任國柱

【摘 要】隨著近年來載重汽車噸位的不斷增大，我們在進行的公路日常養(yǎng)護工作中發(fā)現(xiàn)許多公路經(jīng)過多年運營許多橋涵的蓋板出現(xiàn)了混凝土開裂、風化露筋、鋼筋銹蝕等嚴重病害，橋涵蓋板的承載力下降。該病害嚴重地影響到公路行車安全，急需對發(fā)生病害的橋涵蓋板進行加固處理。本文簡要的談了碳纖維技術(shù)加固橋涵蓋板的工作原理、特點及施工工藝流程。

【關(guān)鍵詞】橋涵蓋板 病害 碳纖維布 加固

1前言

隨著近年來載重汽車噸位的不斷增大，我們在進行的公路日常養(yǎng)護工作中發(fā)現(xiàn)許多公路經(jīng)過多年運營許多橋涵的蓋板出現(xiàn)了混凝土開裂、風化露筋、鋼筋銹蝕等嚴重病害，橋涵蓋板的承載力下降。該病害嚴重地影響到公路行車安全，急需對發(fā)生病害的橋涵蓋板進行加固處理。

2 病害產(chǎn)生原因

產(chǎn)生此類病害的原因是多方面的，主要有以下幾點:（1）在橋涵建設(shè)施工時，存在質(zhì)量問題，蓋板鋼筋保護層厚度不夠，混凝土震搗不密實，經(jīng)常年使用，表層混凝土容易風化脫落，形成露筋。（2）蓋板防水層開裂失效，雨水不斷滲入與蓋板混凝土的主要成分硅酸鈣發(fā)生水化反應(yīng)，形成游離鈣、硅酸和氫氧根，在毛細壓作用下混凝土中的鹽份被水帶出淤積于混凝土表面，進一步與空氣中的二氧化碳反應(yīng)在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊，最后形成堿蝕。在這個過程中，如果結(jié)構(gòu)存在裂縫，就會引起鋼筋的銹脹，出現(xiàn)鋼筋銹蝕的情況。（3）我省海西地區(qū)空氣中和土質(zhì)中都含有一定的氯鹽成分，鹽水滲入到蓋板混凝土的縫隙里，引起堿骨料反應(yīng)發(fā)生鹽腐蝕，加速了混凝土的離析。

3 碳纖維加固技術(shù)

3.1碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展

碳纖維又稱增強復(fù)合材料，用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固始于70—80年代的美國、日本。日本阪神大地震及臺灣“9.11”地震后，碳纖維加固技術(shù)被廣泛用于震后建筑重建和補強，這些都促進了碳纖維在加固補強工程中的應(yīng)用。我國在這方面起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛，進展飛快，已經(jīng)有了許多橋梁加固成功的實例。如南京機場路高架橋空心板補強修復(fù)；盧溝新橋的補強修復(fù)工程等等。

3.2碳纖維加固技術(shù)的工作原理、特點及優(yōu)越性

碳纖維增強復(fù)合材料加固修補混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，是利用專門配制的粘結(jié)劑將碳纖維片粘貼在混凝土構(gòu)件需補強加固部位表面，使混凝土與碳纖維片形成一體，共同工作的加固修補方式。（1）碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)越力學性能，其抗拉強度是普通Ⅱ級鋼筋抗拉強度的10倍以上，彈模也與鋼材相當；（2）碳纖維材料不與酸堿鹽等化學物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而用碳纖維材料加固后的鋼筋混凝土構(gòu)件具有良好的耐腐蝕性及耐久性，適合于沿海地區(qū)空氣濕度大，鹽堿含量較高的特點；（3）碳纖維的單位體積重量僅為鋼材的l／4左右，制成板狀后，其厚度僅為1.4mm左右，幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和改變截面外形。由于碳纖維布是一種柔性材料，而且可以任意裁剪，可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，很適合于加固橋涵蓋板這類施工面較小的工程。（4）施工簡便、工序簡單，由于其自重較輕，可用小型電動工具操作，操作空間要求較寬松。不像傳統(tǒng)補強方法需要眾多工種、大量勞力及大型施工設(shè)備，可以在傳統(tǒng)技術(shù)無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實施。通過對兩種施工方案各自特點的研究比較，我們段技術(shù)人員認為第二種方案更加適合本次橋涵蓋板加固工程。

4 施工流程

橋涵蓋板加固工程的施工日期要安排在雨季前或雨季后，以減少雨水對工程的影響。其施工工序為施工準備、混凝土表面處理、配置、涂刷底膠、配置找平膠并找平面層、粘貼碳纖維片材、保護。

（1）施工準備：認真閱讀設(shè)計圖紙，根據(jù)實際情況擬定施工計劃，備齊施工所需的各種材料及機具。

（2）混凝土表面處理：清除橋涵蓋板底面剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，對于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后用環(huán)氧砂漿進行修復(fù)。用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，將混凝土面層打磨平整，尤其把表面的凸起部位磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處進行倒角處理并打磨成圓弧狀(R≥20mm)。用吹風機將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

（3）配置、涂刷底膠：按主劑:固化劑=2:1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計量，電動攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后再進行下一工序施工。一般固化時間為2～3d。

（4）配置找平膠（FE膠）并找平面層混凝土蓋板表面凹陷部位用FE膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用FE膠填補，轉(zhuǎn)角處用FE膠修補成光滑的圓弧，半徑不小于10mm。

（5）粘貼碳纖維片材：按尺寸裁剪碳纖維布，調(diào)配、攪拌粘貼碳纖維材料的加固專用膠（FR膠），攪拌至色澤均勻，然后用滾筒刷均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，在確定所粘貼部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，將碳纖維布拉緊展平并鋪在涂有FR膠基面上，用特制滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使FR膠充分浸透碳纖維。碳纖維沿纖維方向的搭接長度不小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維固定。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥進行下一層的粘貼。在最后一層碳纖維的表面均勻涂抹FR膠。其厚度為1～2 mm。

（6）保護在加固后的碳纖維表面噴防火涂料進行保護。

5 結(jié)束語

通過全國不同地區(qū)應(yīng)用碳纖維加固技術(shù)整治、加固的工程中運用了這項技術(shù)，總體反映都取得了良好的效果。我省公路局對此項技術(shù)在局部地區(qū)也進行了試驗，實踐證明碳纖維具有高強高效、材質(zhì)薄、重量輕、施工便捷、耐久耐腐蝕性好等特點，因此該項技術(shù)具有重要的社會意義，并蘊藏著巨大的經(jīng)濟效益。采用碳纖維加固修補混凝土結(jié)構(gòu)在公路養(yǎng)護中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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[3]馮雪松.碳纖維（CFRP）加固鋼筋混凝土梁抗剪性能的試驗研究[D].東南大學,2005.