橋梁加固工程碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)

鄒建光 胡永磊

摘 要：橋梁工程在服役一定周期后其結(jié)構(gòu)質(zhì)量的承載力就會(huì)不足，若不及時(shí)的進(jìn)行加固處理則會(huì)導(dǎo)致橋梁坍塌等安全事故發(fā)生?；诖?，為了提升橋梁工程的使用性能，本文結(jié)合實(shí)際，以碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)為研究背景，在闡述碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用過程進(jìn)行總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：橋梁加固;碳纖維;加固補(bǔ)強(qiáng);施工技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

碳纖維布的主要優(yōu)勢(shì)就是性能非常強(qiáng)，在研發(fā)之初是應(yīng)用到航空、航天、體育用品等行業(yè)內(nèi)。隨著我國(guó)制造領(lǐng)域的發(fā)展，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，碳纖維布已經(jīng)全面的應(yīng)用到隧道、橋梁等項(xiàng)目?jī)?nèi)。因?yàn)樘祭w維布的剛度、強(qiáng)度、耐腐蝕性等都比較優(yōu)越，施工也更加的方便，可以應(yīng)用到承載性能要求較高的橋梁工程中，可以達(dá)到抗拉性、抗剪性、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求，所以橋梁加固施工會(huì)首先選擇碳纖維布作為施工材料，而很多施工條件限制的情況下，碳纖維布的作用更加的明顯，這也是人們深入研究該材料的主要原因。

1 碳纖維布應(yīng)用到橋梁加固中的優(yōu)勢(shì)

1.1 自重增加小，不會(huì)影響外觀結(jié)構(gòu)

碳纖維布的材料是非常輕的，一般來說每平米的質(zhì)量不足500 g，厚度在0.2 mm～0.3 mm之間，粘貼材料也比較輕，所以并不會(huì)給橋梁的自重增加過多，很多情況下其自重都不會(huì)計(jì)算在內(nèi)。再有，通過碳纖維布可以對(duì)于某個(gè)位置進(jìn)行重復(fù)粘貼施工，強(qiáng)度性能提升比較優(yōu)越。在粘貼固定實(shí)施之后，因?yàn)橥苛虾穸缺容^小，還需要在表面涂刷一層涂料，從而可以提升整體性與美觀性。

1.2 容易成型，各種形式的部件都可以使用

不規(guī)則的部件在補(bǔ)強(qiáng)施工的過程中，如果應(yīng)用傳統(tǒng)加固方式施工難度較高，通過碳纖維布能夠適應(yīng)不同規(guī)則、形狀的應(yīng)用，操作更加的方便與靈活，且成本比較低，可以適應(yīng)多種不同條件下的應(yīng)用。

1.3 施工方便，不會(huì)損壞結(jié)構(gòu)

有些橋梁的加固施工存在較高的局限性，傳統(tǒng)加固方式并不能進(jìn)行局部的施工，而碳纖維布材料進(jìn)行加固施工，可以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)與形狀的需要，操作更加方便。碳纖維布在施工中，并不需要使用大型的機(jī)械設(shè)備、工器具等，操作更加便捷，所以不會(huì)占據(jù)較大的空間。一般情況下，碳纖維布的粘貼都會(huì)選擇應(yīng)用環(huán)氧樹脂來進(jìn)行，并不會(huì)對(duì)于橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行開鑿施工，因此，不會(huì)影響整體結(jié)構(gòu)的性能。

1.4 封閉混凝土裂縫

混凝土表面通過粘貼碳纖維布的方法完成加固處理，做好整個(gè)結(jié)構(gòu)的封閉處理，提升綜合性能，還能夠有效的消除混凝土結(jié)構(gòu)的變形問題，能夠避免裂縫的問題，滿足承載性能的需要，可以保證交通運(yùn)行符合安全性、可靠性的要求。

1.5 耐腐性強(qiáng)

碳纖維布的性能非常好，屬于復(fù)合材料的形式，自然環(huán)境不會(huì)給其造成比較大的腐蝕和影響，且還有非常高的耐熱性能。在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，除了能夠承受水泥的堿性腐蝕所產(chǎn)生的影響，還能夠在鹽類腐蝕條件下延長(zhǎng)使用壽命。因此，碳纖維布可以應(yīng)用到多種條件中。

2 碳纖維布應(yīng)用到橋梁加固的要點(diǎn)分析

2.1 搭設(shè)腳手架

施工流程為：場(chǎng)地平整——搭設(shè)支架——安裝架板——施工——拆除支架。支架部分在實(shí)施中，首先需要按照設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備充足施工才能制作支架結(jié)構(gòu);其次，支架設(shè)置應(yīng)該保證連接部位交錯(cuò)設(shè)置，間隔1 m的位置其布置的各個(gè)接頭不能超過1個(gè);再次，支架達(dá)到穩(wěn)定性、安全性的標(biāo)準(zhǔn)，所有立柱插入到地基內(nèi)都要達(dá)到穩(wěn)定性的要求;最后，支架施工應(yīng)該由高水平的人員進(jìn)行，拆除要自上到下逐步開展。

2.2 混凝土面打磨

施工流程為：放樣——碳化層打磨——防塵——清潔。在該環(huán)節(jié)實(shí)施中，需要做好如下幾個(gè)方面的工作：（1）放樣范圍內(nèi)全部混凝土表面通過角磨機(jī)實(shí)施打磨作業(yè)施工，此時(shí)需要把表面存在的碳化層、水泥漿層等全部清理干凈，一般打磨深度在2 mm～3 mm之間;（2）打磨工作結(jié)束后，保證沒有任何舊面層結(jié)構(gòu)，否則將會(huì)導(dǎo)致碳纖維布粘合的質(zhì)量受到很大的影響;（3）毛刷進(jìn)行整個(gè)表面的清理處理，保證不會(huì)存在粉塵等雜質(zhì)，然后使用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行除灰處理;（4）最后應(yīng)用丙酮進(jìn)行全面的清洗處理。

2.3 涂抹找平膠

因?yàn)樵摷夹g(shù)在混凝土表面與碳纖維布只有在接觸時(shí)會(huì)形成比較好的加固效果，如果混凝土結(jié)構(gòu)存在錯(cuò)位、轉(zhuǎn)角、尖銳形狀等方面，會(huì)造成碳纖維布出現(xiàn)損壞的問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，基面處理時(shí)就不能從根本上消除混凝土氣孔、表面細(xì)小模板錯(cuò)位等情況。從這個(gè)方面出發(fā)，通過使用找平膠的方式進(jìn)行找平處理即可。找平膠必須隨著時(shí)間不能出現(xiàn)變形的問題，且操作比較方便。因此，普通環(huán)氧樹脂的性能如果強(qiáng)度并不能達(dá)到這一要求，就不能應(yīng)用環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行施工。找平膠固化一般就是在干燥完成后可以實(shí)施二次檢查，一旦有突出性的毛刺存在，需要應(yīng)用砂紙開始打磨施工，同時(shí)應(yīng)用找平膠進(jìn)行找平處理，達(dá)到表面的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 涂刷底膠

在混凝土結(jié)構(gòu)全部完成了抹平、清洗、干燥等焊接，需要使用設(shè)備在表面涂刷一層底層膠，厚度不能過大，此時(shí)可以使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度得到提升，同時(shí)也能夠增強(qiáng)碳纖維布與混凝土結(jié)構(gòu)的粘合性能。底層膠在設(shè)置時(shí)需要達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，膠體達(dá)到均勻性的標(biāo)準(zhǔn)要求，提升粘貼質(zhì)量水平。通過刷子、滾筒等開始找平處理，然后在混凝土表面自然風(fēng)干。需要注意的是在底層膠水涂刷的過程中要控制好涂刷的厚度，保證后續(xù)的粘結(jié)能夠處于水平狀態(tài)從而將整體的性能提高。

2.5 粘貼碳纖維布

碳纖維布粘貼施工環(huán)節(jié)，需要應(yīng)用樹脂浸漬處理，從而可以使得粘性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而可以讓碳纖維布穩(wěn)定的粘貼到表面部位。碳纖維布在施工后開始碾壓作業(yè)，樹脂材料會(huì)逐步的侵入到結(jié)構(gòu)中，保證結(jié)構(gòu)的性能合格，可以有效的抵御外力的作用。因?yàn)榻n后的樹脂才能粘附性比較高，可以有效的預(yù)防碳纖維布在粘貼實(shí)施階段的空洞、空隙等缺陷問題，還能夠防止樹脂材料出現(xiàn)滴淌的情況。在施工中，碳纖維布粘貼需要和混凝土結(jié)構(gòu)保持較高的融合性，附著力需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，從而可以使得碳纖維布與混凝土粘附組合成為整體行動(dòng)結(jié)構(gòu)。如果施工現(xiàn)場(chǎng)需要接長(zhǎng)處理，其長(zhǎng)度應(yīng)該達(dá)到15 cm以上，考慮到工程的現(xiàn)狀做出必要調(diào)整。粘貼過程中，應(yīng)該按照從上到下、從左到右的順序開展進(jìn)行，通過滾筒進(jìn)行表面壓緊處理，從而可以使得浸漬樹脂與碳纖維布達(dá)到良好的結(jié)合效果，結(jié)合位置沒有氣泡存在。因?yàn)?，橋梁?xiàng)目通常應(yīng)用的混凝土材料強(qiáng)度都會(huì)超過C15，為了使得粘貼材料的施工符合要求，應(yīng)該做好粘貼性能檢測(cè)，可以通過薄布多層粘貼的方式開展施工。彎曲的位置，碳纖維布的粘貼需要沿著軸向進(jìn)行。在加固實(shí)施環(huán)節(jié)，需要使用膠進(jìn)行逐層的涂抹施工，因?yàn)榈讓幽z是直接涂刷到混凝土的表層，所以需要保證其他膠與底層膠有著較高的粘附性能，一般都是通過試驗(yàn)合格后才能投入施工。環(huán)境溫度不足5℃，需要停止施工;一旦現(xiàn)場(chǎng)的相對(duì)濕度在70%以上，表面會(huì)有水霧的情況出現(xiàn)，工程質(zhì)量難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，所以要停止作業(yè)施工。

2.6 罩面防護(hù)

碳纖維布粘貼施工全部結(jié)束后，應(yīng)該在表面涂刷一層浸漬的樹脂材料，在其全部達(dá)到干燥性的要求之后，再進(jìn)行表面罩面膠的涂刷施工。罩面膠在太陽(yáng)照射之下保持良好性能，還能夠提升工程的外部美觀性。

3 粘貼施工要求

碳纖維布進(jìn)行表面加固施工，粘貼施工要求非常高，需要保證其表面的粘率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以其施工的下部混凝土強(qiáng)度必須在C15以上，并且加固之后的表面應(yīng)該有較高性能的保護(hù)層結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度性能合格。如果表面有剝落、起皮、腐蝕、裂縫、碳化等嚴(yán)重的問題，需要先做好表面的修復(fù)處理工作，然后進(jìn)行表面的打磨、清理處理，不能有任何浮塵等雜質(zhì)，避免粘貼碳纖維布的施工效果比較差。粘貼碳纖維布的方式進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的加固施工，需要選擇使用薄層多次粘結(jié)的施工方式，保障粘結(jié)材料經(jīng)過完全的浸潤(rùn)處理，可以提升粘結(jié)施工的效果和質(zhì)量。碳纖維布進(jìn)行粘結(jié)加固施工，膠是逐層涂刷而形成的整體結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)表面只是涂刷一層底膠，所以不同種類的膠的粘結(jié)性是重點(diǎn)考慮的問題。從工程實(shí)際情況分析，相同的膠粘劑的粘結(jié)性能最好，不同類型的膠相容性需要經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證才能投入到工程中使用。

4 結(jié)語

綜上所述，碳纖維布應(yīng)用到橋梁加固工程中有著非常好的效果，雖然該技術(shù)投入到工程中應(yīng)用的時(shí)間比較短，但是已經(jīng)顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，在我國(guó)運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)的橋梁中通過應(yīng)用碳纖維布加固方式，可以提升橋梁的加固施工效果，保證其短時(shí)間內(nèi)就具備較高的性能，滿足交通的運(yùn)行需要，產(chǎn)生非常高的綜合效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾國(guó)華，曾慶華.粘貼碳纖維布技術(shù)在橋梁加固工程中的應(yīng)用分析[J].黑龍江交通科技，2013（10）：131-132.

[2]程?hào)|文.碳纖維布加固橋梁的工藝和技術(shù)要點(diǎn)[J].工程與建設(shè)，2013（04）：554-557.

[3]鄭衛(wèi)華，鄧超.粘貼碳纖維布加固技術(shù)在橋梁維修加固中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2013（12）：74+77.

[4]趙現(xiàn)省.碳纖維布在橋梁工程加固中的應(yīng)用[J].江蘇交通科技，2013（04）：14-15+19.

[5]霍正東.碳纖維布加固FRP筋ECc-混凝土復(fù)合梁受彎性能研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2018.