碳纤维在高速公路桥涵维修加固中的应用分析

贺张毅

(广东大雄经济技术咨询有限公司)

1 碳纤维材料概述

现阶段的架构加固有多种方法，其中主要包括体积预加法、消震法、钢筋混凝土增厚法等，碳纤维加固法是一种新型的加固方法，它具备较高的安全性与可靠性，施工操作简单、具有较好的耐磨性与耐久性，疲劳强度非常高，且相对密度小，同时，还可降低工程造价的成本，施工条件的限制条件少，对原结构外形不会产生太大影响。有相关试验表明，在使用荷载正常的情况下，抗弯刚度可提升17% ～99%，除此之外，抗弯强度也会得到相应提升，约提升28% ～97%。在受剪加固试验中可得知，加固构建的承载力得到很大提升，提升幅度约为66% ～94%，符合抗震要求。

碳纤维材料具有较高的碳含量，其碳含量在90%以上。在不活泼气体条件下，粘胶纤维、PAN 纤维、沥青等材料，在2 000 ～3 000 ℃的高温下，经过碳化与石墨化后，便可制成高性能无机纤维，这种无机纤维具备弹性高、耐腐蚀、轻质等特点。其热胀系数非常低，与零接近。抗拉强度为普通钢筋的十倍之多，弹性能模量也比钢筋大，前者约为后的2 倍多。其密度非常低，是钢筋的五分之一。它具有较强的抗腐蚀功能，不会有电化学腐蚀现象的出现，在碳酸、氯离子物质中，基本无强度降低现象出现，且具备较好的耐疲劳性。普通金属疲劳强度较低，约为抗拉强度的45%，碳纤维可达75%。

2 碳纤维材料在高速公路桥涵维修加固中的具体应用

2.1 处理构件基底

利用电动砂轮机将混凝土表面蜂窝、疏松、腐蚀等情况完全清除，使用毛刷与高压风枪，将其清理干净，并使结实、干净的混凝土结构层露出。打磨构件转角部位，其转角部位应该呈现为圆弧形，且圆弧半径不能超过20 mm。一旦出现裂缝，必须使用修补材料，使其恢复为平整状态，注重控制混凝土厚度，其厚度能够低于15 mm。

2.2 底层材料的使用

将混凝土表明处理完成后，取底层胶，将其涂于混凝土表面，底层胶要从混凝土表面浸入，使其表面强度增强，对胶结性能也具有改善作用，促进碳纤维布与混凝土两者间粘连度的提升。粘连剂配置需以厂家提供的工艺与配比数据为依据，由专人负责其配置工作。调胶以低速搅拌器作为工具，搅拌时，动作需均匀，不能产生气泡，避免灰尘或其他杂质混入其中。

2.3 底胶的涂刷

底胶涂刷需要使用滚筒刷，利用均匀毛刷将底胶涂于混凝土表面，底胶调制完成后，需在规定时间内，将其使用完毕。施工最佳温度应该在5 ～35 ℃间，相对湿度不能超过70%。一旦遇到下雨天气，混凝土表面会含有水分，此时，需利用电吹风，将潮湿部位吹干后，才能开始施工。树脂表明干燥之后，可实施下一步操作。若在施工过程中，表面出现了突起毛刺，则可利用纱布打磨，将毛刺清除，打磨时，注意底胶层不能被磨破，磨破后需要重新对底层进行涂刷。

2.4 消除突起物采取找平处理措施

混凝土表面加固补强后，与碳纤维布接触比较紧密，这样可使补强效果得到增强，不过在混凝土表面存在很多突起物，这些突起物比较尖锐，尤其是转角部位会对碳纤维布造成一定的损害，降低碳纤维材料的强度。因此，当底层涂料已经完全干燥后，可实施找平处理，打磨矩形断面直角，使其呈现为圆弧状。

2.5 碳纤维布的粘贴工作

在粘贴工作中，浸渍树脂非常重要，它与碳纤维布和底胶相连，其粘度需要进行合理控制，便于混凝土表面有碳纤维布的附着。经碾压之后，浸渍树脂会更容易将碳纤维布浸透，以至于复合整体的形成，对外力具有抵抗作用。

碳纤维布的裁剪需要以设计尺寸为依据，在裁剪与运输时，不能使其受到弯折，碳纤维布裁剪完成后，需妥善保管。碳纤维具有导电作用，在使用过程中，它不能与电源设备亲密接触，对涂布面积所需总量进行核算，在适用期内，最好将材料用完。利用滚筒涂刷时，注重合理控制胶涂布边界大小。将碳纤维布覆盖于混凝土表面后，需观察其覆盖方向，方向应该与设计要求一致。复合材料的施工完成后，施工人员要检查碳纤维布贴面，若发现存在气泡或有空鼓现象，则利用刀片，划开碳纤维布，注射粘接胶，使气泡与空鼓部位得到充实。

2.6 施工中需注意的问题

在施工过程中，不仅碳纤维材料要符合施工要求，而且粘贴界面也应该与施工要求相符，界面要保持干净、干燥与平整，提高界面质量，有利于确保整个工程的质量。在施工中，最重要的辅助材料就是粘贴用胶，它的作用十分重要。粘贴是否牢固，关系到工程的质量问题，如果粘贴质量不够好，还可能导致工程无法定期完工，使工期延长。在现阶段的市场中存在一些假冒伪劣产品，因此，在购买材料时，要选择质量好的品牌。完成所有的施工步骤后，施工人员要严格把控施工质量，使其符合相关的施工要求。

3 结束语

碳纤维材料是一种新型的桥涵症状处理材料，它具备很高的安全性与可靠性，在施工过程中，施工人员要注重观察粘贴是否牢固，严格控制施工工艺，确保工程进度不受到相关因素的影响。本文首先对碳纤维材料进行了详细介绍，然后分析了其在高速公路桥涵维修加固中的具体应用，有利于为日后加固技术的实施提供依据。

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