浅谈碳纤维布桥梁加固施工技术

王海军

【摘 要】本文以笔者近几年在嘉安高速公路应用的碳纤维布加固桥梁技术为例，归纳了碳纤维布的特性、碳纤维布的优点、碳纤维布应用范围（公路桥涵构造物）以及碳纤维布加固桥梁后的效果等，并对碳纤维布的加固桥梁的施工技术要求及施工工序等做了一定的小结。

【关键词】碳纤维布；桥梁加固；施工技术

0 引言

随着公路桥梁使用年限的延长，交通量的逐年增加，使桥梁构造物结构表面出现不同程度的疲劳裂缝，以及施工质量控制不严而出现的一些结构性细微裂缝，影响到桥梁正常使用功能的发挥，进而威胁的桥梁安全。其次，我中心所管养的嘉安高速公路本身处于盐碱土地段，沿线地质土质及地下水多呈碱性，对构造物的侵蚀比较明显，多数构造物表面出现泛白及腐蚀现象。尤其在雨季雨水对结构表面的侵蚀进一步加重，部分构造物构件表面结晶物析出较多，表面混凝土腐蚀剥落较为严重，对钢筋的腐蚀更为突出。为了防止结构表面的裂缝进一步发展，同时对已造成侵蚀的结构表面进行修复，采用碳纤维布加固技术是比较有效的防护措施。

1 碳纤维布的特性、优点及应用范围

1.1 碳纤维布的特性

（1）碳纤维材料具有不生锈、不腐蚀，耐酸碱性能较强；

（2）耐温度稳定性好，不受高温、低温冻融循环影响；

（3）碳纤维材料的性能较强，与铁的比重比为1：5，强度比为10：1；

（4）碳纤维布有较高的抗拉能力，抗拉强度≥3400MPa。

1.2 碳纤维布的优点

（1）碳纤维材料自重较轻，不会增加加固结构的荷载；

（2）加固施工工艺简单，施工方便快捷，不受所加固桥梁场地及构件的外形尺寸限制，施工所需设备较为轻便，进出场方便；

（3）碳纤维材料强度高，能灵活应用到抗弯、抗剪等结构部位的加固；

（4）耐酸碱腐蚀性能及温度变化性能好。

1.3 碳纤维布公路桥涵构造物的应用范围

（1）桥梁梁板、墩台的结构补强，修复部位的功能恢复；

（2）桥梁梁板、墩台的各类细小裂缝处治；

（3）河滩构造物结构部位防腐修复及功能补强。

2 碳纤维布施工技术要求

2.1 碳纤维布应选用不大于12k（1k=1000）的小丝束PAN基纤维，不得使用大丝束纤维；单层碳纤维布材的单位面积纤维质量不应低于200g/m2，也不宜高于300g/m2

2.2 桥梁加固承重结构（构件）用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶黏剂的安全性能指标必须符合设计规范要求，不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作为浸渍、粘贴胶黏剂

2.3 粘贴纤维复合材料用的底胶与修补胶应于浸渍、粘贴胶黏剂项匹配，其安全性能必须符合设计规范要求

2.4 碳纤维布加固受拉构件时，纤维方向应与构件受拉方向一致

2.5 碳纤维布加固时沿受力方向搭接长度不应小于100mm，多层加固时，其搭接位置应相互错开

2.6 碳纤维布进行构件加固时，最多不宜超过3层

2.7 碳纤维布粘贴必须紧贴结构表面，变形协调，共同受力，不应出现鼓包或骤起等现象

3 碳纤维布施工工序

3.1 施工流程

放设施工线→基面处理→刷抹底胶→粘贴碳纤维布→养护→涂刷碳纤维布专用漆（封闭胶）

3.2 施工步骤

（1）清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土新鲜结构层，并用修复材料将表面修复平整；

（2）按设计要求对构件表面的裂缝进行灌缝或封闭处理；

（3）按设计文件进行施工范围内碳纤维布粘贴的放线工作；

（4）将底胶按比例配制并搅拌均匀，用短毛滚刷均匀的涂抹在粘贴位置，静置5—7小时，使底胶充分氧化至最佳状态，至手触摸不粘手，切记底胶不宜涂抹过厚，进行下一道工序；

（5）按比例将树脂胶均匀的涂抹于粘贴面，开始粘贴碳纤维布，将碳纤维布按顺序依次粘贴于工作面，并用消泡滚反复碾压碳纤维布表面，使碳纤维布与构件表面紧密结合，无气泡或骤起；

（6）粘贴完成后，静置30—60分钟，再在碳纤维布表面均匀的涂一层浸渍树脂，涂抹浸渍树脂时，不得使已粘贴好的碳纤维布卷起；

（7）碳纤维布粘贴完成后，养护24小时；

（8）待树脂初期硬化后，再在碳纤维布表面再涂刷一层碳纤维布专用漆，颜色与原结构相同。

3.3 施工注意事项

（1）碳纤维布加固部位基层混凝土抗压强度不低于C25。

（2）碳纤维布施工温度应在5℃～35℃为宜，并应符合配套树脂的施工温度；如气温低于5℃，应使用适于低温的特殊胶种或采取其它加温措施，如气温长时间低于5℃，应暂停施工。

（3）碳纤维布为导电材料，施工时应尽量远离电气设备及电源，尤其是高压电线和输电线路。

（4）碳纤维材料及配套树脂的原材应密封储存，远离火源，避免阳光直射。

（5）现场施工人员并应穿着工作服，同时佩戴防护用具，施工人员严禁现场吸烟。

3.4 检验与验收

（1）在施工前，应首先确认碳纤维材料以及配套的树脂类粘结材料的产品合格证、产品质量出厂检验报告，各项性能指标应符合设计规范要求。

（2）每道工序完成后都要进行检查验收，做好相关的验收记录，合格后方可进行下一道工序施工，否则，应进行返工处理，并将工作面重新处理至符合本道工序要求的状态方可。

（3）碳纤维布粘贴时，检查搭接位置处理是否得当，线型是否直顺，有无扭曲现象；如多层粘贴，搭接位置是否错开，上下层是否粘结紧密，否则，应进行返工处理，重新粘贴。

（4）碳纤维布粘贴完成后，再检查整体质量，现场验收以检查评定碳纤维布与混凝土表面的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，一回声来判断粘贴效果，如碳纤维布出现空鼓现象，应采取针管注胶方式进行补救，如补救效果不佳，应及时予以返工处理。最终达到符合设计规范及使用要求。

4 结束语

碳纤维布桥梁加固修补结构技术是一种新型桥梁加固技术，可广泛应用于桥梁初期病害的防治，能有效遏制桥梁初期病害的进一步发展，恢复病害部位构件的技术性能，使桥梁使用功能达到一定程度的提高。碳纤维布具有较强的比强度、比刚度，对自然环境的温度和湿度的改变及酸碱侵蚀的适应性较强。不会因时间的久远而降低强度，抗疲劳性好，施工干扰少，便于施工等优点，在桥梁等混凝土结构加固中应用越来越广泛，施工周期短，加固费用较低，且效果较好，可以有效地防止桥梁初期病害，延长桥梁使用寿命，能有效降低后期桥梁养护费用，故而是桥梁预防性养护不可或缺的一种好方法，应积极推广应用。

【参考文献】

[1]CECS146：2003 碳纤维材料加固混凝土结构技术规程[S].

[2]JTG/T J22—2008 公路桥梁加固设计规范[S].

[责任编辑：汤静]