粘贴碳纤维布技术在桥梁加固工程中的应用

粘贴碳纤维布技术在桥梁加固工程中的应用

 李梦雯 

阳新县通盛工程建设有限公司 

邮编：435200

　　摘要  碳纤维布（简称碳布）目前在土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、修复、加固、补强方面的应用得到大力推广。本文通过具体的工程实例，详细阐述粘贴碳纤维布技术在桥梁加固工程中的应用，从施工工艺、工序等方面进行了认真分析与探讨，以备今后施工与设计参考。

　　关键词  碳纤维布 桥梁加固 技术

　　前言

　　粘贴碳纤维布加固混凝土结构技术是一项新型、简便、有效的混凝土桥梁加固技术。该技术充分应用了碳纤维增强复合材料所特有的高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳及施工简便等许多优点，为混凝土桥梁加固技术注入了新的活力。本文结合北京市通州区武窑桥墩碳纤维布加固技术的实践，详细阐述碳纤维布技术的工艺、工序及施工注意事项。

　　1 碳纤维结构加固技术简介

　　粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的

　　使用碳纤维布加固具有以下几个优点：

　　1）强度高，抗拉强度约为普通钢材的10-15倍；

　　2）加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；

　　3）自重轻，本工程碳布约300g/m2，基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，适用范围广；

　　4）施工简便，不需大型施工机构及周转材料，易于操作，经济性好；

　　5）施工工期短，本工程实例仅用10天。

　　2 粘贴碳纤维布技术所需材料

　　2.1 碳纤维复合材料

　　粘贴碳纤维布主要成分是碳纤维材料，其中碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维是常用的加固纤维材料。相比于一般的钢材，碳纤维复合材料不存在屈服点或塑形形变，具有完全线弹性。不仅如此，此种材料轻质，高强度，在一般环境中还有很好耐腐蚀性。

　　使用碳纤维材料加固桥梁工程施工简单，周期短，能很好地作用于桥梁的加固补强工程。现阶段用于桥梁加固补强工程的碳纤维材料较为丰富，有单向碳纤维及交织布，双向碳纤维交织布等，不同类型碳纤维材料可选择作用于桥梁加固补强的不同部位，满足桥梁构件因部位、受力等不同而需要的不同加固补强程度。

　　2.2 粘贴材料

　　粘贴材料主要是使碳纤维布与砼合二为一，使二者共同发挥作用，粘贴材料要具有足够的强度、刚度和韧度才能保证碳纤维布与砼受力均匀，能将重量正常传递至混凝土间且混凝土不至于在此过程中造成开裂的现象。桥梁加固工程一般在野外进行，故而粘贴材料也要适应野外的气候特征，能在3小时左右正常固化，并且能正常流动，具有相当的粘性，加固后不易收缩。

　　粘贴材料在使用过程中逐渐包含了底层涂料、浸渍树枝和整平材料，他们都能将碳纤维与混凝土表面系列材料进行很好的粘合。

　　底层涂料即底涂胶，主要用于混凝土表面，虽然作用于混凝土表面，但要不与混凝土进行粘合，能正常浸入到混凝土结构中，提高混凝土与碳纤维布之间的粘结性，故而底涂胶必须粘度较低。

　　3 粘贴碳纤维布施工技术

　　依据本工程设计图纸要求，本工程施工分4个步骤，分别是基底处理、涂底层涂料、粘贴碳布、表面防护。

　　1）基底表面处理

　　清除墩柱表面剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土，混凝土表面用角磨机打磨平整，直至露出混凝土结构层。构件面蜂窝、麻面、凹凸部位用修补结构胶填平，修补胶固化后（以手指触感干燥为宜，约5小时）进行下一道工序。

　　2）涂底层胶

　　按粘贴面积计算好用量，准确称取甲、乙组份，按甲：乙=3：1的混合比例，在一洁净容器（塑料或金属盆，不得有油污、水、杂质）中均匀搅拌，搅拌时最好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡。用硬毛刷将配好的底胶均匀的涂刷到粘贴面，胶量必须充足饱满。

　　3） 粘贴碳纤维布

　　按设计要求尺寸剪裁碳布，注意整齐划一，避免毛刺。宜在平整的木板、纸板、塑料布上裁剪，以保持纤维布的洁净。

　　碳布粘贴前应先配制完成面胶，然后将配制好的面胶均匀涂抹于构件粘贴部位和碳布上，(75%的面胶涂抹在碳布的粘贴面，当粘贴后，剩余的25%面胶涂抹于碳布外表面)拐角部位适当多涂抹一些。

　　用专用滚筒顺纤维方向多次滚压，促使碳布平整延展，粘贴剂充分渗透，滚压时不得损伤纤维布。

　　在碳布表面涂刷部分粘贴剂，继续往复刮涂碾压，赶出气泡，并使粘贴剂均匀覆盖碳布。注意碳纤维片纵向接头，必须搭接10cm以上。

　　第一层碳布表面面胶指触干燥后，立即进行第二层碳布粘贴，重复上术步骤。注意第二层粘贴时，纵向搭接不能与第一层在一个部位，层间必须错开至少50cm。

　　4）表面防护

　　粘贴48小时后，刷20mm厚水泥砂保护，涂刷要均匀、无流浆、滴泪现象。

　　4 检验与验收

　　1）在开始施工前应确认碳布及配套粘贴胶的产品合格证、出厂检验报告。

　　2）碳布与混凝土之间的粘贴质量可用小锤轻击或手压粘贴面判断粘贴效果，总有效粘结面积不应小于95%，如出现轻微空鼓（面积小于100cm2）可采取针管注胶的方法进行补救。若空鼓面积大于100cm2，宜将空鼓处的碳布切除，重新搭接贴上等量的碳布，搭接长度不小于100mm。

　　5 施工注意事项

　　1）粘贴胶的一次搅拌量应满足本次施工的使用量，不可超出，如超过使用时间则应将粘贴胶废弃，不允许再次使用。通常在室温条件下粘贴胶的有效时间为1小时。

　　2）施工过程中应避免碳布沿纤维垂直方向弯折。

　　3）为保证安全施工，桥梁在施工过程中采取限载措施。

　　6 经验总结

　　1）本工程全桥共14根墩柱采用了碳布加固，粘贴碳布用时10天。实践证明粘贴碳布施工工序简单，可用小型电动工具操作，工种少、用工少、工期短、进度快。大大缩短施工断交的时间，具有较大的经济效益和社会效益。

　　2）此桥梁属于跨河桥，粘贴碳布时采用的是钢管支架，因此在施工时应想作好围堰、支架基础处理、安搭支架工作，确保施工安全和质量。

　　3）碳布在使用过程中易产生线屑、毛羽,若附着皮肤会产生刺激而瘙痒,若吸入会引起喉咙、气管、肺的伤害。所以施工时最好着工作服、手套、口罩、护目镜等。施工完毕用肥皂水将外漏部位清洗干净。

　　7 结论

　　碳纤维布因其轻便、高质等特点，一投入使用便得到了各方认可，并且在加固混凝土结构桥梁的使用中越来越广泛，我国公路桥梁大量进入老化期，有大量的加固补强工作，这也给碳纤维布的更广泛应用提供了机会，碳纤维布在公路桥梁加固工程中定会有较为突出的表现。

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