曲向陽

山東省東營市公路管理局東營分局，山東省東營市 257091

支脈溝橋上粘貼碳纖維布的施工工藝探討

曲向陽

山東省東營市公路管理局東營分局，山東省東營市 257091

采用碳纖維布進行橋梁加固混凝土結(jié)構(gòu)是國內(nèi)日漸關注和發(fā)展的加固應用技術,本文針對山東省廣饒縣支脈溝橋的加固闡述了采用粘貼碳纖維布在T型梁底部進行橋梁加固的作用機理和施工工藝。

碳纖維布；施工工藝

支脈河橋位于山東省廣饒縣境內(nèi)，橋長140米，橋跨結(jié)構(gòu)為7*20m，上部結(jié)構(gòu)為T型梁。該橋自上世紀八十年代建成以來，已運營20多年，近幾年來隨著車流量、車載重的不斷加大，代表車型不斷趨于重型化以及其它多種原因，T梁受剪處混凝土出現(xiàn)越來越嚴重的裂縫。為防止裂縫的發(fā)展趨勢越來越嚴重，經(jīng)綜合分析，決定對該橋T梁受剪處采用粘貼碳纖維布補強和改換橋面鋪裝的方法進行加固?，F(xiàn)主要探討碳纖維布的特性和粘貼施工工藝。

1 碳纖維布的特性

1.1 碳纖維的性能特點

碳纖維是以聚丙烯腈或者中間相瀝青纖維為原料經(jīng)過高溫碳化制成。用于混凝土結(jié)構(gòu)補強的碳纖維種類較多，可以按不同的分類方法進行劃分。按形狀分類，可分為：片材(包括布狀和板狀)；棒材；型材；短纖維。按力學性能可以分為：高模量纖維；高強度纖維和中等彈性模量纖維。

在結(jié)構(gòu)補強過程中，碳纖維中的布狀材料和棒材都運用較多。碳纖維布的基本力學性能可以通過實驗確定，目前有許多檢測方法，尚未形成統(tǒng)一的測試標準。但總的講來，碳纖維布和碳纖維棒材有較高的拉伸強度，一般大于1800MPa；彈性模量較大，一般略大于鋼材的彈性模量，大于220GPa，一般在300GPa～640GPa之間。延伸率較小，不大于2%。其中碳纖維棒材的強度稍小于碳纖維布，而彈性模量則稍大。

在結(jié)構(gòu)補強中，需要把碳纖維布和碳纖維棒材用有一定強度的粘結(jié)膠粘貼到混凝土上，使其和混凝土共同工作，以達到補強的目的。

1.2 碳纖維加固橋梁的技術特點

由于碳纖維材料的強度和彈性模量都很高，在橋梁加固中，和其它的加固技術相比，具有以下的優(yōu)勢：

1.2.1 高強高效

由于碳纖維材料優(yōu)異的物理力學性能，在對混凝土橋梁進行加固補強過程中，可以充分利用其高強度、高模量的特點來提高橋梁或其構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，達到高效加固的目的。

1.2.2 耐腐蝕性及耐久性好

碳纖維材料的化學性質(zhì)穩(wěn)定，不與酸堿鹽等化學物質(zhì)發(fā)生反應，因而用碳纖維材料加固的鋼筋混凝土構(gòu)件具有良好的耐腐蝕和耐久性，解決了其他加固方法所遇到的化學腐蝕問題，特別是在腐蝕環(huán)境下進行加固更有優(yōu)勢。

1.2.3 不增加構(gòu)件的自重及體積

碳纖維布質(zhì)量輕且厚度薄，經(jīng)加固修補的構(gòu)件，基本上不增加結(jié)構(gòu)的自重和尺寸，也不會減少建筑物的使用空間。這對于橋下要求通航或者有通行要求的舊橋進行加固特別重要。

1.2.4 適用面廣

由于碳纖維布是一種柔性材料，可以任意地裁剪，所以這種加固技術可以廣泛地運用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀和結(jié)構(gòu)的各個部位，且不改變結(jié)構(gòu)形狀、不影響結(jié)構(gòu)外觀。對于橋梁的墩臺、梁板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件都能夠順利的進行加固。

1.2.5 便于施工

將碳纖維材料用于加固混凝土橋梁，在施工時不需要大型的機械設備，占用施工場地少，沒有濕作業(yè)，工效極高。

用碳纖維加固橋梁結(jié)構(gòu)有十分顯著的優(yōu)點，然而用碳纖維加固橋梁結(jié)構(gòu)的造價較高，建議在補強加固橋梁時和其它的加固方法進行綜合對比、選擇。

2 粘貼碳纖維布在支脈溝橋上的施工工藝

2.1 施工前的準備工作

主要是做好臨時設施工程，如腳手架工程、安全設施防護等。在施工時，應半幅封閉施工道路，并派人負責交通疏導。對使用的材料、配套樹脂、機具做好準備工作。

2.2 基面處理

2.2.1 T型梁混凝土表面的劣化層（主要是浮漿、風化層等）要用砂輪機進行清除和打磨。對于構(gòu)件有剝落、起皮、腐蝕、裂縫及嚴重碳化等表面缺損，先進行修復，并將粘貼基面打磨平整、清理干凈，且不存在尖銳楞角和浮灰粉塵，以防止碳纖維布的局部剝斷破壞和粘貼失效。

2.2.2 對于基面的錯位與凸出部分要磨平，對于T型梁轉(zhuǎn)角部位進行倒角處理。

2.2.3 因T型梁裂縫較多，并且部分裂縫較寬，對裂縫部分注入環(huán)氧樹脂進行修補。

2.3 基面的清洗

2.3.1 先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去，再用壓縮空氣機吹去粉塵，保證碳纖維布粘貼面干凈、平滑。

2.3.2 用丙酮擦試T型梁粘貼部分混凝土表面，在保證其充分干燥后進行下一道工序的施工。

2.4 涂刷底膠

2.4.1 按設計比例準確配制底膠并進行充分攪拌，確保攪拌均勻。因施工較繁瑣，一次調(diào)和的底膠量要在可使用時間內(nèi)用完，超過時間的廢棄，以確保粘接質(zhì)量。

2.4.2 用滾筒將底膠均勻地涂抹在混凝土基面上，直橫均勻涂抹，自然風干。

2.4.3 待底膠硬化后，在表面有凸起部分時，用磨光機打磨光滑。

2.4.4 在底膠表面指觸干燥后，方可進入下道工序。底層樹脂的作用是保證碳纖維布和混凝土構(gòu)件有足夠的粘結(jié)，以使它們共同工作；底層樹脂應該均勻、全面，避免厚度不一和局部漏刷。

2.5 粘貼面的修補

2.5.1 若發(fā)現(xiàn)粘貼面上有凹入部位，用平膠進行修補，保證粘貼面的平整，以確保加固的效果。

2.5.2 待找平膠表面指觸干燥后方可進入下一道工序。

2.6 粘貼碳纖維布

2.6.1 在待粘貼面上劃出各層位置準備粘貼碳纖維布。

2.6.2 根據(jù)設計尺寸裁剪碳纖維布，因設計考慮為了方便碳纖維布的裁剪操作和考慮儲備，每層碳纖維布寬為250mm，粘貼兩層?，F(xiàn)場施工時根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗和作業(yè)空間確定了下料長度，在需要進行接長時，接頭的長度為18厘米。

2.6.3 根據(jù)現(xiàn)場應該進度確定下料數(shù)量，下料數(shù)量以當天能用完為準。

2.6.4 粘貼碳纖維布時，根據(jù)設計位置做到由上而下，由左至右有秩序地粘貼，并以滾筒壓擠貼片，使碳纖維布與浸漬樹脂充分結(jié)合，同時以壓板去除氣泡。

2.6.5 隨時觀察貼片是否粘貼密實，如果發(fā)現(xiàn)有間隙或氣泡，應及時將氣泡趕出，確保粘貼質(zhì)量。

2.6.6 碳纖維布的表面處理，待樹脂固化后，根據(jù)需要在碳纖維布的外面刷一層防火漆，以減緩樹脂的老化、增強結(jié)構(gòu)的防火性。

2.7 罩面防護處理

2.7.1 粘貼完碳纖維布后，即時在其表面再直橫均勻涂抹一層浸漬樹脂，自然風干。

2.7.2 確保貼片表面已充分風干結(jié)合后，在其表面涂抹罩面膠，以保證各層膠的耐久性。

2.8 施工完畢

待浸漬樹脂完全風干后，橋面鋪裝全部施工完畢，達到開放交通時施工完畢，開放交通。

[1]諶潤水，胡釗芳，帥長斌．公路舊橋加固技術與實例[M]．第1版.北京：人民交通出版社.2001；177-191.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.06.018

曲向陽，學歷：大學，職稱：助理工程師。