碳纖維在高速公路橋涵維修加固中的應(yīng)用

王瑾

（汕頭市公路工程監(jiān)理有限公司，廣東 汕頭 515041）

近年來，一些前期建成通車的高速公路，在日常巡查中發(fā)現(xiàn)存在一些危及到結(jié)構(gòu)使用安全的癥狀病害，如結(jié)構(gòu)砼表面存在的明顯裂縫、支座脫空老化、滲水等。以上幾種病害類型，都是目前較為常見和普遍存在的病害類型，關(guān)于這些病害具體是由何種原因造成的，本文在此就不多累述，下面就讓我們重點(diǎn)來談一談近年來交通建設(shè)領(lǐng)域新引進(jìn)的一些新材料、新技術(shù)在橋涵病害維修加固處治中的應(yīng)用情況和效果評價(jià)。

1 碳纖維裂縫病害處治方案

碳纖維材料的應(yīng)用近年來已經(jīng)深入人心，其處治效果大家也都有目共睹。由于其操作靈活方便，無需借助大型或復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備來輔助作業(yè)，主要依靠人就能簡單完成。在高速公路的上部病害處治中已得到廣泛應(yīng)用，采取的綜合處治措施及工藝要求主要如下：

碳纖維布和粘貼碳纖維布配套樹脂應(yīng)采用與碳纖維配套的底層樹脂，找平材料和浸漬樹脂，其安全性和適配性必須滿足《結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用碳纖維片材》GB/T 20490-2008及《公路橋涵加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T J23-2008）有關(guān)要求。

1.1 工藝流程：構(gòu)件基底處理-涂刷底層涂料-環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)-粘貼碳纖維布-保護(hù)涂層配制并涂刷（上涂層）-養(yǎng)護(hù)-表面防護(hù)。

1.2 工藝要點(diǎn)

1.2.1 施工前應(yīng)對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環(huán)境溫度進(jìn)行測量，若混凝土表層含水率＞4%或環(huán)境溫度＜5℃，則應(yīng)采取措施，在達(dá)到要求后再進(jìn)行施工，施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诩庸滩课环啪€定位。

1.2.2 用電動砂輪機(jī)清除被加固范圍內(nèi)混凝土表面的剝落、疏松、蜂窩、浮漿、由于腐蝕或風(fēng)化等劣化混凝土，并用高壓風(fēng)槍或毛刷清理干凈，露出干凈、結(jié)實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)層，且平整度應(yīng)達(dá)到5mm/m，構(gòu)件轉(zhuǎn)角處應(yīng)打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。若有裂縫，應(yīng)先行修補(bǔ)，然后用修補(bǔ)材料修復(fù)平整，并保證混凝土保護(hù)層厚度不小于15mm。

1.2.3 底層涂料（涂底膠），在處理好的混凝土表面上涂一層很薄的底層膠，既可以浸入混凝土表面，增強(qiáng)混凝土表面強(qiáng)度，又可以改進(jìn)膠結(jié)性能，從而使得混凝土與碳纖維布之間粘結(jié)性得以提高。粘結(jié)劑的配制，應(yīng)按粘結(jié)劑供應(yīng)廠商提供的配比和工藝要求進(jìn)行，且應(yīng)有專人負(fù)責(zé)。調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。

1.2.4 粘貼碳纖維材料涂刷底膠時(shí)，底膠應(yīng)用滾筒刷或特制的毛刷均勻涂布在已用丙酮擦凈的混凝土表面，調(diào)好的底膠應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完。施工部位的溫度應(yīng)在5℃～35℃之間，相對濕度應(yīng)小于70%，如遇雨天砼表面結(jié)霧或有水分，應(yīng)用電吹風(fēng)將潮濕部位表面處理至干燥后方可施工。待樹脂表面指觸干燥后即進(jìn)行下一步工序施工。如發(fā)現(xiàn)表面有突起毛刺，應(yīng)用砂布打磨光順，打磨時(shí)要注意不能將底膠層打磨穿，如有磨穿應(yīng)局部重復(fù)涂刷底層樹脂。

1.2.5 找平處理，碳纖維布只有與所加固補(bǔ)強(qiáng)的混凝土表面緊密接觸，才能產(chǎn)生良好的補(bǔ)強(qiáng)效果，但是混凝土表面的銳利突起物、錯(cuò)位和轉(zhuǎn)角部位等都可能使碳纖維布產(chǎn)生損傷，并引起強(qiáng)度降低，混凝土表面小的模板錯(cuò)位及混凝土氣孔很難通過基底處理一道工序徹底清理，因此在涂敷的底層涂料指觸干燥后，必須用找平膠進(jìn)行找平，同時(shí)將矩形斷面直角打磨后補(bǔ)成圓弧狀。

1.2.6 浸漬樹脂（粘貼主膠）粘貼碳纖維布，浸漬樹脂在粘貼材料中起著至關(guān)重要的作用，它連接底膠與碳纖維布，它的粘度應(yīng)控制在一定范圍，有利于浸漬樹脂順利地將碳纖維布粘附于混凝土表面，經(jīng)過碾壓，使浸漬樹脂很容易浸透碳纖維布，形成一個(gè)復(fù)合整體，共同抵抗外力作用，具體應(yīng)按下列步驟和要求進(jìn)行：①按照設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布。碳纖維布在運(yùn)輸、存儲、裁剪和粘貼過程中應(yīng)避免受到彎折，每天施工所用的剪裁好的碳纖維布應(yīng)妥善保存；碳纖維為導(dǎo)電材料，使用時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備及電源；②配制浸漬樹脂，浸漬樹脂要嚴(yán)格按材料規(guī)定的配比進(jìn)行配制，根據(jù)浸漬樹脂的標(biāo)準(zhǔn)用量，計(jì)算出所涂布的面積的需用量，視現(xiàn)場氣溫等實(shí)際情況，確保在適用期內(nèi)一次用完，按浸漬樹脂使用說明規(guī)定的比例把主劑和固化劑倒入配膠容器中，用電動攪拌器低速攪拌均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入；③用滾筒刷或毛刷均勻、無遺漏地將粘接膠涂在需補(bǔ)強(qiáng)的混凝土表面，粘接膠涂布面邊界應(yīng)不小于所粘貼的碳纖維布大??；④在已涂好粘接膠的混凝土表面鋪覆碳纖維布，碳纖維布的鋪覆方向符合設(shè)計(jì)要求，一層中各張布之間的搭接應(yīng)在纖維方向進(jìn)行；⑤用膠輥在碳纖維布上沿纖維方向施加壓力并反復(fù)碾壓，使樹脂膠液充分浸漬碳纖維布，消除氣泡和除去多余樹脂，使碳纖維和底層充分粘接；⑥對粘貼施工完成后的復(fù)合材料層，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)至粘接膠完全固化后，對碳纖維布粘貼面仔細(xì)檢查，如果碳纖維布貼層有空鼓或氣泡，可以用刀片將碳纖維布劃開（注意不要劃得太長），然后采用注射器針管將調(diào)制好的粘接膠注入空鼓或氣泡內(nèi)填充至密實(shí)。應(yīng)保證密實(shí)粘貼面積大于95%。

1.3 施工注意事項(xiàng)

1.3.1 碳纖維粘貼施工，除了碳纖材本身的材質(zhì)應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的性能要求外，更為重要是，是進(jìn)行粘貼界面應(yīng)達(dá)到符合的施工條件，概括起來說，有干燥、干凈、平整三項(xiàng)基本要求。保證了界面質(zhì)量的提供，在很大程度上也就保證了該項(xiàng)作業(yè)的粘貼質(zhì)量。

1.3.2 粘貼用膠，作為輔助材料之一，也是重要的質(zhì)量項(xiàng)目。粘結(jié)的牢不牢固，能否經(jīng)久耐用，不致在短期內(nèi)或設(shè)計(jì)要求達(dá)到的預(yù)期時(shí)效內(nèi)保證處治質(zhì)量，粘膠材料，也起到了十分重要的作用。由于目前市場各類材料魚龍混雜、以次充好的現(xiàn)象比比皆是，對于選膠，還得必須從大品牌老品牌中進(jìn)行挑選，如目前應(yīng)用效果比較好的牌子有：美瑞、小西、愛牢達(dá)等。

1.3.3 在做足各項(xiàng)內(nèi)在性能的質(zhì)控時(shí)，碳纖維粘貼施工，粘貼后的外觀效果能否達(dá)到表面平整、邊線齊直往往成為了考驗(yàn)一支班組隊(duì)伍是否熟練、是否規(guī)范的指標(biāo)。

結(jié)束語

總之，為確保橋涵病害處治質(zhì)量，使病害處治工作更為徹底、到位，在進(jìn)行病害方案的篩選和確定時(shí)，無論是哪一種病害的處治，應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行：

病害的調(diào)查、檢測必須做到及時(shí)，處治必須及時(shí)。對于橋涵病害的檢查處治必須做到防微杜漸，切忌以“小病不醫(yī)”的心態(tài)來對待潛在的病害，橋涵病害的處治應(yīng)從小做起、從早做起。

處治措施的確定、處治材料的選擇不能單純地、過度地考慮處治的成本，不能以成本、造價(jià)作為措施制訂的主要依據(jù)，無論在何種情況下，應(yīng)始終堅(jiān)持“質(zhì)量第一”的方針，新建工程項(xiàng)目如此，養(yǎng)護(hù)維修項(xiàng)目也應(yīng)同樣如此。

病害處治的工藝控制應(yīng)嚴(yán)格，應(yīng)注重處治的過程控制，不能過于注重事后的檢查、檢測。由于大部分橋涵病害的處治基本上都屬于隱蔽工程，在處治完成后除了讓我們看到的僅僅是表面外觀質(zhì)量的好與壞之外，關(guān)于過程處治時(shí)的一些情況很難在完工后、事后檢查時(shí)有所得知，因此，做好對處治過程的質(zhì)量控制是確保處治質(zhì)量好壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

[1]交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范.(JTGH11-2004)[S].

[2《]公路橋涵加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T J23-2008）.

[3]混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.