摘要：碳纤维加固技术是一种新型的结构加固技术。它主要是利用树脂类粘结材料将碳纤维黏贴于混凝土表面，从而对混凝土构件和结构起到加固补强的作用。碳纤维加固技术具有强度高、耐腐蚀、重量轻等特点，在桥梁维修加固工程中的应用具有施工操作简便、工序简单等特点，因此在公路桥梁养护工程中应用广泛。根据相关的工程实践经验可以知道，采用碳纤维加固技术对桥梁工程梁体的裂纹病害进行处理可以起到满意的效果。
关键词：桥梁养护；碳纤维；加固补强；施工技术；分析
引言：由于受到行车等荷载的直接作用，桥梁上部结构最易产生轻微病害，钢筋混凝土梁(板)桥尤为明显。因此，在桥梁养护工作中，对轻微病害进行预防性养护是防止病害发展加重的有效措施。当前诸多新技术新工艺的兴起，更是大大提高了预防性养护的效能，在实际应用中，采用碳纤维加固技术对存在轻微病害的小跨径桥梁进行加固补强，起到了抑制病害发展，延长其使用周期的目的。
1技术概述与加固原理
1.1概述
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，使两者共同作用，对构件进行补强，提高结构构件的承载能力，以此达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、墩、墙等结构。碳纤维加固法除在建筑领域得到广泛应用外，近年来在公路旧桥加固工作中也得到了有效地推广应用。该方法施工简单、施工速度快、可在旧桥不停止使用的条件下进行加固和修复、构件截面尺寸变化小、不影响净空使用、经济性好，而且可以提高被加固桥梁的抗弯、抗剪能力，限制裂缝的发展。
1.2加固原理
碳纤维加固技术是优质新型材料与先进工艺相结合的产物。用于建筑结构加固的碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同受力，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用高效粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布整体抗拉强度，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到整体补强的目的。
2.碳纤维加固技术
2.1混凝土构件表面处理
在碳纤维加固施工之前，应先对混凝土构件表面存在的病害问题进行处理，将其上残缺、破损的部位进行清理，直至达到结构密实。对于外露的钢筋需要进行检查，将表面锈蚀的部位清除。采用砂浆对清理过的混凝土残缺部位进行修补。
2.2碳纤维基层处理
对于需要进行贴片的范围进行定位、划线。接着采用砂轮对基层混凝土表面的劣化层进行剔除和研磨。对于构件表面凸出的部位，采用砂轮进行削平处理，尽量确保平顺。对于有棱角的部位，采用砂轮进行倒角处理。对于打磨处理之后的构件，需要采用高压水枪进行冲洗并确保干燥。
2.3涂抹底层界面剂
根据比例的要求进行贴片底层涂料的配置，主剂和固化剂的用量应确保精确。采用变速电动搅拌器对涂料混合物进行搅拌。在涂料中不得添加加溶剂。配置完成的涂料应在规定时间内使用完成，超过时间不得使用。采用滚筒刷进行涂料的涂抹，确保均匀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果在冬季进行施工，为了防止出现粒子问题，涂抹的涂料厚度不宜过大。一般情况下需要涂抹2次。根据工程的具体情况适当调整涂料的涂量。底层涂料固化完成之后，对其表面的凸起部分需要采用磨光机和砂纸进行打光处理。在具体施工中，应根据施工部位的温度和湿度以确定合适的底层涂料。
2.4构件表面的残缺修补
混凝土构件表面存在的凹陷部位会引起纤维片黏贴出现起鼓的问题，因此需要对这些缺陷位置进行处理。一般情况下可以采用环氧腻子对其进行填平，直至表面达到平整要求为止。当进行环氧腻子的修补时，应事先确定黏贴片材底层涂料的黏着性，同时必须在湿度低于85%的情况下进行修补施工。当腻子硬化之后，其表面往往会出现糙纹，需要对其进行打磨。对于内角处，需要采用找平材料进行填补处理，确保平整顺直。
2.5黏贴碳纤维片
当在确认混凝土表面的含水率满足要求，同时湿度不会发生结露的情况下即可进行碳纤维片的黏贴施工。一般情况下，如果气温在5℃以下，雨天或者湿度在85%时不得进行黏贴施工。在碳纤维片材的运输、加工以及施工过程中，应避免其出现损坏。在贴片施工之前，需要根据规定的尺寸要求对碳纤维片进行切断加工。切断过程中，应认真进行操作，以防止造成碳纤维片的损坏。根据当天的用量以确定碳纤维片的截切数量。在进行碳纤维片裁切时，应预先在需要切断的位置黏贴一层胶带，在胶带的正中位置进行裁切，这样可以有效避免断头处出现脱丝不平整的问题。沿着纤维的长方向，碳纤维片材的接头应确保有10cm以上的搭接长度。此时需要多涂一些树脂。对于横向，则不需要进行搭接。当底层涂料和环氧腻子等修补的材料达到干燥状态时，即可开始进行碳纤维片的黏贴施工。如果修补施工完成时间已经超过1周，则应先采用砂纸对其表面进行蹭磨处理，以确保碳纤维片与结构面之间的粘结效果。根据比例要求在容器内加入树脂的主剂和固化剂以进行树脂的配置。一般情况下需要采用变速电动搅拌器进行2min的搅拌。碳纤维片黏贴之前，采用滚筒刷将树脂均匀涂抹在结构面上。具体的涂量应根据结构面的具体情况进行确定。对于拱起、拐角以及残缺修补位置，可以适当增加涂量。在进行碳纤维片的黏贴时，应确保片材与树脂之间不存在空隙。因此需要沿着纤维的方向对片材进行滚压处理，来回滚压几次即可确保树脂渗入到纤维中，同时将其中的空气消除。碳纤维片材施工完成30min后，即可采用滚筒刷在其表面均匀涂抹浸渍树脂，并沿着纤维的方向进行来回几次的滚压，从而确保纤维内部充分浸渗树脂。需要注意的是避免已经贴好的纤维片材出现卷曲。
2.6养护
当碳纤维片材黏贴之后，一般需要经过24h的自然养护以达到初期固化。在固化期间不得对其造成干扰。在树脂固化之前，可以采用塑料薄膜对其进行遮挡。在养护期间，如果气温降到5℃以下时，应采取相应的加温措施，或者可以采用低温固化树脂。一般情况下，碳纤维片材达到设计强度的时间会受到气温的影响，在养护期间，不得使碳纤维片材遭受硬性攻击。
总结：通过以上分析表明，碳纤维加固技术在桥梁维修加固工程中的应用具有施工操作简便、工序简单等优势。桥梁经过长达二十年的使用之后，引桥出现了一些病害问题，大部分支座位置出现了剪切变形、橡胶老化等问题，采用碳纤维加固技术对桥梁进行维修养护。后期维护效果表明，碳纤维加固技术具有强度高、耐腐蚀强、重量轻等优势，采用碳纤维加固技术对桥梁工程梁体的裂纹病害进行处理可以取得满意的效果。
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论文作者:席兴华,王阔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/27
标签：碳纤维论文; 桥梁论文; 构件论文; 病害论文; 技术论文; 表面论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第29期论文;