碳纤维布在桥梁加固中的应用

2018-03-23乔国威

山西建筑 2018年36期

乔国威

(山西省高速公路开发有限公司，山西太原 030006)

随着交通运输行业的快速发展，对桥梁的建设质量和使用寿命提出了较高的要求，但是由于各方面因素的影响导致桥梁构造表面不同程度上出现了疲劳裂缝，对桥梁的使用性能和使用寿命产生不利影响。虽然桥梁在使用过程中会出现桥梁裂缝、桥梁老化、桥梁破损等问题，但是其还具有一定的使用价值，此时直接对其进行重建，不仅需要花费大量的人力、物力和财力，而且还会造成资金浪费。因此，为了使上述问题得到有效避免，并使桥梁的承载力和荷载等级得到有效提升，则需要对桥梁的加固工作给予重视。而碳纤维布是一种新型加固方法，其在修复桥梁裂缝、提升桥梁强度等方面具有重要意义。

1 碳纤维布加固原理及特征

1.1 碳纤维布加固原理

通常情况下，如果碳纤维的排列方向不同，其所产生的拉伸强度也会存在差异，如果碳纤维拉伸与受力方向同向时，那么其所产生的拉伸强度较高，反之，所产生的拉伸强度较低。实际上，构件受到弯矩影响，一旦构建表面产生弯矩时，将会在构件受压区形成裂纹，此时可以在受拉区表面粘贴碳纤维布，这样即使构件受到荷载作用，也会抑制裂纹的进一步延伸。该过程中，跨中产生的细小裂纹会均匀分布在构件受拉范围内，使构件截面受压区域高度有效提升，而且能够在碳纤维作用下，进一步提升桥梁受弯构件承载能力，进而提高桥梁结构的整体强度。

1.2 碳纤维布加固特征

1)碳纤维布实际上是一种布状材料，但是其具有比较高的弹性和强度，碳纤维通常是沿着单一方向分布。在碳纤维布使用过程中，往往需要专用环氧树脂或结构胶来实现与构件的有效粘结和加固，待环氧树脂或结构胶充分固态化后就可以形成全新的受力体，使桥梁构建的承载能力得到有效提升，进而达到加固的效果；2)碳纤维具有比较理想的化学性能，而且化学结构非常稳定，即使在酸碱等化学介质作用下也不会出现腐蚀现象，而且耐寒、耐热性能比较理想，因此可以在露天施工场地中得到广泛应用；3)碳纤维自身重量仅为钢筋的1/5，且其抗拉强度是普通钢板的10倍。此外，碳纤维自身弹性比较理想，其能够使钢筋混凝土中钢筋应力得到有效控制；4)碳纤维质地柔软，运输和施工起来比较便利，不需要使用大型机械和专业设备来运输，有效降低了施工成本，缩短了施工周期。

2 碳纤维布加固方法的确定

在进行桥梁加固过程中，比较常用的加固方法有：桥面层补强加固法、粘贴钢板加固法、改变结构受力体系加固法、体外预应力筋加固法与增大截面加固法。通常情况下，碳纤维布加固方法是在混凝土构件表面借助建筑结构胶来对碳纤维布进行粘贴，如果结构荷载升高时，将会使混凝土与纤维布一起受力并出现协调变形，使构件的整体刚度和承载力得到有效提升。碳纤维布加固施工具有自重轻、工期短、强度高、耐腐蚀、施工简便、经济性好等一系列的优势，而且不占用桥下空间，因此在桥梁加固中得到了广泛的应用。此时就需要对加固方案的经济技术可行性进行反复论证和比较后，来确定碳纤维布加固方法，从而确保桥梁加固施工的顺利进行，有效提高桥梁加固效果。

3 碳纤维布加固施工方法

3.1 施工流程

在进行桥梁加固过程中，碳纤维布加固施工流程如下：施工线放设→桥梁基面处理→刷抹底胶→按照要求粘贴碳纤维布→养护→涂刷封闭胶。

3.2 施工步骤

1)对被加固桥梁表面所存在的疏松、剥落、蜂窝等劣化混凝土给予全方位的清理，以确保混凝土新鲜结构层全部暴露出来，随后就可以借助修复材料对其进行修复处理；2)按照设计要求灌缝或封闭处理桥梁构件表面所存在的裂缝；3)在施工范围内按照设计方案要求开展碳纤维布粘贴工作；4)根据设计比例均匀搅拌底胶，并选择短毛滚刷将搅拌好的底胶均匀涂抹在粘贴位置，涂抹结束后要放置一段时间，以确保底胶氧化到最佳状态，同时该过程中底胶不宜涂抹过厚；5)将树脂胶按比例在粘贴面均匀涂抹，随后就可以进行碳纤维布粘贴工作，此时需要按顺序开展碳纤维布粘贴工作，并借助消泡滚反复碾压碳纤维布表面，从而使桥梁构件表面与碳纤维布紧密结合，不会存在骤起或气泡现象；6)碳纤维布粘贴结束后，需要静置30 min～60 min，随后还需要将浸渍树脂在碳纤维布表面均匀涂抹一层，该阶段严禁卷起已粘贴好的碳纤维布；7)粘贴完成碳纤维布后，需要对其进行24 h的养护；8)当树脂初期彻底硬化之后，最好在碳纤维布表面涂刷碳纤维布专用漆，以确保桥梁加固效果。

3.3 检验与验收

1)在施工前，需要对施工材料的出厂检验报告、使用说明书、产品合格证等进行全面、系统的检查，使材料的各项性能指标符合具体施工要求；2)各个环节施工结束后要做好检查和验收工作，检查结果符合要求后才允许开展下一道工序施工，反之则需要返工处理；3)碳纤维布粘贴阶段，要对线型有无扭曲现象、是否直顺以及搭接位置处理是否得当等进行检查；如果是多层粘贴时，还需要检查上下层是否粘结紧密，搭接位置是否错开，反之则需要重新粘贴；4)碳纤维布粘贴结束后，需要对其整体质量进行检查，并现场对混凝土表面与碳纤维布粘合效果进行检查，并借助小锤等工具进行轻轻敲击，根据回声特点来判断碳纤维布粘贴效果，如果存在空鼓现象时，一般可以通过针管注胶方式来给予针对性的处理，必要的时候也可以返工处理，从而确保桥梁加固效果。

4 碳纤维布在桥梁加固中的注意事项

1)碳纤维布加固施工最好在高于5 ℃的温度条件下进行，如果温度低于5 ℃时，需要采用升温处理措施或选择适于低温的配套树脂；2)施工过程中需要对环境湿度对树脂固化所产生的不利影响给予综合考虑；3)在粘贴碳纤维片材前和混凝土表面处理过程中，需要根据桥梁加固设计部位来开展放线定位工作；4)树脂配制过程中需要根据产品使用说明中所提及到的配比要求来对材料进行承重，并借助搅拌器进行均匀搅拌；5)按照比例要求对底胶进行配制并均匀搅拌，该过程要求一次调和量最好在规定的时间内使用完，一旦超过时间则不允许再使用，从而保证其粘结质量；6)碳纤维布粘贴过程中最好从单幅宽度一侧开始逐渐向另一侧粘贴，粘贴时要避免气泡的产生，确保桥梁加固效果；7)用消泡滚向一个方向对碳纤维布进行碾压，不允许来回反复滚动，避免对碳纤维布造成伤害，而影响粘贴效果；8)碳纤维布加固施工过程中要采取措施避免碳纤维片材出现弯折现象；9)与碳纤维布相配套的树脂原料最好进行密封储存，并避免阳光直接照射，远离火源。而且树脂配置和使用场所需要时刻保持良好通风，施工人员需要结合树脂材料使用情况来制定相对应的劳动保护措施；10)在进行碳纤维布施工阶段，还需要施工队伍对施工方案进行详细了解，并精心组织、精心施工，以确保最终施工效果。