接長度不應小于150mm，且不應位于受力最大位置）。

4.后續聚合物砂漿的噴涂：

后續噴涂應在底涂砂漿初凝后進行，達到設計厚度，并用抹子抹平、壓實、收光。

5.聚合物砂漿抹灰范圍

應比設計抹灰范圍邊緣外擴尺寸不小于15 毫米。

6.碳纖維網格保護層厚度

碳纖維網格保護層厚度不應小于15 毫米。

7.養護

常溫下，聚合物砂漿施工完畢6 小時內，應采取可靠保濕養護措施，養護時間不少于7 天，并應滿足產品使用說明規定的時間。

四、結語

在大連馮店橋維修工程中采用了碳纖維網格加固維修方案，施工易操作，加固效果好，施工以后表面效果美觀，該種工法在橋梁維修工程中有很大的推廣應用價值。