橋梁碳纖維加固技術(shù)探析

1、橋梁碳纖維加固技術(shù)探析自上世紀(jì)七十年月末，歐洲舉行纖維增加復(fù)合材料（FRP）在土木工程應(yīng)用研究以來，具有極好的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增加復(fù)合材料已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的粘貼加固工程，形成了纖維增加復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固已有混凝土橋梁的新技術(shù)，其中碳纖維增加復(fù)合材料（CFRP）應(yīng)用更多。混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的粘貼碳纖維板技術(shù)在加固中具有不中斷交通，且工期短，人工少的優(yōu)點(diǎn)。所以擴(kuò)展該項(xiàng)技術(shù)開展了配有大偏心CFRP體外束預(yù)應(yīng)力混凝土繼續(xù)橋梁體系應(yīng)用研究，是本世紀(jì)新型橋梁建設(shè)方向之一。一、碳纖維材料的基本特性碳纖維增加復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固所采用的基本材料是高強(qiáng)度或高彈性模量的繼續(xù)碳纖維，單向羅列成束，用環(huán)氧

2、樹脂浸漬固化的碳纖維或未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布，統(tǒng)稱碳纖維片材。將片材用特地配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面，樹脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體，共同工作。1、碳纖維片材。片材碳纖維材料的拉伸強(qiáng)度在（24003400）Mpa之間，與平凡碳素鋼板拉伸強(qiáng)度為240Mpa相比，片材的拉伸強(qiáng)度很高。片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學(xué)性能不同，碳纖維片材依力學(xué)性能分成高模量，高強(qiáng)度和中等模量三類。高模量碳纖維片材的彈性模量較高，但其伸長率較低。相比之下，碳纖維片材的單位重比鋼材低很多，說明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，本身不會(huì)受酸堿鹽及各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，有良好

3、的耐寒和耐熱性。2、配套樹脂類粘結(jié)材料。混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹脂系統(tǒng)包括底層涂料，用于滲透過混凝土表面，促進(jìn)粘結(jié)并形成長期長久界面的基礎(chǔ)；油灰，用于填充囫圇表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材；浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂，前者用于碳纖維布粘貼，后者用于碳纖維板粘貼。浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片粘附于混凝土構(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵，因此，樹脂同混凝土的粘貼強(qiáng)度大于混凝土拉伸和剪切強(qiáng)度。就大路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術(shù)而言，環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有非常重要的意義，由于這涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量削減橋上正常交通中斷時(shí)光緊密相關(guān)。采用專配的環(huán)氧樹脂材料

4、，在混凝土施工表面溫度（10-40）攝氏度時(shí)，粘貼環(huán)氧樹脂固化時(shí)光約15小時(shí)以上，但粘貼后就可以使用的時(shí)光為45分鐘以上，專配的環(huán)氧樹脂材料的這一性能是徹低適宜混凝土橋梁的加固工作。二、碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝1、按照設(shè)計(jì)決定粘貼碳纖維的范圍舉行基底處理1.1將砼構(gòu)件表面的殘破、破損及碳化層部分清除整潔，達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位，檢查外露鋼筋是否有銹蝕，并舉行須要的處理。對經(jīng)過剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘破部分舉行修補(bǔ)復(fù)原；1.2裂縫修補(bǔ)。縫寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂舉行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫；1.3將表面凸出的部分（模板的段差等）打磨平整，修復(fù)后的段差盡量平順。用磨光機(jī)

5、把棱角磨成半徑大于30mm的圓角；1.4清洗打磨過的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。2、底層涂刷（底層涂料具有較強(qiáng)的滲透性，可滲入砼面內(nèi)）2.1把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量精確后放入容器內(nèi)，用攪拌器拌勻稱，一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時(shí)光內(nèi)用盡為準(zhǔn)；2.2用滾筒刷勻稱的涂刷底層涂料；2.3底層涂料固化后，表面有凸起部分時(shí)要用砂紙磨光；2.4留意在氣溫小于5攝氏度，相對濕度大于85，砼表面含水率在8以上，有結(jié)露可能而無牢靠保證措施時(shí)，均不得施工。3、環(huán)氧膩?zhàn)訉?gòu)件表面殘破的修補(bǔ)3.1構(gòu)件表面凹陷部分應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?，修?fù)至表面平整；3.2內(nèi)角（段差、起拱等）要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)使之平順。4、貼碳纖維片4

6、.1為了防止碳纖維受損，在碳纖維片運(yùn)送、儲存、裁切和粘貼過程中，嚴(yán)禁受彎折。貼片前應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷纖維片，每段長度一般不超過6m；4.2碳纖維接頭務(wù)必搭接10cm以上，橫向不需搭接；4.3按規(guī)定比例摻配樹脂主劑和固化劑，用滾筒刷勻稱地涂刷黏結(jié)樹脂，稱為下涂；4.4貼片時(shí)，在碳纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維片上對此滾壓，使樹脂滲入碳纖維中。5、養(yǎng)護(hù)粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化，并保證固化期間不受干擾。6、涂裝按照需要可在樹脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面，涂刷耐火涂層和顏色。三、碳纖維（片材）加固處理要點(diǎn)在舉行結(jié)構(gòu)加固處理前，先對梁板實(shí)行有效

7、地卸載和支頂措施，然后按以下施工工序舉行加固施工。1、破損面混凝土表面處理：清除補(bǔ)加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。2、按設(shè)計(jì)要求對破損面鋼筋處理后用M45的環(huán)氧樹脂砂漿舉行灌縫或封閉處理，并保證鋼筋庇護(hù)層厚度不小于15mm，利用打磨機(jī)將期表面打磨平整，并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除整潔，使構(gòu)件加固表面平整、干燥無粉塵。另處，如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時(shí)，轉(zhuǎn)角粘貼處要舉行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。3、涂刷底層樹脂：用專用滾筒刷將底層樹脂勻稱涂抹于混凝土表面，待樹脂表面干燥時(shí)即舉行下一道工序施工。4、找平處理：表面凹

8、陷部位用找平材料填補(bǔ)平整，且不應(yīng)有菱角。5、粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹脂勻稱涂抹于所要粘貼的部位，并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面接觸干燥時(shí)即可舉行下一層的粘貼。如超過60min，則應(yīng)等12h后，再刷粘結(jié)劑粘貼下一層。6、在最后一層的碳纖維布的表面勻稱涂抹浸漬樹脂。四、對碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的展望碳纖維用于砼結(jié)構(gòu)的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)雖然時(shí)光不長，但進(jìn)展很快，其主要緣由是在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點(diǎn)：1、施工簡便快速，無需模板、夾具、支撐等；2、不增強(qiáng)結(jié)構(gòu)分量，碳纖維片分量200g/m300g/m，設(shè)計(jì)厚度0.111mm0.167mm，加上環(huán)氧樹脂的分量也很輕，對結(jié)構(gòu)自重影響可忽視不計(jì)；3、能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)