碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用

碳纤维加固技术在桥梁维修养护中的应用

沈鑫龙

无锡路桥集团股份有限公司江苏无锡214000

摘要：当前，桥梁老化、桥梁裂缝、桥梁破损等病害问题普遍存在。虽然这些桥梁都出现了病害，但是还具有使用价值，如果重新建设，需要花费大量的资金，造成资金浪费。为了保证桥梁的荷载等级和承载力，需要对桥梁进行加固。碳纤维加固技术作为一种新型的加固方法在控制裂缝发展、提升桥梁的抗剪能力方面具有良好效果。

关键词：桥梁维修加固技术；桥梁建设；桥梁施工

引言

桥梁结构承受着来自车辆荷载的直接作用，在日常营运过程中不可避免地会出现多种病害，极大地威胁着桥梁的安全营运。因此，需要对这些桥梁进行综合评定，采取有效的加固措施，延长使用寿命。

1桥梁维修加固的主要原因及基本原则

1.1主要原因

经济发展水平对于科技进步具有举足轻重的作用，受经济发展水平等因素的不利影响，很多旧桥梁受当时设计条件所限，还达不到较高标准，也达不到较高承载力，难以满足公路车辆发展的实际需求。因当时设计施工中存在的不足及酸侵蚀、氯离子侵入等不利作用，严重腐蚀了桥梁钢筋混凝土结构。而且旧桥梁都经历了较长的使用时间，与桥梁设计使用寿命比较接近。外界部分荷载的不利影响，也在一定程度上降低了桥梁结构的安全性，导致产生这些问题的主要原因之一就是公路上很多车辆尤其是大货车都存在超载问题。归结上述几方面原因，就会影响到桥梁正常使用，引起桥梁结构发生程度不同的变形，进而使桥梁使用安全性降低，迫切需要对桥梁进行相应的维修加固。

1.2基本原则

尽管有很多方法加固桥梁，但对这些方法的选择还应与实际情况相结合，对桥梁损害状况具体分析。因此，应遵循原则选择正确方法。基本原则应遵循具有技术可行性、耐久性较好的技术方法。桥梁加固方法的选择应注意到旧桥梁具体情况。加固前对桥梁构件断面采取有效方法，道桥维修加固离不开混凝土这一主要材料，若选用混凝土不正确就容易导致道桥产生破损及裂缝等情况，严重的还将影响桥梁结构安全。目前高强轻集料混凝土在道桥施工中应用比较广泛。

2碳纤维加固技术施工工序

2.1准备工作

在进行碳纤维加固技术施工之前需要进行很重要的准备工作。首先，针对需要进行加固作业的桥梁结构、特点、受力以及施工环境初步考察，然后做出合理的分析，并制定出相关的参数表，便于日后的施工材料甄选。其次，通过工程量计算出碳纤维布以及树脂等物资消耗的数量，施工所需的设备，施工技术人员等。最后，做好防护装备的保护措施，比如防护眼镜、防尘面具以及橡胶手套等质量达标的配备装置，以及确保施工和技术人员的健康安全防范。

2.2预先处理

在确认好桥梁需加固的部位后，为了使得碳纤维材料与粘合剂更好的衔接，需要对加固部位采取一定的处理措施。尤其是混凝土表面经过交通工具的轧损和外界恶劣环境的风蚀和腐蚀，损伤部位粉刷层掉落、风化、剥离现象严重。这样一来，应当先对其进行仔细打磨，保障其表面的平滑度；若是加固部位环境湿度偏大，则需要先对其进行风干处理才能确保与粘合剂的效果;同样，当加固的桥面出现了严重的老化、松散等现象时也需要将其表面和边缘清理干净和圆滑。总之，所有需要进行施工加固的表面一定要无杂物、无凹凸区域、无松散杂物附着，这样才能保障桥梁的原材料钢筋与加固材料产生加强的握力。

2.3断截面修复

在处理加固部位时，表面、边缘以及断面层都是需要仔细清理的地方。将换掉的断面层表面腐蚀和剥落除去后，混凝土里面的钢筋会暴露，做好清洁工作后，用同等刚度的环氧树脂砂浆进行修复，确保里边的钢筋未被腐蚀。若是断面层的区域不大，或仅仅是较小的裂缝，在没有出现漏水的情况下，则可以直接灌入环氧树脂进行修复。反之，若是有漏水的情况出现，则需要先行处理漏水，而后再使用环氧树脂填充修护。

2.4粘贴碳纤维布加固施工

（1）被加固的混凝土表面需要进行打磨处理，将表面的风化层处理干净，使其裸漏出新茬，将表面灰尘清理干净，依据设计要求对裂纹实施灌缝处理，表面使用修复材料将其修理平整，接着粉刷底层树脂。表层粉刷的树脂按照设计的要求配置并搅拌均匀，粉刷墙面的时候使用短毛滚刷施工，确保粉刷均匀。底层树脂干燥以后，按照设计要求来配置找平树脂，将基层找平，确保没有凸凹之处。

（2）浸渍树脂的粉刷。当找平树脂基本凝固以后，按照设计的要求来配置浸渍树脂，浸渍树脂搅拌均匀以后，在粘贴处均匀的粉刷，厚度保持在5mm左右，一定要确保厚度均匀，一定要完全粉刷不可以有遗漏的地方。

（3）碳纤维布的粘贴。碳纤维布按照一定的方向展开并拉紧，将其平铺在浸渍树脂的表面，轻轻地按压，使用专业的工具按照一定的方向来反复滚压碳纤维布，确保里面没有空气存在，使浸渍树脂和碳纤维布紧密地粘贴在一起，碳纤维布一定要铺平不可以有气泡存在。

（4）如果需要多层粘贴可以重复以上操作流程，碳纤维布表层的浸渍树脂凝固以后立即进行下一层的施工。当最后一层碳纤维布粘贴好以后，应该进行最后一次的压实，再将浸渍树脂均匀地涂抹在表面。加固层要想完全固化需要一周的时间，当加固层完成固化以后可以按照设计的要求来进行表层装饰。施工的时候，外部环境要保持在5℃以上，配套树脂的施工温度一定要控制好，环境温度和基材表面的温度要相差不太，湿度要控制在85%以内。

2.5施工质量检验及验收

（1）在完成粘贴24h固化后，可用小锤锤击或其他有效探测法进行检查，有效粘贴面积不应小于设计面积的95%；（2）碳纤维布与混凝土的正拉黏结强度，必须进行见证抽样检验，其检验结果应符合《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/TJ23—2008）的要求，若不合格，应揭去重贴并重新检查验收。

3纤维及胶粘剂的性能检验

由于结构加固用的纤维复合材作为增强材料直接承受荷载，所以其质量的好坏将直接关系加固的安全效果及加固的工程造价，而其所含的碳素纤维是衡量纤维复合材质量的根本。碳素纤维是一种轻质、高强、高弹性模量的新型材料，其比重为铁的1/5，强度为铁的10倍，弹性模量接近钢材，具有不生锈、耐酸碱、耐腐蚀的性能，X射线可透过，耐热性，耐低温性，单向性等，结构加固用的纤维复合材的纤维必须为连续纤维，其品种和性能以及复合材本身的安全性能指标必须符合规范GB50367-2013的要求，并对碳纤维织物的单位面积质量严格控制，必须小于等于300g/m2。

承重结构用的胶粘剂，在加固中作为基材，固定碳纤维和传递荷载，有着更加重要的作用，按基本性能分成A、B级胶，根据不同受力情况可以选择使用。对重要结构、悬挑构件、承受动力作用的结构构件，应用A级胶；对一般结构可采用A或B级胶。承重用胶粘剂，必须进行安全性能检验，检验时，其粘结抗剪强度标准值应满足置信水平c=0.90、保证率为95%的要求。

由于国内的碳纤维加固起步较晚，所以对纤维及胶粘剂的性能检验还不算成熟，尤其是试验参数与施工过程的脱节，更是影响碳纤维加固的安全效果。相信随着加固工程的推广及深入，会更加趋于完善的。

结束语

碳纤维加固技术伴随着国内建筑行业的快速发展，未来在桥梁工程施工作业中将会得到普遍的应用。作为一种重要的新型技术，技术施工人员需要给予高度的重视，同时克服技术难点，挖掘施工中的亮点，确保实际施工的质量，为该技术的普及应用奠定坚实的基础。

参考文献：

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［2]宋琳．浅析碳纤维加固技术在桥梁结构施工中的应用［J］．黑龙江交通科技，2013(5):137，139．

［3]田树斌．碳纤维加固技术在桥梁施工中的运用初探［J］．科技视界，2014(15):300．