混凝土T梁結(jié)構(gòu)碳纖維加固施工技術(shù)分析

李 廣

重慶建工市政交通工程有限責(zé)任公司，重慶 400021

在橋梁加固改造中，因每座橋的情況各不相同，其有各自不同的特點(diǎn)，采用的加固技術(shù)也會不同。歸納起來，對有缺陷、病害的橋梁總體的加固技術(shù)有[1,2]：減輕恒載、加固臨界桿件、提供新補(bǔ)充桿件、改善原結(jié)構(gòu)體系等，以增大橋梁承受活載的能力。本文主要對于混凝土T梁結(jié)構(gòu)碳纖維加固施工相關(guān)問題進(jìn)行探討。

1 碳纖維加固技術(shù)的概述

目前，在我國的北京、上海、天津、江蘇、福建等許多地區(qū)的橋梁和工民建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。其中有些是由于意外事故而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力而需補(bǔ)強(qiáng)加固的；有些是由于混凝土強(qiáng)度或配筋不足而需補(bǔ)強(qiáng)加固的；有些是由于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到或接近使用年限而需加固的；還有部分建筑是未進(jìn)行抗震設(shè)防的，需進(jìn)行抗震加固。碳纖維復(fù)合材料的特點(diǎn)是：1）高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量（是普通鋼材的10倍以上）；2）施工方便，無需任何夾具、模板，能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)而不改變構(gòu)件外形尺寸，可多層粘貼，并能有效地封閉混凝土的裂縫；3）耐腐蝕及耐久性能好；4）不增加結(jié)構(gòu)自重。適用范圍為各種形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)。其加固機(jī)理是利用專用環(huán)氧樹脂將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維片粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，并與之形成整體，共同工作。在碳纖維加固施工前，應(yīng)盡可能地卸去部分荷載，使碳纖維粘貼施工時結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的荷載作用減小到最小程度。

2 T梁結(jié)構(gòu)加固施工相關(guān)技術(shù)分析

2.1 碳纖維布及相應(yīng)的配套膠

加固修用的材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證和產(chǎn)品性能檢測報告，提供產(chǎn)品主要力學(xué)性能指標(biāo)。碳纖維布選用高強(qiáng)度I級，膠粘劑選用A級膠，安全性能指標(biāo)應(yīng)符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367.2006）的規(guī)定。不準(zhǔn)使用無觸變、高流掛碳纖維膠，以避免膠瘤的形成。碳纖維布及相應(yīng)的配套膠選用，還應(yīng)符合海洋環(huán)境類別的要求。

2.2 驗(yàn)收要求

1）在粘貼碳纖維布施工過程中，施工單位必需有工藝工序質(zhì)量檢驗(yàn)單，每一工序必須達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，方進(jìn)入下一步工序，未經(jīng)檢驗(yàn)合格的施工工序，均不得進(jìn)行下一步施工。

2）纖維片材與混凝土結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)質(zhì)量，應(yīng)用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面的方法來檢查，總有效粘結(jié)面積應(yīng)達(dá)到100%。

3）所有產(chǎn)品都有產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品質(zhì)量出廠檢驗(yàn)報告，進(jìn)口產(chǎn)品有進(jìn)口報關(guān)單，各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合國家技術(shù)規(guī)程要求。

4）碳纖維片材實(shí)際粘貼面積應(yīng)不少于設(shè)計(jì)量，位置偏差應(yīng)不大于10mm、

5）業(yè)主和監(jiān)理單位可對進(jìn)場碳纖維片材和配套樹脂類粘結(jié)材料進(jìn)行現(xiàn)場取樣檢驗(yàn)。

6）碳纖維布與混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度現(xiàn)場測定應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)）》（GB50367-2006）的規(guī)定。

2.3 碳纖維復(fù)合材料施工工藝流程

2.3.1 混凝土基面的處理

1）用鋼絲輪角磨機(jī)清除混凝土表面的劣化層（剝離、蜂窩、浮漿、由于腐蝕或風(fēng)化產(chǎn)生的水泥翻沫、脫模膠層、松散的混凝土碎屑、瀝青等），并用吹風(fēng)機(jī)吹凈，露出干凈、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)的表面；2）對于砼脹裂、松散、鋼筋銹蝕的現(xiàn)象，先鑿除松散部分，對銹蝕鋼筋進(jìn)行手工除銹，然后采用環(huán)氧樹脂作防腐處理，并用環(huán)氧膠泥作為整平材料填補(bǔ)平整。在填補(bǔ)環(huán)氧膠泥前，先在破傷口處涂刷一遍環(huán)氧膠作為粘合劑，以確保新老混凝土粘合良好，并且不會產(chǎn)生裂縫，對蜂窩、麻面的大孔徑孔洞，采用環(huán)氧膠泥填充整平；3）對基面經(jīng)過剔鑿、處理銹蝕露筋可能有出現(xiàn)的急劇凹陷或構(gòu)件缺損部位，用環(huán)氧樹脂砂漿或碳纖維整平材料填補(bǔ)修復(fù)平整或圓滑順暢過渡，以確保結(jié)構(gòu)件表面平整美觀；4）對基面尖銳凸起的部位（混凝土構(gòu)件交接部位、模板段差等）用混凝土磨片角磨機(jī)磨平凸起的轉(zhuǎn)角或可能存在的混凝土模板接頭處的階梯狀錯位，用混凝土磨片角磨機(jī)進(jìn)行倒角處理，打磨至圓滑（R>10mm）；5）確保粘貼基面上干凈、無油污并充分干燥。

2.3.2 涂底膠

1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)用量，按底膠規(guī)定的比例把底膠主劑和固化劑置于配膠容器中攪拌均勻；2）已配好的底膠如超過適用期后決不能使用；3）在底膠中嚴(yán)禁添加任何溶劑；4）用毛刷均勻、無遺漏地將底膠涂在需補(bǔ)強(qiáng)的混凝土表面，底膠涂布面邊界應(yīng)不小于所粘貼的碳纖維布大?。?）施工部位的溫度應(yīng)不低于5℃或高于40℃，相對濕度應(yīng)小于70%，如遇雨天混凝土表面結(jié)霧或有水分，應(yīng)將潮濕部位表面處理至干燥后方可施工；6）等底膠凝膠至指觸干燥后，如發(fā)現(xiàn)表面有突起毛刺，應(yīng)用砂布打磨光順，注意不能將底膠層打磨穿。如有打磨穿的局部應(yīng)重復(fù)操作步驟。

2.3.3 修整找平層

1）底膠指觸干燥后，若發(fā)現(xiàn)粘貼表面上有缺損，應(yīng)用找平膠進(jìn)行刮填修補(bǔ)，保證無明顯高度差、坑洼平緩順暢。整平材料的調(diào)制和使用注意事項(xiàng)與底膠相同；2）等整平材料固化至指觸干燥后，如發(fā)現(xiàn)整平部位表面有突起毛刺，應(yīng)用砂布打磨光順。

2.3.4 碳纖維布粘貼的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：

1）粘結(jié)膠浸潤碳纖維布良好；2）碳纖維布粘貼密實(shí)與混凝土結(jié)合達(dá)到100%以上；3）碳纖維布方向不發(fā)生彎曲；4）順纖維布方向搭接長度不小于10cm，各層之間的搭接部位不得位于同一條線上，必須錯開至少50cm；5）碳纖維布規(guī)格、貼片位置、長度、寬度、纖維方向、層數(shù)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

2.3.5 涂刷表面防護(hù)膠

在粘貼碳纖維并形成復(fù)合材料凝膠固化后，在復(fù)合層表面采用毛刷和刮板均勻涂刷表面防護(hù)膠，形成防護(hù)層。表面防護(hù)材料粘結(jié)性能應(yīng)與碳纖維表面涂刷的膠凝劑相同。

2.3.6 表面涂裝

根據(jù)業(yè)主要求采用水泥砂漿和107膠混合，涂刷于碳纖維表面，使其顏色達(dá)到與混凝土顏色一致。

3 結(jié)論

橋梁病害涉及到混凝土的材性、設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境等各方面的問題。特別是縣鄉(xiāng)公路的橋梁，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、交通量日增，如何做到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)橋梁病害，甚至是如何避免。本文關(guān)于混凝土T梁結(jié)構(gòu)碳纖維加固施工技術(shù)進(jìn)行探討，有利于今后橋梁加固技術(shù)發(fā)展。

[1]王琦，周奎.芳玻韌布在預(yù)應(yīng)力空腹矮T梁加固中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2009，38(11).

[2]邊晶梅，朱浮聲，高曉剛，等.服役橋梁加固方案優(yōu)選決策支持系統(tǒng)[J].中外公路，2009(2).