对桥梁加固中的碳纤维加固技术探讨
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【摘要】 针对我国建筑行业中存在的种种问题，本文通过对这种碳纤维加固技术原理的介绍，来说明其在工程施工过程中的优势。然后对于施工的具体步骤给予了进一步的讨论。最后对于加工过程中出现的问题提出了相应的解决办法。
【关键词】 碳纤维加固技术；优越性；施工步骤及要点；设计建议
碳纤维又称增强复合材料 ( Carbon Fiber Reinforced Plastie,简称CFRP)。二十世纪中晚期的时候，由西方发达国家联合研制成功。当时主要应用于航天行业中，后来随着技术的推广，在八十年代，应用于土木工程建筑中，经过十年的发展已经在九十年代的时候成为建筑行业中的重要建筑材料之一。本文将对碳纤维加固技术在桥梁施工过程中的应用情况加以分析[1]。
一、碳纤维加固技术的基本原理及优越性
1.碳纤维加固技术的基本原理
针对桥梁建筑的加固工作，对碳纤维的利用应该首先用环氧树脂进行浸泡，形成符合强片材料。然后通过环氧树脂按照受力方向进行一定的裂缝方向粘贴。当构件受到拉力负载的时候，通过纤维片的作用而保证裂缝不会沿受力方向进一步开裂。从而对建筑主体提供一定的加固作用，同时也可以保证结构的稳定性。
2. 碳纤维加固技术的优越性
（1）良好的化学稳定性
碳纤维具有非常良好的防水性能，实际施工过程中发现，这种材料在抗酸碱和方子外线方面同样具有非常出色的表现。在不同气候环境的应用过程中，同样具有相应的优势。添加一层防火漆，则可以起到非常不错的防火效果。
（2）该材料质轻、强度高
碳纤维材料具有质量轻、强度高的特点，对于建筑物的整体质量具有非常重要的意义。色彩涂装较为方便的同时，还可以保证结构外部不出现明显拼接痕迹。
（3）出色的力学性能
碳纤维具有非常出色的力学性能。对于各种不同的结构的加固应用中都可以起到非常出色的效果。尤其是其显著的抗疲劳效果，对于工程裂缝的修补具有非常明显的效果，抗拉力试验中同样取得了让人满意的成果[2]。
（4）施工工序比较简单
碳纤维的施工工序较为简单，在一些小型工程施工应用中，具有改变简单、工期短等特点。相关数据显示，这种材料的应用可以大程度上保证工期的缩短，同等工程量的前提下，至少可以缩短24%的工程工期。
二、碳纤维加固技术的具体步骤
为了保证其对工程主体的加固和修补作用，主要需要利用相应的技术手段，来实现对碳纤维的加固施工过程的规范化。下面几个具体步骤在实际施工过程中应该给予重点关注。
（1）施工准备工作
熟悉施工图；根据不同的施工现场和施工要求的分析，对于整体施工的用料选择具有非常重要的现实意义，同样，使用碳纤维作为工程的加固手段，同样需要进行相应的前期工作准备。
（2）混凝土构件表面处理
应用这种方式对工程主要构件进行加工的时候，应该对施工构件的表面进行一定程度的清洁，对残留部分和松脱部分，应该保证完全剔除。保证粘贴表面的坚固性是粘贴碳纤维的主要要求；露筋的锈块等杂物的清理同样重要。需要做相应的防锈处理，只有这样处理之后，对于裂缝进行相应的修补和加固才能够起到预期的效果；混凝土表面的浆楞、模板缝均须打磨平整；对于混凝土的表面水分控制同样具有非常重要的作用[3]，只有表面含水量保持在百分之六以下的时候，才能够达到工程的预计强度加固的目标；对加工环境的温度和适度的控制同样非常重要，环境的特点是对粘贴碳纤维工程施工之后的保养工作的主要工作要求。
（3）配制并涂刷树脂结构胶
粘贴碳纤维作为加固工具的时候，需要有相应的环氧树脂胶作为粘贴材料。环氧树脂胶的使用对于施工中粘贴碳纤维在建筑构件表面的作用是显而易见的，现阶段主要应用的粘结剂是环氧树脂，因此，对于该粘接剂的使用技术成为碳纤维技术的实际应用过程中，需要我们给予重点关注的重要方向。实际应用中，通常用环氧树脂作为底层粘接剂，固化剂100：18进行配置。为了保证相应的粘接强度，需要底层粘接剂完全渗透到表面构建的混凝土中。实际操作中表明，粘度上应该重点考核在不形成垂流也保证完全深入的前提下进行调配。
（4）粘贴碳纤维布
构件表面经过相应的清洁处理之后，再使用调配好的树脂结构胶，将根据要求裁剪好的碳纤维布料进行粘接。手工粘贴过程中，应该用手轻轻粘贴于构件表面上，利用专用滚筒来实现气泡的排除。这一过程应该多次重复，从而保证树脂结构胶能够完全的和碳纤维布料充分的结合。同时，在实际操作中应该注意不要伤及布料表面，多层粘贴之后，多次重复上述步骤，最终实现对工程构建的粘贴和加固，保证工程整体稳定程度。
（5）表面防护及碳纤维布表面处理
一般养护时间为一到两周，当然，可以根据施工环境的特点适当延长或者缩短。根据当时温度的不同，来进行操作和检查，固化树脂结构之后，应该根据实际需求在碳纤维表面刷一层防晒漆或者防火漆，来保证工程的整体安全性[4]。
三、碳纤维片加固补强的施工要点及设计建议
1. 碳纤维片加固补强的施工要点
施工过程中，应该重点关注对碳纤维布料的存放和运输，由于碳纤维自身纤维非常脆弱，碳纤维的细丝在没有经过处理之前是非常脆弱的，需要精心维护。碳纤维的纵向结头和打结部分应该保证远离工程构建的受力点，多层粘贴对于保证碳纤维材料的实际应用效果具有非常重要的意义。平整密实是基本的要求。操作中还需要给予一定的实际操作规范，在规范环境中进行相应的施工。
表面的施工过程中应该重点考核表面的平整程度和清洁程度，尤其是应该重点保证施工环境的稳定性，根据不同的工程需要进行相应的粘接剂的选择。由于震动对施工和维护都会起到非常大的影响，因此，在碳纤维材料的应用过程中，还必须严格按照影响的施工规范进行，其中，主要注意施工环境中的震动问题。
实际施工过程中，由于构架的受力情况是不同的，所以可以在一些受力条件较为简单的工程处理中，采用较为简单的工作系数来实现工程施工计算量的最小化问题。而在处理一些加固件需要承受较强的受力条件，那么需要根据严密的计算来实现对工程施工过程和前期准备的计算工作，充分计算受力情况之后，再进行相应的粘接施工。由于碳纤维在工程中的应用还属于一种新技术，所以现阶段的使用过程中对该材料的强度计算需要在厂家提供的数据上加上一定的折损量，刚度计算等方面都需要有一定的经验。同时，对于黏结用胶的选用中，应该重点根据工程的实际施工要求来进行选择，对于一些施工条件较为复杂的环境，需要重点考核粘接剂的选择[5]。施工质量对于碳纤维材料的实际应用同样具有非常重要的影响。应该在施工中严格按照施工规范进行。
四、总结
总的来说随着我国社会经济的快速发展，桥梁工程进入了一个繁荣时期，但是过去应用于桥梁施工中的技术，在现代工程要求中，显然已经不能够满足现代运输的要求。但是当时施工条件限制了桥梁的质量，这种情况下，对于原有的桥梁主体进行加固成为一种必然的选择。碳纤维材料的出现为这种问题的解决提出了新的思路。碳纤维具有性价比高、施工条件低等方面的特点，更为值得注意的是，随着技术的成熟，这种材料的市场价格呈现出下降的趋势，这就为我国的碳纤维加固技术的实际引用奠定了一定的经济基础。
【参考文献】
[1] 王兆国,郭铁伟.碳纤维片材在桥梁加固养护中的应用[J].黑龙江科技信息,2004,(03).
[2] 司化民,李朝彬.碳纤维片材加固技术在工程中的应用[J].建筑,2005,(03).
[3] 杨红.病险水工程碳纤维补强加固技术[M].北京:水利水电出版社,2008,1.
[4] 刘沐宇,李开兵,张学明,等.碳纤维布加固损伤混凝土梁的疲劳性能试验[J].武汉理工大学学报,2004,26(4): 52-55.
[5] 刘来君,赵小星.桥梁加固设计与施工技术[M].北京：人民交通出版社，2008.3.