橋梁上部構造裂縫病害加固處理探討

呂海

（廣深珠高速公路有限公司，廣東 東莞 523925）

隨著我省市場經濟和交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展，早期已建成并通車營運多年的部分橋梁，目前都在擔負著沉重的交通荷載和繁重的交通量。由于橋梁工作條件及營運環(huán)境的特殊性，部分橋梁在通車營運后，便逐漸顯現(xiàn)出一些早期病害，如混凝土開裂、風化露筋、鋼筋銹蝕等嚴重病害。在眾多的病害類型中，結構裂縫是最為常見的一種。由于其存在，往往與結構受力有著直接的聯(lián)系，直接關系到橋梁的安全營動粗，故人們往往對此不敢掉對輕心，急需對相關病害進行加固處理。由于碳纖維布加固混凝土結構技術是一種新興的、技術含量高的結構補強加固方法。碳纖維布的強度一般為建筑用鋼材的十幾倍，彈性模數與建筑鋼材在同一水平上并略有提高，是一種優(yōu)良的結構加固用材料，具有高強高效，材質薄，重量輕，施工便捷，耐久耐腐蝕性好等特點，與原有的其它加固方法比較，具有明顯的技術優(yōu)勢。對此，粘貼碳纖維布加固技術已經成為我國當前在橋梁加固領域最主要的加固技術之一。為更好地處理由于上述原因而此起的裂縫問題，本文將對結構裂縫眾多處治方案中的碳纖維方案進行深入闡述，以便為廣大內業(yè)人士共同參考借鑒學習。

1 碳纖維加固技術的工作原理、特點及優(yōu)越性

碳纖維增強復合材料加固修補混凝土結構技術，是利用專門配制的粘結劑將碳纖維片粘貼在混凝土構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。碳纖維復合材料具有優(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；碳纖維材料不與酸堿鹽等化學物質發(fā)生反應，因而用碳纖維材料加固后的鋼筋混凝土構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；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，幾乎不增加結構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構的裂縫，且不改變結構形狀及不影響結構外觀，很適合于加固橋涵蓋板這類施工面較小的工程；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備，可以在傳統(tǒng)技術無法施工的有限作業(yè)空間內實施。

2 主要工藝施工流程

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。

施工準備：認真閱讀設計圖紙，根據實際情況擬定施工計劃，備齊施工所需的各種材料及機具；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，露出混凝土結構層，對于較大面積的劣質層在鑿除后用環(huán)氧砂漿進行修復。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，將混凝土面層打磨平整，尤其把表面的凸起部位磨平，轉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。

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。

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)高度差的部位應用FE 膠填補，轉角處用FE 膠修補成光滑的圓弧，半徑不小于10mm。

粘貼碳纖維片材：按尺寸裁剪碳纖維布，調配、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去離型紙，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。

保護在加固后的碳纖維表面噴防火涂料進行保護。

3 碳纖維布施工注意事項

3.1 碳布為導電材料，施工時應遠離電氣設備及電源，或采取有效可靠的防護措施。

3.2 按照設計尺寸裁剪碳布，尺寸一定要精確，誤差在10mm 范圍之內，且嚴禁折疊，以防碳布折斷。

3.3 碳布配套樹脂浸漬膠的應密封儲存,遠離火源,避免陽光直接照射，樹脂浸漬膠的配制場所，應保持通風良好，無灰塵。配制碳布膠時，其配合比嚴格按廠家的說明書配制，攪拌2 分鐘，熟化2 分鐘后方能使用，拌好的膠液應色澤均勻，無氣泡。

3.4 檢查所有的修補區(qū)域，如有孔隙、氣泡及脫層等現(xiàn)象，必須用可靠的方法進行修復。碳纖維布與混凝土之間的粘結質量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維布表面的方法來判斷，總有效粘結面積不應少于95%。當碳纖維布的空鼓面積小于100cm2時，可采用針管注膠的方式進行補救。當碳纖維布的脫層面積大于100cm2時，宜將空鼓處的碳纖維布切除，重新搭接粘上等厚的碳纖維布。

3.5 施貼碳纖維材料時須符合下述條件：碳纖維材料應按規(guī)定裁切；氣溫、空氣濕度、構件表面含水率等符合要求；底層涂料及膩子達到指觸干燥（樹脂表面達到固化硬結）；粘結樹脂的類型與施工時的氣溫適合，主劑和固化劑、固化促進劑應按規(guī)定的比例稱量準確，裝入容器，用攪拌器攪拌均勻，一次調和量應在規(guī)定時間內用完。

4 安全注意事項

4.1 必須仔細閱讀關于所使用材料的安全信息資料。

4.2 在對所使用材料的使用、保管和管理方法進行充分確認的基礎上再進行施工。

4.3 整理和配合好腳手架通道和其它作業(yè)環(huán)境。另外，根據作業(yè)種類穿戴保護口罩、保護眼罩、保護手套和安全帶等勞動保護用品。使用有機溶劑或樹脂浸漬膠時，如果是在封閉空間內作業(yè)，要充分注意換氣。按照相關法規(guī)，必須根據需要用風扇進行強制換氣。特別注意因吸入有機溶劑或環(huán)氧樹脂而引起的事故。

4.4 底膠、找平材料、樹脂浸漬膠一般是環(huán)氧樹脂，但根據發(fā)生的情況有給人體帶來有害影響的可能性，需要按情況采取以下應急措施：如果進入眼睛：用大量的水沖洗15分鐘，并立即接受醫(yī)生的診斷治療。如果粘在皮膚上：需立即用肥皂和大量的水進行徹底的清洗。

4.5 如果吸入有害氣體時：呼吸新鮮空氣。如果呼吸有困難，應該立即接受醫(yī)生的診斷治療，對環(huán)氧樹脂容易過敏的人員，不能讓其直接接觸環(huán)氧樹脂。

4.6 因為碳素纖維有導電性，飛揚起來的碳素纖維可能會引發(fā)電動設備短路，所以設備的開關部分要用橡膠膠帶密封，以防止纖維粘接在連接導線上。

結束語

實踐證明，由于碳纖維具有重量輕、綜合性能好等特點，因此,該項技術目前已在國內的橋涵加固領域中得到廣泛應用,具有重要的社會意義.采用碳纖維加固橋涵裂縫目前已經成為了一種眾所周知的,并且簡便輕捷的一種優(yōu)選方案。

[1]鄧宇.碳纖維布加固鋼筋鋼纖維混凝土梁的試驗研究[D].鄭州大學,2005.