碳纤维加固技术在混凝土桥梁结构施工中的应用研究

康国东

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000)

碳纤维加固技术在混凝土桥梁结构施工中的应用研究

康国东

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000)

随着我国公共交通事业的不断发展，混凝土桥梁结构的应用日益普遍，在国内的交通运输中发挥着至关重要的作用。在混凝土桥梁结构施工中，采用碳纤维加固技术对桥梁结构做好加固处理提升桥梁的质量和承载能力具有很大的现实意义。笔者从碳纤维加固技术的概况入手，具体说明碳纤维材料的特性和优势，然后，结合我国混凝土桥梁结构施工中碳纤维加工技术的具体应用提出有效对策，最后强调碳纤维加固技术在具体应用中的注意事项，希望对我国以后混凝土桥梁结构的施工有所裨益。

碳纤维加固技术；混凝土；桥梁结构；应用

1 碳纤维加固技术概况

在混凝土桥梁结构的加固技术中，碳纤维材料是一种新型加固技术材料，具有弹性好、强度大和韧性高等特性，其抗压性是普通钢筋混凝土材料的10倍以上。其基本工作原理是通过将碳纤维合成碳纤维布后，根据桥梁结构的具体受损情况，将碳纤维布粘附在桥梁结构受损部位的表面，分散桥梁结构的受力情况，减轻单位面积内桥梁结构的负荷量，从而达到加固的良好效果。

2 碳纤维材料的基本特性和加固优势

2.1 碳纤维材料的基本特性

在混凝土桥梁结构施工中，碳纤维材料是一种常采用的加固材料，由高弹性的连续性碳纤维组成，并呈单向束状排列。其基本特性：①拉伸强度较高 在碳纤维材料中，最为常见的是碳纤维片材，其拉伸强度约为3 000 MPa，与拉伸强度为240 MPa的普通碳钢板材料相比，碳纤维片材具有极高的拉伸强度；②弹性模量极强 根据碳纤维片材力学性能的差异分为高模量、高强度和中等模量三个级别，高模量片材的弹性模量极强；③重量很轻 与同单位的普通碳钢板材料相比，同单位的碳纤维片材重量明显较轻；④抗腐蚀性好 碳纤维的化学成分间形成稳定的化学结构，不易受酸性、碱性和盐类等各类化学物质的腐蚀，具有良好的抗腐蚀性，同时具有良好的耐热性和耐寒性。

2.2 碳纤维材料的加固优势

在混凝土桥梁结构加固时，根据碳纤维材料的基本特性，采用树脂凝胶将碳纤维加固材料直接粘附于混凝土桥梁结构易受损或受损部位的表面，加强桥梁结构的稳定性。在混凝土桥梁结构的加固施工中，可通过单层或多层粘附，也可通过缠绕等方式对桥梁结构中易受损或受损部位进行加固处理。其加固优势：①保持原状，结构美观。在混凝土桥梁结构加固中，碳纤维加固材料粘附在桥梁结构所需要加固的部位，不改变桥梁结构的形状，不影响桥梁结构的美观；②自重可忽略不计。碳纤维片材重量较轻，每m2的桥梁结构面积粘附一层厚度仅为1 mm的碳纤维片材后，其重量增加小于0.5 g，采用碳纤维材料加固修补后，对桥梁结构的永久负载量影响很小，可忽略不计；③适用在各种地理环境。调查表明：普通加固材料在水工结构、港工结构、给排水结构、地下结构和化工车间等处容易出现锈蚀现象。而碳纤维片材化学结构稳定，适用于各种酸性、碱性和盐类等地理环境。

3 碳纤维加固技术在桥梁施工中的应用

碳纤维加固技术在我国是一项较新的加固技术，通过粘附快速加固桥梁结构，适合用于桥梁结构的加固，且在加固期间不影响桥梁的正常运营。碳纤维片材重量较轻，在桥梁结构施工现场粘附，易于桥梁高空作业。

在我国桥梁结构实施工程中，应用加固效果较好的是综合加固法。综合加固法是以碳纤维加固为主，以其他方法加固干预为辅，其他方法根据桥梁结构现场的外观、技术状况和加固设计要求确定。当前，在我国以碳纤维加固为主的综合加固法常采用裂缝封闭和裂缝灌浆等辅助方法。

目前我国桥梁结构施工中采用的碳纤维片材和树脂凝胶等加固材料，大多数均是国外进口材料，很少产于国内，且少量的国内碳纤维加固材料的质性、均匀度和树脂含量等指标上与国外进口材料仍有很大差距。国外进口加固材料的价位高，这在很大程度上直接影响到碳纤维加固技术在我国桥梁结构实施中的普遍应用。采取先进技术和相关措施提高国内碳纤维加固材料的质量水平尤为重要。

在国外发达国家碳纤维材料科学研究的基础上，结合我国桥梁结构实施中具体问题和加固特点，总结适合我国桥梁结构实施中碳纤维加固技术的应用指南，用于指导桥梁结构施工中实际问题。碳纤维加固技术在我国桥梁结构实施中的普遍应用，这需要结合我国桥梁工程的特点深入研究并不断提高，将我国桥梁结构的加固技术提升到新的高度。

4 碳纤维加固技术在应用中的注意事项

在我国桥梁结构实施中，采用碳纤维加固技术应注意以下几个方面：①在施工中，要先做好桥梁交通的封闭工作，为防止因桥梁加固施工引起的交通堵塞，可安排相关人员指挥桥梁附近的交通；②在施工中，尽量选用轻型机械设备完成桥梁路段混凝土清理工作，以最大限度地防止工字梁和微弯板等问题的发生；③在加固前，保证现场精确测量需加固的具体桥梁部位和长度，做好加固前的准备工作；④在加固中，保证碳纤维加固材料与桥梁结构紧密结合，在必要时可粘附双层碳纤维片材，达到桥梁结构加固的良好效果；⑤在加固后，考虑碳纤维材料的后期保养和使用寿命，在碳纤维材料的表面涂抹一定的防护材料，如定期涂抹防晒漆防止风干、延缓老化等。

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2016-05-11

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