淺析碳纖維加固技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

宋 琳

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

淺析碳纖維加固技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

宋 琳

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

我國現(xiàn)代公共事業(yè)在不斷發(fā)展。橋梁工程已經(jīng)是十分普遍，加之交通運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，道路的鋪設(shè)遍及各個(gè)地區(qū)，覆蓋率較高，路程極長?，F(xiàn)代建設(shè)對于車輛的需求數(shù)量越來越多，載重量也不斷增大，帶給道路的壓力也十分巨大。許多道路或橋梁在長期的荷載及碾壓下出現(xiàn)了諸多問題，需要將其進(jìn)行加固處理。碳纖維材料所具有的優(yōu)良特性，使得碳纖維加固技術(shù)在梁橋結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用越來越廣泛。從碳纖維加固技術(shù)的原理、特點(diǎn)、施工流程及效果分析，闡述了碳纖維加固技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用。為建筑行業(yè)運(yùn)用該技術(shù)提供了一定的參考。

碳纖維;加固技術(shù);橋梁;結(jié)構(gòu)施工;應(yīng)用;分析

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通狀況已經(jīng)成為了各個(gè)地區(qū)制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。國家對道路、橋梁的建設(shè)工程及其重視。我國的橋梁技術(shù)經(jīng)過很長時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。但是許多橋梁的修建時(shí)間較早，受到當(dāng)時(shí)技術(shù)條件、建筑材料及經(jīng)濟(jì)方面的限制，且沒有考慮到今后橋梁荷載迅猛增大的情況，在設(shè)計(jì)荷載時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)較低，存在許多問題，如承載力不足、抗壓抗磨性能較差、抗震能力低等。隨著使用年限及荷載的不斷增加，許多橋梁都出現(xiàn)了嚴(yán)重老化的現(xiàn)象，使用壽命達(dá)不到預(yù)期設(shè)計(jì)，均需要進(jìn)行加固及養(yǎng)護(hù)工作，以延長其使用壽命及保障其能正常發(fā)揮應(yīng)有的功能，并適應(yīng)現(xiàn)代交通的高荷載狀況。近年來，碳纖維加固技術(shù)以其許多優(yōu)越的性能，在橋梁結(jié)構(gòu)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 碳纖維加固技術(shù)的基本概況

碳纖維材料在建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)，是今年來開始興起的新型技術(shù)。碳纖維材料具有強(qiáng)度大、彈性好、韌性高等特點(diǎn)，其抗拉性能是建筑用鋼材的數(shù)十倍。工作的原理是將碳纖維制作成碳纖維布后，根據(jù)收到損害的建筑構(gòu)件的受力因素，使用各種方法將其附在建筑構(gòu)件的表面，使建筑構(gòu)件的受力分散，減少荷載，以達(dá)到加固的目的。該技術(shù)的構(gòu)成分為碳纖維布及粘結(jié)材料，其作用和特點(diǎn)各不一樣，具體情況如下:(1)碳纖維布 其是碳纖維材料制作而成的，不僅具有碳纖維材料強(qiáng)度大、彈性很好，韌性高等全部優(yōu)點(diǎn)，可以承受較大的荷載拉力，其強(qiáng)度在外力的作用下變化較小。在制作過程中，使碳纖維形成一個(gè)整體之后，穩(wěn)定性更佳，避免單根纖維在強(qiáng)力的作用下出現(xiàn)斷裂的情況;(2)粘合材料。其作為連接碳纖維布及受到損傷建筑構(gòu)件的中間媒介，其在二者受力的傳遞上，容易受到較大影響。其性能也對整個(gè)加固技術(shù)是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的效果有著直接的影響。所以，為了能夠使碳纖維及建筑物構(gòu)件的受力傳導(dǎo)路線明確、信息，受客觀材料的影響小，避免出現(xiàn)碳纖維與建筑構(gòu)建在強(qiáng)大的外力負(fù)荷作用下剝離，發(fā)揮出碳纖維的優(yōu)勢，對該粘合材料的韌性指標(biāo)及強(qiáng)度有著很高的要求。

2 施工流程

2.1 準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行加固工作之前需要進(jìn)行一些列的準(zhǔn)備工作。先根據(jù)需要加固的橋梁的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、所處環(huán)境及受力因素進(jìn)行認(rèn)真考察、仔細(xì)分析，制作出參數(shù)表格，并根據(jù)該類信息選用合適的施工材料，并根據(jù)工程量計(jì)算出樹脂等物資的消耗量。準(zhǔn)備好必要的機(jī)械設(shè)備，人員配置等。另外工作人員應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，配備質(zhì)量合格的防護(hù)裝備，如橡膠手套、防護(hù)眼鏡、防塵面具等，充分保護(hù)施工人員的身體健康。

2.2 需加固部位的預(yù)先處理

在橋梁需加固的部位，為了使之方便粘合劑的使用，使之能順利的與碳纖維材料相連接，需對其表面采取一定的處理措施。先對需加固部位進(jìn)行認(rèn)真打磨，使之表面相對較為平滑。若果還橋梁所處的環(huán)境濕度較大，應(yīng)先對橋面施工風(fēng)干工作，保證粘合劑的有效使用。若橋面存在混凝土材料嚴(yán)重老化、松散及有雜物等現(xiàn)象，應(yīng)先將其清理干凈，并將其邊緣整理圓滑。所有的施工面一定要保持無雜物附著、無凹凸不平區(qū)域、無松散材料等。碳纖維在各個(gè)部位粘貼時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)突出、偏離設(shè)計(jì)位置等問題，因此需在粘貼環(huán)境較為復(fù)雜的橋梁的菱角部位進(jìn)行打磨，使之成為光滑的為圓弧狀。作為橋梁原材料的鋼筋，在使用一定年限后，也會有銹蝕的狀況，因此，需要使用各種方式附著在鋼筋上的銹蝕物質(zhì)徹底清理干凈，才能保障加固材料與鋼筋具有較強(qiáng)的握力。

2.3 涂抹底膠

按照工程要求預(yù)先計(jì)算出的物資使用量，制作出適量的環(huán)氧基液，作為施工基面的底膠。使用時(shí)，需在一定時(shí)間內(nèi)完成工作，因該底膠的性質(zhì)容易受到周圍環(huán)境的影響;檢查基面是否處于清潔、干燥的狀態(tài)下，該條件是底膠有效發(fā)揮粘結(jié)效果的基本條件。再使用滾筒及粉墻刷將其均勻的涂抹于整個(gè)施工基面上，并檢查有無區(qū)域被遺漏，查漏補(bǔ)缺，最后對其設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)設(shè)施，使之表面自然風(fēng)干。

2.4 粘貼面強(qiáng)度處理

該工程要求橋梁的被加固面具有一定的強(qiáng)度，因此在休整打磨圓滑、菱角圓弧化處理的基礎(chǔ)上，還需對敷于表面浮動的混凝土材料進(jìn)行徹底的鑿開、除去并清理干凈，保障其處于光滑、平整、干凈無浮塵的狀態(tài)。鑿開的部分應(yīng)使用修補(bǔ)材料進(jìn)行填充，如環(huán)氧砂漿，在鑿除的空間較大的區(qū)域內(nèi)，可以使用粗砂進(jìn)行填補(bǔ)，或者根據(jù)施工要求使用其他材料進(jìn)行填充。該修補(bǔ)材料的強(qiáng)度要求應(yīng)適當(dāng)高于原橋梁材料，且必須達(dá)到現(xiàn)階段碳纖維加固施工的技術(shù)參數(shù)。該修補(bǔ)工作應(yīng)一次性完成，如果該工作的質(zhì)量取法保證，出現(xiàn)材料剝落、位置移動、下滑等現(xiàn)象，可以重復(fù)進(jìn)行一次。

2.5 碳纖維片的粘貼

根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求，對于施工基面的寬度及大小進(jìn)行準(zhǔn)確測量，搭接長度應(yīng)大于10 cm，按照該數(shù)據(jù)精確剪裁碳纖維布，且剪裁切口去卷曲現(xiàn)象，避免在粘貼時(shí)出現(xiàn)基面裸露、表面褶皺或邊緣翹起等現(xiàn)象?？茖W(xué)配制粘貼膠，在其額定使用時(shí)間內(nèi)，將其均勻涂抹于橋梁的施工基面，使用帶肋式滾刷按照碳纖維布的肌理方向進(jìn)行滾動并按壓，反復(fù)進(jìn)行多次，使碳纖維布與粘合膠充分融合，將布內(nèi)空氣擠出，并保證粘合膠的厚度。該過程中應(yīng)粘貼三層碳纖維布，并根據(jù)加固的部位按照一定的順序，分三次進(jìn)行粘貼，每個(gè)接口之間的距離應(yīng)超過20 cm。在粘貼成型時(shí)，應(yīng)給予足夠的壓力，否則，其在重力及其他外力的作用下，出現(xiàn)下墜、與建筑構(gòu)件之間粘貼不緊密等問題，嚴(yán)重影響加固工程的效果。

2.6 碳纖維布表面的后期處理

粘合材料成型后，考慮到其使用壽命及后期保養(yǎng)工作，應(yīng)先做好基礎(chǔ)防護(hù)措施。根據(jù)工程的要求將碳纖維材料的表面涂抹不同的防護(hù)材料。如需要單純的防止風(fēng)干、延緩老化，需在碳纖維布的表面涂抹防曬漆;如果需要提高其防火性能，則需在其表面均勻涂上一層防火漆，避免高溫?fù)p傷。

3 總結(jié)

我國的交通運(yùn)輸量在以每年50%的漲幅，持續(xù)不斷的增長，其一再的成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，國家對其的重視程度，從不斷加大的投入上可見一斑。高等級公路的快速發(fā)展，橋梁的大量建設(shè)，標(biāo)志著我國交通建設(shè)事業(yè)在一定時(shí)期內(nèi)取得了很好的成績。但是橋梁等建筑再使用過程中，由于各種原因出現(xiàn)的承載力下降、建筑材料的強(qiáng)度降低等現(xiàn)場，因此所需的修補(bǔ)及保養(yǎng)也是必不可少的。碳纖維加固技術(shù)以其受力因素簡單、傳導(dǎo)路徑明確、施工方便、適用范圍廣、易于控制等特點(diǎn)，在橋梁施工中的運(yùn)用越來越廣泛，其能有效提高橋梁的承載能力及安全性，使之最大的發(fā)揮其功能。該材料的使用還可以在實(shí)踐中進(jìn)一步探索，發(fā)現(xiàn)其更廣闊的使用方向，促進(jìn)交通事業(yè)的不斷發(fā)展，值得在實(shí)踐中推廣應(yīng)用。

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1008-3383(2013)05-0137-01

2013-02-25

宋琳(1979-)，男，研究方向:路橋施工方向。