（福建省建筑科学研究院 福建 福州 350025）

探讨碳纤维布在桥梁加固工程中的应用

黄建辉

（福建省建筑科学研究院 福建 福州 350025）

碳纤维布以其具有高强度、耐腐蚀、抗老化、施工简便等优异性能，目前在桥梁、隧道、混凝土结构的修复、加固、补强方面的应用得到广泛推广。讨论碳纤维布在桥梁工程中应用的问题，介绍桥梁加固中运用碳纤维布的几种方法，并以工程实例来介绍碳纤维布的应用。

碳纤维布；桥梁加固工程；施工工艺；

近年来，随着国家经济、科技的不断发展，桥梁加固技术越来越受关注。特别是随着总体交通运输量的迅速增大，众多桥梁已出现很多的缺陷，比如梁体裂缝、空鼓、空洞、掉块、露筋、支座缺陷。 所以，如何采取既经济又有效的加固方案，使其达到桥梁设计规范及要求，是所有桥梁养护管理人员必须面对的一道难题。而碳纤维布正是因其所具有的高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀及施工简便等许多特点，给桥梁加固技术带来了新的动力。

1 碳纤维布的主要特点

碳纤维布是新型的高强加固材料, 最早在航空航天等高科技领域有广泛应用,近年来在建筑工程也得到认可和应用。, 碳纤维布具有如下一些特点:

1.1 材料自重轻，厚度小，约 300 g/m2 ，加固后基本不增加结构自重及厚度；具有良好的柔韧性，易于裁剪，适用各种构件表面。

1.2 强度极高， 抗拉强度会达到 3000MPa～4000MPa，抗拉强度约为普通钢材的 10~15 倍，抗疲劳能力突出。

1.3 加固后能适用于酸碱化学腐蚀等各种恶劣环境，很大提高结构的耐腐蚀性和耐久性。

1.4 施工便捷，不用预加工，便于操作，施工时基本不影响建筑的正常使用。

1.5 施工工期短。

2 碳纤维布粘贴施工工艺

2.1工艺材料的准备

2.1.1 碳纤维布

严格按照施工合同、施工工艺要求以及技术规范选定碳纤维布的型号、规格。

2.1.2 粘接剂

粘贴碳纤维布的粘接剂（一般选用环氧树脂 ）包括底胶、找平胶 、浸渍胶。1）底胶：用于混凝土表面的处理。利用底胶的渗透作用，形成一个硬化层使混凝土表面有利于找平胶和粘帖胶的粘结2）找平胶：涂刷找平胶，使不平整的混凝土表面达到平整，以使碳纤维布能够平直的粘贴在混凝土表面。3）浸渍胶：将碳纤维布粘结在混凝土表面使碳纤维与被加固结构形成受力整休，共同起到承重和抗拉作用。

2.2施工流程

施工准备 → 砼底层处理→刷底胶→用找平胶整平→涂浸渍胶→ 粘贴碳纤维布→ 涂浸润胶→养护固化。

2.3施工工艺

2.3.1 底层处理

2.3.1.1 对混凝土表面的劣化部分进行清除, 并清洗打磨，待表面干燥后，用环氧砂浆修补凹凸部位。用砂纸打磨毛刺。手触摸感觉干燥后，方能进入下一工序。

2.3.1.2 粘帖处如果是阳角要打磨成圆弧状，如果是阴角应填补成圆弧倒角，圆弧半径不应小于25mm。

2.3.1.3 对裂缝进行灌缝或封闭处理。

2.3.2 涂刷底胶

2.3.2.1 配制底胶。

2.3.2.2 将底胶涂抹在混凝土表面，用笔刷和橡皮刮刀反复涂抹，使底胶均匀充分地粘附在混凝土表面，并浸入混凝土。

2.3.3

2.3.3.1 配制找平胶。

2.3.3.2 用找平胶修补表面凹陷部分。

2.3.3.3 转角处应用找平胶修复成光滑的圆弧形，半径不小于20mm。

2.3.3.4 找平胶干燥后进入下一道工序。

2.3.4 粘贴碳纤维布

2.3.4.1 按设计尺寸裁剪碳纤维布，应保持碳纤维布表面的干净。

2.3.4.2 配制浸渍胶：根据碳纤维布数量确定浸渍胶的量，按比例将A、B两组分胶均匀的搅拌。每次搅拌的胶超时不可使用，每次配胶控制在2公斤以内。

2.3.4.3 粘贴碳纤维要从跨中向两侧进行，用毛刷将浸渍胶均匀地涂抹在砼表面，然后将碳纤维布敷设在浸渍胶层上。用橡胶滚或橡胶刮刀，沿纤维方向用力滚压或刮平，要特别注意不能来回滚压、刮平，应沿一个方向滚压、刮平，排除气泡和多余的胶液，使碳纤维布充分浸渍并与砼表面牢固结合，注意操作时不要损伤碳纤维布。

2.3.5 在碳纤维布表面均匀涂刷浸渍胶，用滚筒或橡胶刮刀滚压、抹平，使浸渍胶充分渗透碳纤维布。

2.3.6 养护和固化

2.3.6.1 施工后要防止雨淋或受潮，应注意保护施工面。

2.3.6.2 在常温下养护、固化，当20℃以上时，一天可固化，具有一定强度，3-5天可受力，如果低于15℃时，10-15天才可受力。如有需要也可使用红外线加温，保持温度在15℃-20℃之间。

3 碳纤维布在桥梁加固工程中的应用实例

3.1泉州晋石高速公路A4合同段荆山大桥的加固

3.1.1 荆山大桥桥梁概略

荆山大桥分左右幅桥，左右幅桥桥梁上部构造由组合箱梁和现浇预应力砼箱梁组成。

3.1.2 病害状况碳纤维布在桥梁加固工程

荆山大桥主要病害包括结构裂缝，空洞、露筋、蜂窝、麻面、砼剥落、砼掉块、露波纹管、露钢绞线等缺陷，其中有一处裂缝特别突出，位于荆山大桥右幅48-4预制矮箱梁底板，距47#墩4.0m，距左侧腹板0.3m处，1条纵向裂缝缝长达25.0m，缝宽0.60mm。

3.1.3 病害缘由剖析碳纤维布在桥梁加固工程中的运

根据桥检报告检测描述及现场查看情况，该裂缝所处的梁底可能因振捣不够密实，底部骨料不足，在温度变化、静动荷载的作用下，逐渐产生该裂缝，而且该裂缝受温度的变化影响比较明显，同时也有可能因梁底横向拉结力不足引起的

3.1.4 裂缝处治办法碳纤维布在桥梁加固工程中

3.1.4.1 裂缝分类

将裂缝分为三类：第一类是受力裂缝，裂缝宽度大于0.15mm，这类裂缝较严重；第二类裂缝宽度大于0.15mm，但是非受力裂缝，第三类是小于0.15mm 的非受力裂缝。

第一类裂缝，通过结构验算，采用先灌浆封闭然后再粘贴碳纤维布，来提高结构的强度；第二类裂缝，采用灌浆封闭补强的办法；第三类裂缝采用表面封闭处理的办法。

3.1.4.2 裂缝处治

根据病害成因，我们认为应该对位于右幅48-4预制矮箱梁底板纵向裂缝缝长达25.0m，缝宽0.60mm的受力裂缝进行封闭压力灌浆并粘贴三层碳纤维布进行补强处理。

3.1.5 裂缝灌浆工艺流程

裂缝灌浆工艺流程如下：

3.1.6 裂缝灌浆施工要点

3.1.6.1 裂缝调查

经调查右幅48-4预制矮箱梁底板纵向裂缝缝长达25.0m，缝宽0.60mm

3.1.6.2 裂缝处理

混凝土裂缝表面的污物用钢丝刷等工具清除，用酒精或丙酮将沿缝两侧2-3cm范围擦拭干净，不得有油污、砂粒及浮浆等污垢、杂质。

3.1.6.3 粘帖注胶底座（灌浆嘴）

灌浆嘴的间距为40cm，在一条裂缝上必须设置有进浆、排气或出浆口。封闭及灌浆嘴周围必要时应先用丙酮洗净，灌浆嘴底盘周围均匀地抹上1～2mm厚裂缝封闭胶泥，并将孔眼对准贴于裂缝上，注意粘贴牢固，且不得堵嘴堵缝。

3.1.6.4 封缝

使用JN-F封口胶，用油灰刀沿裂缝往复涂刮后均匀涂抹一层厚约1-2mm、宽2-3cm的胶泥，特别注意防止小气泡及密封不严。

3.1.6.5 配制灌浆胶液

根据估计的灌胶量按A、B两组分100：30的比例配制JN-L胶液，应将A、B两组分充分摇匀，要在JN-L胶液可用期内及时完成灌浆作业(25℃时约为90分钟)。

3.1.6.6 灌浆

灌浆由下而上，由一端到另一端。灌浆压力常采用0.2Mpa，采用低压慢注的

3.1.7.2.5第三层碳纤维布粘帖结束后，在表面涂抹一层浸渍胶，进行保护。方法，可获得更好的灌浆效果。当最后一个出浆口出胶且出胶速率保持稳定后，再保持压注10分钟左右即可停止灌浆。

3.1.6.7 胶液固化

一般情况固化时间在 25℃下12小时即可。胶液固化后即拆除嘴子，并用裂缝封闭胶封闭。

3.1.7 粘贴碳纤维布（300 g/m2）

3.1.7.1 设计要点

碳纤维布的长度应从裂缝两端各延长1.0米，向裂缝的两侧各延伸0.5米作为宽度；沿纤维受力方向的搭接长度不应小于 10cm ，本次采用粘帖三层碳纤维布进行补强，其搭接位置应相互错开，纤维方向应与构件受拉方向一致。本次设计用固特邦胶粘剂，A、B两组分胶液，按100：30的比例均匀的搅拌。每次搅拌的胶，超过时间不可使用，每次配胶不宜超过2公斤。

3.1.7.2 施工注意事项

3.1.7.2.1尽量不要在雨天或空气潮湿条件下施工。如果确有必要，必须烘干构件表面或采用专门的胶黏剂。

3.1.7.2.2碳纤维布搭接长度不宜小于l00 mm；搭接位置宜避开主要受力区。对于掉块露筋处粘贴的碳纤维布，碳布四周应比缺陷面向外延伸长度不小于20cm。

3.1.7.2.3 粘贴碳纤维布前，要擦拭混凝土表面，确保干净。混凝土表面涂刷胶黏剂时，应做到胶体不流淌。

3.1.7.2.4用手指触摸第一层碳纤维布表面，如果感到干燥后，马上涂刷胶粘剂，粘贴第二层碳纤维布。

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