（福建省建筑科學研究院 福建 福州 350025）

探討碳纖維布在橋梁加固工程中的應用

黃建輝

（福建省建筑科學研究院 福建 福州 350025）

碳纖維布以其具有高強度、耐腐蝕、抗老化、施工簡便等優(yōu)異性能，目前在橋梁、隧道、混凝土結構的修復、加固、補強方面的應用得到廣泛推廣。討論碳纖維布在橋梁工程中應用的問題，介紹橋梁加固中運用碳纖維布的幾種方法，并以工程實例來介紹碳纖維布的應用。

碳纖維布；橋梁加固工程；施工工藝；

近年來，隨著國家經濟、科技的不斷發(fā)展，橋梁加固技術越來越受關注。特別是隨著總體交通運輸量的迅速增大，眾多橋梁已出現(xiàn)很多的缺陷，比如梁體裂縫、空鼓、空洞、掉塊、露筋、支座缺陷。 所以，如何采取既經濟又有效的加固方案，使其達到橋梁設計規(guī)范及要求，是所有橋梁養(yǎng)護管理人員必須面對的一道難題。而碳纖維布正是因其所具有的高比強度、高比模量、抗疲勞、耐腐蝕及施工簡便等許多特點，給橋梁加固技術帶來了新的動力。

1 碳纖維布的主要特點

碳纖維布是新型的高強加固材料, 最早在航空航天等高科技領域有廣泛應用,近年來在建筑工程也得到認可和應用。, 碳纖維布具有如下一些特點:

1.1 材料自重輕，厚度小，約 300 g/m2 ，加固后基本不增加結構自重及厚度；具有良好的柔韌性，易于裁剪，適用各種構件表面。

1.2 強度極高， 抗拉強度會達到 3000MPa～4000MPa，抗拉強度約為普通鋼材的 10~15 倍，抗疲勞能力突出。

1.3 加固后能適用于酸堿化學腐蝕等各種惡劣環(huán)境，很大提高結構的耐腐蝕性和耐久性。

1.4 施工便捷，不用預加工，便于操作，施工時基本不影響建筑的正常使用。

1.5 施工工期短。

2 碳纖維布粘貼施工工藝

2.1工藝材料的準備

2.1.1 碳纖維布

嚴格按照施工合同、施工工藝要求以及技術規(guī)范選定碳纖維布的型號、規(guī)格。

2.1.2 粘接劑

粘貼碳纖維布的粘接劑（一般選用環(huán)氧樹脂 ）包括底膠、找平膠 、浸漬膠。1）底膠：用于混凝土表面的處理。利用底膠的滲透作用，形成一個硬化層使混凝土表面有利于找平膠和粘帖膠的粘結2）找平膠：涂刷找平膠，使不平整的混凝土表面達到平整，以使碳纖維布能夠平直的粘貼在混凝土表面。3）浸漬膠：將碳纖維布粘結在混凝土表面使碳纖維與被加固結構形成受力整休，共同起到承重和抗拉作用。

2.2施工流程

施工準備 → 砼底層處理→刷底膠→用找平膠整平→涂浸漬膠→ 粘貼碳纖維布→ 涂浸潤膠→養(yǎng)護固化。

2.3施工工藝

2.3.1 底層處理

2.3.1.1 對混凝土表面的劣化部分進行清除, 并清洗打磨，待表面干燥后，用環(huán)氧砂漿修補凹凸部位。用砂紙打磨毛刺。手觸摸感覺干燥后，方能進入下一工序。

2.3.1.2 粘帖處如果是陽角要打磨成圓弧狀，如果是陰角應填補成圓弧倒角，圓弧半徑不應小于25mm。

2.3.1.3 對裂縫進行灌縫或封閉處理。

2.3.2 涂刷底膠

2.3.2.1 配制底膠。

2.3.2.2 將底膠涂抹在混凝土表面，用筆刷和橡皮刮刀反復涂抹，使底膠均勻充分地粘附在混凝土表面，并浸入混凝土。

2.3.3

2.3.3.1 配制找平膠。

2.3.3.2 用找平膠修補表面凹陷部分。

2.3.3.3 轉角處應用找平膠修復成光滑的圓弧形，半徑不小于20mm。

2.3.3.4 找平膠干燥后進入下一道工序。

2.3.4 粘貼碳纖維布

2.3.4.1 按設計尺寸裁剪碳纖維布，應保持碳纖維布表面的干凈。

2.3.4.2 配制浸漬膠：根據(jù)碳纖維布數(shù)量確定浸漬膠的量，按比例將A、B兩組分膠均勻的攪拌。每次攪拌的膠超時不可使用，每次配膠控制在2公斤以內。

2.3.4.3 粘貼碳纖維要從跨中向兩側進行，用毛刷將浸漬膠均勻地涂抹在砼表面，然后將碳纖維布敷設在浸漬膠層上。用橡膠滾或橡膠刮刀，沿纖維方向用力滾壓或刮平，要特別注意不能來回滾壓、刮平，應沿一個方向滾壓、刮平，排除氣泡和多余的膠液，使碳纖維布充分浸漬并與砼表面牢固結合，注意操作時不要損傷碳纖維布。

2.3.5 在碳纖維布表面均勻涂刷浸漬膠，用滾筒或橡膠刮刀滾壓、抹平，使浸漬膠充分滲透碳纖維布。

2.3.6 養(yǎng)護和固化

2.3.6.1 施工后要防止雨淋或受潮，應注意保護施工面。

2.3.6.2 在常溫下養(yǎng)護、固化，當20℃以上時，一天可固化，具有一定強度，3-5天可受力，如果低于15℃時，10-15天才可受力。如有需要也可使用紅外線加溫，保持溫度在15℃-20℃之間。

3 碳纖維布在橋梁加固工程中的應用實例

3.1泉州晉石高速公路A4合同段荊山大橋的加固

3.1.1 荊山大橋橋梁概略

荊山大橋分左右幅橋，左右幅橋橋梁上部構造由組合箱梁和現(xiàn)澆預應力砼箱梁組成。

3.1.2 病害狀況碳纖維布在橋梁加固工程

荊山大橋主要病害包括結構裂縫，空洞、露筋、蜂窩、麻面、砼剝落、砼掉塊、露波紋管、露鋼絞線等缺陷，其中有一處裂縫特別突出，位于荊山大橋右幅48-4預制矮箱梁底板，距47#墩4.0m，距左側腹板0.3m處，1條縱向裂縫縫長達25.0m，縫寬0.60mm。

3.1.3 病害緣由剖析碳纖維布在橋梁加固工程中的運

根據(jù)橋檢報告檢測描述及現(xiàn)場查看情況，該裂縫所處的梁底可能因振搗不夠密實，底部骨料不足，在溫度變化、靜動荷載的作用下，逐漸產生該裂縫，而且該裂縫受溫度的變化影響比較明顯，同時也有可能因梁底橫向拉結力不足引起的

3.1.4 裂縫處治辦法碳纖維布在橋梁加固工程中

3.1.4.1 裂縫分類

將裂縫分為三類：第一類是受力裂縫，裂縫寬度大于0.15mm，這類裂縫較嚴重；第二類裂縫寬度大于0.15mm，但是非受力裂縫，第三類是小于0.15mm 的非受力裂縫。

第一類裂縫，通過結構驗算，采用先灌漿封閉然后再粘貼碳纖維布，來提高結構的強度；第二類裂縫，采用灌漿封閉補強的辦法；第三類裂縫采用表面封閉處理的辦法。

3.1.4.2 裂縫處治

根據(jù)病害成因，我們認為應該對位于右幅48-4預制矮箱梁底板縱向裂縫縫長達25.0m，縫寬0.60mm的受力裂縫進行封閉壓力灌漿并粘貼三層碳纖維布進行補強處理。

3.1.5 裂縫灌漿工藝流程

裂縫灌漿工藝流程如下：

3.1.6 裂縫灌漿施工要點

3.1.6.1 裂縫調查

經調查右幅48-4預制矮箱梁底板縱向裂縫縫長達25.0m，縫寬0.60mm

3.1.6.2 裂縫處理

混凝土裂縫表面的污物用鋼絲刷等工具清除，用酒精或丙酮將沿縫兩側2-3cm范圍擦拭干凈，不得有油污、砂粒及浮漿等污垢、雜質。

3.1.6.3 粘帖注膠底座（灌漿嘴）

灌漿嘴的間距為40cm，在一條裂縫上必須設置有進漿、排氣或出漿口。封閉及灌漿嘴周圍必要時應先用丙酮洗凈，灌漿嘴底盤周圍均勻地抹上1～2mm厚裂縫封閉膠泥，并將孔眼對準貼于裂縫上，注意粘貼牢固，且不得堵嘴堵縫。

3.1.6.4 封縫

使用JN-F封口膠，用油灰刀沿裂縫往復涂刮后均勻涂抹一層厚約1-2mm、寬2-3cm的膠泥，特別注意防止小氣泡及密封不嚴。

3.1.6.5 配制灌漿膠液

根據(jù)估計的灌膠量按A、B兩組分100：30的比例配制JN-L膠液，應將A、B兩組分充分搖勻，要在JN-L膠液可用期內及時完成灌漿作業(yè)(25℃時約為90分鐘)。

3.1.6.6 灌漿

灌漿由下而上，由一端到另一端。灌漿壓力常采用0.2Mpa，采用低壓慢注的

3.1.7.2.5第三層碳纖維布粘帖結束后，在表面涂抹一層浸漬膠，進行保護。方法，可獲得更好的灌漿效果。當最后一個出漿口出膠且出膠速率保持穩(wěn)定后，再保持壓注10分鐘左右即可停止灌漿。

3.1.6.7 膠液固化

一般情況固化時間在 25℃下12小時即可。膠液固化后即拆除嘴子，并用裂縫封閉膠封閉。

3.1.7 粘貼碳纖維布（300 g/m2）

3.1.7.1 設計要點

碳纖維布的長度應從裂縫兩端各延長1.0米，向裂縫的兩側各延伸0.5米作為寬度；沿纖維受力方向的搭接長度不應小于 10cm ，本次采用粘帖三層碳纖維布進行補強，其搭接位置應相互錯開，纖維方向應與構件受拉方向一致。本次設計用固特邦膠粘劑，A、B兩組分膠液，按100：30的比例均勻的攪拌。每次攪拌的膠，超過時間不可使用，每次配膠不宜超過2公斤。

3.1.7.2 施工注意事項

3.1.7.2.1盡量不要在雨天或空氣潮濕條件下施工。如果確有必要，必須烘干構件表面或采用專門的膠黏劑。

3.1.7.2.2碳纖維布搭接長度不宜小于l00 mm；搭接位置宜避開主要受力區(qū)。對于掉塊露筋處粘貼的碳纖維布，碳布四周應比缺陷面向外延伸長度不小于20cm。

3.1.7.2.3 粘貼碳纖維布前，要擦拭混凝土表面，確保干凈?；炷帘砻嫱克⒛z黏劑時，應做到膠體不流淌。

3.1.7.2.4用手指觸摸第一層碳纖維布表面，如果感到干燥后，馬上涂刷膠粘劑，粘貼第二層碳纖維布。

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