刍议碳纤维加固技术在危桥改造中的应用

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摘要：加强碳纤维加固技术在危桥改造中的应用的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对碳纤维加固技术在危桥改造中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词: 碳纤维加固; 旧危桥改造

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

前 言

随着我国公路建设快速发展，特别是近几年来在扩大内需发展经济的环境下，国家要求大力发展基础的建设。所以公路工程的建设又是基础设施建设中的重要组成部分。但是随着交通运输业的发展，运输车辆吨位的增加，各种超限车辆增多对 20 世纪从 60 ～80 年代修建的公路，桥梁造成了很大的危害。使近几年危桥数量呈快速增长的趋势。由于20 世纪 60 ～ 80 年代修建的桥梁，所用设计荷载，技术参数已不能满足现在的交通运输量的需求。这样就造成了不同程度的桥梁病害，严重地缩短了桥梁的使用寿命。但是拆除一座桥梁后再重新修建一座桥梁，这样就造成了双重费用，而且代价也相当高，旧的维修技术费用也很昂贵。所以就要有一种费用低，技术好又能延长桥梁使用寿命的新技术。为此碳纤维加固技术在旧危桥改造方案是最经济也是最好的施工新技术、新工艺。

一、碳纤维加固方案中的设计理论

1.碳纤维布是一种复合材料不存在屈服点或塑性区，所以它才有高强轻质，耐腐蚀，耐疲劳等优异的物理性。

2.粘贴碳纤维布可以实现对构件的约束力，并因此提高构件的极限强度和承载能力。

3.碳纤维布的抗拉强度高一般为 3 550 MPa，弹性模量为 235 ×10 MPa 厚度在 0． 11 ～0． 43 mm。

4.现场施工便捷，操作简单，工期短等优点。

二、工程实例

1.某大桥是1987 年建成通车的，大桥全长220 m，跨径组合为 30 + 8 × 20 + 30。桥宽 1． 5 × 2 + 6。设计荷载汽 －20 挂车 －100，上部为 8 孔 20 m 钢筋混凝土现浇空心板。下部是片石混凝土扩大基础，桥墩为现浇实心混凝土桥墩。在2008 年 8 月检查时发现空心板底部出现纵向裂缝，缝宽 0． 2 ～0． 4 mm 以上多处出现混凝土脱落，露筋，钢筋严重锈蚀和渗水现象。经申报批准后决定对该大桥进行加固。加固方案采用粘贴碳纤维，能有效地封闭混凝土裂缝继续沿伸，同时可以提高空心板的承载力。并且还能延长大桥的使用寿命。施工步骤: 基面处理———修补裂缝———涂刷底胶———粘贴碳纤维布———碳

纤维布装养护———质量检查。

2.基面处理。清除空心板底面上的松散剥落的混凝土层用砂轮机进行清理打磨，将错位凸出部分进行磨平，转角部位进行倒角处理。然后用钢丝刷将表面松散的浮渣油污杂质清理干净后再将粉尘清理干净，最后又用无水酒精擦洗表面，总之混凝土表面要保持干燥，干净，经检查合格后才能进行下一道工序。

3.裂缝修补。秦古大桥空心板底部裂缝宽 0． 2 ～0． 4 mm 必须进行修补，方法一律采用环氧树脂灌缝处理，在修补之前先将破损部位清理干净再将锈蚀的钢筋进行除锈。然后用环氧树脂灌缝处理。由于空心板底部凸凹不平，所以还要对底部进行找平处理，对凸出部分砂轮打磨对凹的部分用 TE 材料进行找平。使底部达到表面平整的要求。

4.涂刷底胶。在涂刷底胶之前，先根据产品说明及工艺规定配制底层树脂胶，在施工时我们严格控制时间，用量，在配制时以30 min为一个工作单位一次性用完。超时不得使用，需重新进行配制，底层胶配制好后，用专用的滚筒均匀地涂刷在基面上。涂刷时要横直均匀地涂刷。秦古大桥碳纤维布施工是在 2010 年 11 月份施工，当时的气侯寒冷，属于冬季施工，白天的气温在 8 ～10 ℃以内。依据相应规范满足施工条件。为了确保质量底胶层涂刷 2 层。第一层胶涂刷好后自然风干等，完全固化后在进行第二层底胶层涂刷。第二层胶干燥后将裁剪好后的碳纤维布进行粘贴。

5.粘贴碳纤维布。

①依据设计尺寸在粘贴面上划出位置，根据空心板的宽度和作业空间确定下料长度和宽度。秦古大桥桥面宽 6 m，人行道宽 1． 5 ×2，单孔跨径为 20 m，在下料时还要考虑到搭接长度。规范要求每段长度不的超过 6 m，所以我们在以5 m 为单位的基础上在加 15 cm 的搭接长度，下料长度为515 cm，宽度为 100 cm。数量以当天用完为准。

②裁剪方法: 为防止在裁剪碳纤维布时受损，预先在剪切位置上用粘贴宽胶带在宽胶带，正中位置进行剪切，这样碳纤维布的断头整齐不脱丝。

③碳纤维布的粘贴: 将树脂胶的主剂和固化剂按照产品说明和使用方法进行配比，装入容器后进行搅拌均匀，然后用滚筒均匀涂刷下涂胶，下涂胶的标准用量是根据规范要求200 g / m2碳纤维布涂 500 ～ 4 000 g/m2，300 g/m2碳纤维布涂 600 ～700 g/m2。同时还要根据施工部的粗糙程度而变化，在残缺修补部位拱起部位要多涂一些。秦古大桥是在冬季施工的，购买的碳纤维布是 200 g/m2，所以下涂胶采用500 g / m2，下涂胶涂好后依据设计好的位置由左自右有秩序地粘贴。并用滚筒压挤粘贴面。使碳纤维布与浸渍树脂胶充分结合，同时还用压板除去气泡，如发现有气泡空隙还要及时进行处理。

④上涂胶涂刷，在碳纤维布粘贴好 90 min 后用滚筒刷均匀涂抹浸渍树脂，用量我们采用 200 g/m2的涂量。在进行上涂施工时如发现碳纤维布表面出现空鼓时要进行修补4 粘贴好后碳纤维布的养护碳纤维布粘贴好需要24 h 的自然养护才能达到初期固化，在固化期间不能受到外界干扰，包括风沙雨水的侵袭。树脂固化期间还要考虑到气温的影响，当气温低于5 ℃以下时，要用低温固化树脂，并采用有效的加温措施。当平均气温在10 ℃以上时固化时间要1 ～2 周才能固化，在此期间还要做好防护措施，防止粘贴好后的碳纤维布受到硬性物件的冲击。

四、罩面防护处理

罩面胶是为了施工面的表面美观和保护碳纤维布的，防止碳纤维布长期在紫外线直接照射下和冷热的空气中出现脱层，掉落，我部在施工时采用的是聚氨脂罩面胶，它能很好地保护好碳纤维布在紫外线直接照射下和冷热的空气中出现脱层，掉落，它的施工用量是 150 g/m2，用滚筒均匀涂抹碳纤维布的表面。

五、质量检查与效果

该大桥施工完毕后经过一年的使用，经检查质量效果很好。碳纤维布粘贴平整，密实无空隙无滑移，搭接部位平整无翘曲现象。满足设计要求，没出现新的裂缝，同时原来的裂缝也没有扩大，也不存在渗水的现象。经现场荷载实验，粘贴碳纤维布后的桥面板布桥面板达到了设计要求，满足了《碳纤维加固修复混凝土结构技术规范》，实践证明粘贴碳纤维布加固旧危桥的方法是成功的，而且即经济又缩短了施工工期，同时又提高了桥梁的荷载能力延长了桥梁的使用寿命。

结束语

我国目前的旧危桥数量越来越多，并且都存在着很多病害和缺陷，给当今高速发展的交通运输能力带来了很多安全隐患，同时拆除新建投资很大工期又很长，同时效果也很差，采用粘贴碳纤维布处理桥梁板裂缝方法是既经济又实惠一种方案，通过桥梁加固能延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入使桥梁重新满通运输能力。桥梁加固技术各有其适用性，通过结合使用可以达到安全可靠经济适用的目的。碳纤维布加固修复混凝土结构是一项新型的应用外粘能复合材料加固技术。近几年国内对碳纤维加固修复混凝土结构新技术的理论研究成果比较广泛，设计与施工水平正在逐步提高，大力发展这种技术，使该技术在混凝土结构加固领域广泛应用。逐步推广到旧危桥改造中去，势必会取得很好的经济效益和社会效益，同时还给旧危桥改造技术带来了新的活力。

参考文献：

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