运用碳纤维加固桥梁的工艺

运用碳纤维加固桥梁的工艺

 张英 黄卫华 (1、江西省南昌市公路管理局，江西南昌330013 2、江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西南昌330013) 摘要：碳纤维结构补强技术，是钢筋砼结构体外补强的一种新技术，在国外已经成熟并得到广泛认同。主要讲述碳纤维在我国桥梁补强技术上的应用，并着重介绍碳纤维施工工艺及注意事项。 

关键词：碳纤维；结构；补强；施工 

1前言 桥梁是公路的重要组成部分，随着交通运输量大幅度提高，行车密度及车辆载重越来越大，跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性 与日俱增。我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀借道 灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重，已需要大量的资金 和技术来维护或改建，已成为迫切需要解决的问题。解决桥梁加固中存 在的问题，运用方法对旧桥进行维修加固，提高承载能力，确保交通运输安全是目前乃至今后面临的主要任务。

 2公路桥梁加固的重要性 

2．1在公路桥梁使用期间内，任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的 桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋偏小，钢 筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建 在大地上的特殊产品，不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度 变化等)，而且还受到使用环境的影响，难以避免产生损坏现象。这使桥 梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。

 2-2从经济上分析，桥梁加固可以节省大量投资，收到良好的社会 经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施，不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用；而且对现有交通运输影响有的甚至可以 在不中断交通的情况下完成，早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害。同时也恢复和提高了 旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运 输的需求。

 2.3同时桥梁的改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和 服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析， 旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人 的需求以不损害后代人满足需求的能力，使经济、社会、资源和环境保 护协调发展。

 3碳纤维加固补强的施工工艺

 3．1根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理。将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢 筋是否有锈蚀，并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残 缺部分进行修补复原；裂缝修补。缝宽小于0．2mm的裂缝，用环氧树脂 进行表面涂刷密封；大于0．2mm的裂缝用环氧树脂灌缝；将构件表面凸 出部分濮板的段差等)打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把 棱角磨成半径大于30ram的圆角；清洗打磨过的构件表面，并使其充分 干燥。

 3．2底层涂刷 层涂料具有较强的渗透 ，可渗入砼表面内)。把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器 拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准；用滚筒刷均匀的涂刷 底层涂料；底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光；注意在 气温小于5 c，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能 而无可靠保证措施时，均不得施工。 

3．3环氧腻子对构件表面残缺的修补。构件表面凹陷部位应用环氧 腻子填平，修复至表面平整；内角假差、起拱等厦用环氧腻子填补使之 平顺。

 3．4贴碳纤维片。为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁 切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸 切断纤维片，每段长度一般不超过6cm；碳纤维接头必须搭接10cm以 上，横向不需搭接；按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀 地涂刷黏结树脂，称为下涂；贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要 有空气，可用罗拉沿着纤维方向存碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳 纤维中。 

3．5养护。粘贴碳纤维片后，需自然养护24 h达到初期固化，并保 证固化期间不受干扰。

 3．6涂装。根据需要可在树脂固化后加同补强构件表面，涂刷耐火 涂层和色彩。 

4碳纤维f片材)加固处理要点 一158 在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支顶措施，然后按以下施工工序进行加固施工。 

4.1破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂 窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。 

4.2按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行 灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15ram。利用打磨机将 其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净， 使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕 构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧 半径不应小于20 him。

 4.3涂刷底层树脂：用专用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表 面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。

 4.4找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。 

4.5粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的 部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分 浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待 纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如超过60rain，则应等 12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。

 4.6在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 

4.7必要时进行表面防护~XOI-观处理。

 5注意事项

 5．1碳纤维片材选择注意事项。碳纤维片材的编织均匀性，将直接 影响加固质量。碳纤维束只有分布排列均匀，加工成复合材料后才能起 到整体均匀受力的作用，若材质的均匀性不好，则构件受力后到之纤维 片拒不受力不均，使碳纤维补强的效果不能充分发挥出来。因此，选择 均匀性较好的碳纤维片材，是加固质量的关键。

 5．2碳纤维(片材)粘贴注意事项。在表面处理和粘贴碳纤维片材前， 应按加固设计部位放线定位。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维片材，裁剪 后的织物宽度不宜小于150ram且不应小于100mm。 将碳纤维片材表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层碳 纤维片材两面均应擦拭干净。擦拭干净的碳纤维片材应立即涂刷粘结 树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2ram。将涂有粘结树脂的碳纤 维片材用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡胶滚筒顺纤维片材方向均匀 平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴碳纤维时， 两片之间孑L隙应不小于5ram。需粘贴两层碳纤维片材时，可连续粘贴。 如不能连续粘贴，则再开始前应x,J)E层碳纤维片材重新做好清洁工作。 施工宜在5℃ 以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使 用温度。当环境温度低于5ocg~，应使用适用于低温的配套树脂或采用 升温处理措施。施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响，其粘贴 部位混凝土的含水率不应大于4％。树脂配制时应按产品使用说明规定 的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内 不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严 格控制使用时间。为了保证粘贴的质量，不同季节、不同温度条件下，应 使用不同型号的粘贴树脂，这样才能对树脂施工的可操作时间和固化 时间进行有效控制。 6结束语 随着我国高等级公路的迅速发展，高速公路桥梁通车里程也在不 断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提 高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维加固补强技术。

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