朱登霞

摘要：粘貼碳纖維對(duì)提高橋梁承載力具有很強(qiáng)的作用，本文對(duì)碳纖維本身優(yōu)缺點(diǎn)和在加固中的工作機(jī)理進(jìn)行了全面論述，并結(jié)合具體工程實(shí)踐對(duì)粘貼碳纖維加固橋梁的具體施工工藝作了詳細(xì)介紹，為工程技術(shù)人員提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：碳纖維；橋梁；裂縫

1 前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，高速公路建設(shè)得到飛速的發(fā)展，與此同時(shí)，公路橋梁開裂的情況日益增多，目前裂縫修補(bǔ)主要方法是壓力注膠法，但由于以往裂縫注膠修補(bǔ)后，由于混凝土繼續(xù)的收縮變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)重新開裂，經(jīng)考慮對(duì)裂縫進(jìn)行壓力灌漿之后通過在混凝土表面粘貼具有一定預(yù)拉力的碳纖維布，以在裂縫周邊施加強(qiáng)壓應(yīng)力，保證混凝土不再開裂；本文通過某橋梁裂縫處理，全面介紹REINJECTOR注膠法及碳纖維加固在裂縫處理中的綜合應(yīng)用。

2 碳纖維特性

碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量，耐疲勞和耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，在橋梁工程中應(yīng)用廣泛，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

碳纖維布的自重僅為200-300g／m2，設(shè)計(jì)厚度為0.1l1-0.16mm，加上環(huán)氧樹脂系列的粘結(jié)材料的自重也很輕，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)重量及橋下凈空的影響微乎其微，因此，與其他加固方法相比，采用碳纖維布加固法不增加恒載和斷面尺寸，不影響結(jié)構(gòu)外觀，不減小橋下凈空。

該法施工簡(jiǎn)便，工期短，無(wú)需大型設(shè)備，不受空間限制，可以不中斷橋面交通，且因碳纖維布的隨型性極強(qiáng)的特點(diǎn)，可以適應(yīng)不同構(gòu)件的各種形狀，成型方便。

加固時(shí)碳纖維布通過環(huán)氧樹脂等粘結(jié)材料與原有構(gòu)件有效粘結(jié)，不需設(shè)置錨栓及鑿開混凝土等，不會(huì)損傷原構(gòu)件。

由于碳纖維材料優(yōu)異的物理力學(xué)性能，在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)過程中可充分利用其高強(qiáng)度，高模量的特點(diǎn)來(lái)提高構(gòu)件的承載力，改善其受力性能，達(dá)到高效加固的目的。

碳纖維布粘貼在混凝土表面，能有效封閉混凝土表面的裂縫，并能約束混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的生成與擴(kuò)展。

碳纖維材料幾乎無(wú)腐蝕性和磁性，并具有較好的耐熱性，且其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)與酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，具有良好的耐久性。

有良好的抗震性，它改善了原構(gòu)件的裂縫形態(tài)，延緩和減輕了震動(dòng)造成的破壞；

3 粘貼碳纖維法加固原理

將抗拉性能良好的碳纖維布加固受拉區(qū)，可與原結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋共同承受拉力，以提高舊橋承載力；

沿橋梁的主拉應(yīng)力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布，兩端分別設(shè)置錨固端，可約束混凝土表面裂縫、防止混凝土裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，從而達(dá)到提高構(gòu)件抗彎剛度，減小構(gòu)件撓度、改善梁體受力的目的；

碳纖維布加固混凝土構(gòu)件，在提高其受彎承載力的同時(shí)還可能影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過多時(shí)，構(gòu)件的破壞形態(tài)將由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐?。與此同時(shí)。由于碳纖維為完全彈性的材料，它與鋼筋的共同作用會(huì)減弱鋼筋塑性性能對(duì)構(gòu)件延性的影響。碳纖維布用的過多，構(gòu)件的延性將有所降低。

碳纖維和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數(shù)，不會(huì)由于溫度變化產(chǎn)生較大的溫度內(nèi)應(yīng)力而破壞兩者之間的粘結(jié)。

4 工程實(shí)踐

工程簡(jiǎn)介：某高速公路K257+800橋梁，在近期發(fā)現(xiàn)第二孔梁下出現(xiàn)裂縫。該橋?yàn)橹骶€下穿式立交橋，上構(gòu)為10+2×16+IOm鋼筋砼連續(xù)梁，橋墩為鋼筋砼薄壁墩，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)；橋臺(tái)為U型重力式橋臺(tái)，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋面凈寬4.5m，設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車一100。

工程地質(zhì)：該橋地質(zhì)概況：0～11米為褐黃色硬塑粘土，以下為全風(fēng)化白云巖、強(qiáng)風(fēng)化白云巖、弱風(fēng)化白云巖?；A(chǔ)置于粘土中。設(shè)計(jì)要求地基承載力不小于230kpa，實(shí)測(cè)分別為：0#：301.6kpa；1#；2130.8kpa；2#；303.2kpa；3#；273.6kpa；4#；316.0kpa。

裂縫原因：2003年6月21日上午，建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位對(duì)裂縫進(jìn)行了分析討論，認(rèn)為該橋拆除鋼管腳手架從第二孔開始，然后拆除其它孔徑鋼管腳手架，以致于由于橋梁體系轉(zhuǎn)換，造成第二孔橋梁底板出現(xiàn)裂縫。

裂縫處理: 采用裂縫注入補(bǔ)強(qiáng)加固法，利用灌注器提供恒定低壓以克服毛細(xì)現(xiàn)象，將專門適配的AB灌縫樹脂注入裂縫中，使裂縫處混凝土斷面粘合在一起，恢復(fù)其整體性并改善裂縫處的受載能力，同時(shí)封堵裂縫，使膠粘劑與混凝土保護(hù)層形成一個(gè)整體，以恢復(fù)其對(duì)鋼筋的保護(hù)功能，避免接觸腐蝕性介質(zhì)而造成鋼筋生銹。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)共14條裂縫中有13條可以灌注; 對(duì)細(xì)小裂縫，由于無(wú)法確保充分注入，應(yīng)在縫口反復(fù)涂刷粘接劑以封閉。

裂縫注入的工藝流程：裂縫調(diào)查→裂縫觀測(cè)→確定注入器的安設(shè)分布方案→清理裂縫→安裝注入器底座→封閉裂縫→配制注入材料→自動(dòng)注入→確認(rèn)注滿→拆除注入器及底座→修整裂縫口→進(jìn)入后序工程

a.表層處理：清除裂縫表面的灰塵，油污。

b.確定注入口：一般按20～30cm的距離設(shè)、注入口，注入口的位置應(yīng)盡量在裂縫較寬、開口較通暢的部位。

c.封閉裂縫：沿裂縫處認(rèn)真釘設(shè)2-3Cm寬的臨時(shí)封閉膠，并安裝注膠底座。

d.安設(shè)自動(dòng)壓力灌漿器并注漿，注漿時(shí)間為5分鐘左右，注滿時(shí)一般封縫膠旁邊有潮濕現(xiàn)象，那是注滿后有少許漿滲出的緣故。

e.樹脂固化后敲掉底座及堵頭，清除表面封縫膠。

碳纖維工程施工：

a.橋梁底板砼表面用砂輪或砂布打磨干凈，除去表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。

b.均勻涂刷底層樹脂CFP(其作用是滲透至混凝土內(nèi)部以提高混凝土和碳纖維之間的黏結(jié))。

c.用整平材料CFE修復(fù)，填補(bǔ)箱梁基面上不平整及缺陷部位。

d.涂刷粘結(jié)樹脂CFR，隨后開始粘貼30型高強(qiáng)度碳釬維布。

e.在粘貼完碳纖維布后再涂刷一層CFR樹脂。

f.粘貼碳纖維片后需要自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)達(dá)到初期固化，固化期間應(yīng)保持不受干擾，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需要的自然養(yǎng)護(hù)周期為一周左右，此期間應(yīng)防止貼片受到硬性沖擊。

g.加固養(yǎng)護(hù)完成后，在加固碳纖維布上涂上與混凝土顏色一致的涂料

5 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐證明，REINJECTOR壓力注膠配以粘貼碳纖維布綜合加固處理裂縫，施工便利，效果顯著，值得同類工程借鑒。