混凝土T梁结构碳纤维加固施工技术分析

李 广

重庆建工市政交通工程有限责任公司，重庆 400021

在桥梁加固改造中，因每座桥的情况各不相同，其有各自不同的特点，采用的加固技术也会不同。归纳起来，对有缺陷、病害的桥梁总体的加固技术有[1,2]：减轻恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构体系等，以增大桥梁承受活载的能力。本文主要对于混凝土T梁结构碳纤维加固施工相关问题进行探讨。

1 碳纤维加固技术的概述

目前，在我国的北京、上海、天津、江苏、福建等许多地区的桥梁和工民建工程中得到了广泛的应用。其中有些是由于意外事故而导致结构或构件的承载能力而需补强加固的；有些是由于混凝土强度或配筋不足而需补强加固的；有些是由于结构或构件达到或接近使用年限而需加固的；还有部分建筑是未进行抗震设防的，需进行抗震加固。碳纤维复合材料的特点是：1）高抗拉强度、高弹性模量（是普通钢材的10倍以上）；2）施工方便，无需任何夹具、模板，能适应各种结构外形的补强而不改变构件外形尺寸，可多层粘贴，并能有效地封闭混凝土的裂缝；3）耐腐蚀及耐久性能好；4）不增加结构自重。适用范围为各种形式的钢筋混凝土结构或构件的加固补强。其加固机理是利用专用环氧树脂将抗拉强度极高的碳纤维片粘贴于混凝土结构表面，并与之形成整体，共同工作。在碳纤维加固施工前，应尽可能地卸去部分荷载，使碳纤维粘贴施工时结构或构件承受的荷载作用减小到最小程度。

2 T梁结构加固施工相关技术分析

2.1 碳纤维布及相应的配套胶

加固修用的材料应具有产品合格证和产品性能检测报告，提供产品主要力学性能指标。碳纤维布选用高强度I级，胶粘剂选用A级胶，安全性能指标应符合中华人民共和国国家标准《混凝土结构加固设计规范》（GB50367.2006）的规定。不准使用无触变、高流挂碳纤维胶，以避免胶瘤的形成。碳纤维布及相应的配套胶选用，还应符合海洋环境类别的要求。

2.2 验收要求

1）在粘贴碳纤维布施工过程中，施工单位必需有工艺工序质量检验单，每一工序必须达到设计和规范要求，经现场监理检验合格后，方进入下一步工序，未经检验合格的施工工序，均不得进行下一步施工。

2）纤维片材与混凝土结构之间的粘结质量，应用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查，总有效粘结面积应达到100%。

3）所有产品都有产品合格证、产品质量出厂检验报告，进口产品有进口报关单，各项性能指标应符合国家技术规程要求。

4）碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量，位置偏差应不大于10mm、

5）业主和监理单位可对进场碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场取样检验。

6）碳纤维布与混凝土的正拉粘结强度现场测定应符合《混凝土结构加固设计规范（中华人民共和国国家标准）》（GB50367-2006）的规定。

2.3 碳纤维复合材料施工工艺流程

2.3.1 混凝土基面的处理

1）用钢丝轮角磨机清除混凝土表面的劣化层（剥离、蜂窝、浮浆、由于腐蚀或风化产生的水泥翻沫、脱模胶层、松散的混凝土碎屑、沥青等），并用吹风机吹净，露出干净、结构坚实的表面；2）对于砼胀裂、松散、钢筋锈蚀的现象，先凿除松散部分，对锈蚀钢筋进行手工除锈，然后采用环氧树脂作防腐处理，并用环氧胶泥作为整平材料填补平整。在填补环氧胶泥前，先在破伤口处涂刷一遍环氧胶作为粘合剂，以确保新老混凝土粘合良好，并且不会产生裂缝，对蜂窝、麻面的大孔径孔洞，采用环氧胶泥填充整平；3）对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现的急剧凹陷或构件缺损部位，用环氧树脂砂浆或碳纤维整平材料填补修复平整或圆滑顺畅过渡，以确保结构件表面平整美观；4）对基面尖锐凸起的部位（混凝土构件交接部位、模板段差等）用混凝土磨片角磨机磨平凸起的转角或可能存在的混凝土模板接头处的阶梯状错位，用混凝土磨片角磨机进行倒角处理，打磨至圆滑（R>10mm）；5）确保粘贴基面上干净、无油污并充分干燥。

2.3.2 涂底胶

1）根据标准用量，按底胶规定的比例把底胶主剂和固化剂置于配胶容器中搅拌均匀；2）已配好的底胶如超过适用期后决不能使用；3）在底胶中严禁添加任何溶剂；4）用毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面，底胶涂布面边界应不小于所粘贴的碳纤维布大小；5）施工部位的温度应不低于5℃或高于40℃，相对湿度应小于70%，如遇雨天混凝土表面结雾或有水分，应将潮湿部位表面处理至干燥后方可施工；6）等底胶凝胶至指触干燥后，如发现表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺，注意不能将底胶层打磨穿。如有打磨穿的局部应重复操作步骤。

2.3.3 修整找平层

1）底胶指触干燥后，若发现粘贴表面上有缺损，应用找平胶进行刮填修补，保证无明显高度差、坑洼平缓顺畅。整平材料的调制和使用注意事项与底胶相同；2）等整平材料固化至指触干燥后，如发现整平部位表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺。

2.3.4 碳纤维布粘贴的质量标准：

1）粘结胶浸润碳纤维布良好；2）碳纤维布粘贴密实与混凝土结合达到100%以上；3）碳纤维布方向不发生弯曲；4）顺纤维布方向搭接长度不小于10cm，各层之间的搭接部位不得位于同一条线上，必须错开至少50cm；5）碳纤维布规格、贴片位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合设计规定。

2.3.5 涂刷表面防护胶

在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后，在复合层表面采用毛刷和刮板均匀涂刷表面防护胶，形成防护层。表面防护材料粘结性能应与碳纤维表面涂刷的胶凝剂相同。

2.3.6 表面涂装

根据业主要求采用水泥砂浆和107胶混合，涂刷于碳纤维表面，使其颜色达到与混凝土颜色一致。

3 结论

桥梁病害涉及到混凝土的材性、设计、施工、环境等各方面的问题。特别是县乡公路的桥梁，养护费用少、交通量日增，如何做到预防性养护，及时发现桥梁病害，甚至是如何避免。本文关于混凝土T梁结构碳纤维加固施工技术进行探讨，有利于今后桥梁加固技术发展。

[1]王琦，周奎.芳玻韧布在预应力空腹矮T梁加固中的应用[J].施工技术，2009，38(11).

[2]边晶梅，朱浮声，高晓刚，等.服役桥梁加固方案优选决策支持系统[J].中外公路，2009(2).