应用碳纤维技术加固涵洞盖板

杨汝彪

【摘要】碳纤维材料力学性能优异，有着很高的强度和模量，碳纤维树脂复合材料抗拉强度可达钢的7～9倍，比重确不到钢的1/4，已广泛用于混凝土构件的加固及各类建筑物、构造物的、防裂、防震和防腐补强。本文结合实际工程的施工经验，阐述应用碳纤维技术加固涵洞盖板的具体工艺、技术以及质量控制等方面内容。

【关键词】碳纤维加固涵洞盖板；施工工艺、技术；质量控制

一、工程概况

该工程位于云南省文山至天保二级公路8合同段，8合同段起于K108+000，止于K115+000，沿线地况地貌复杂，地形陡峭，山高混水面大，地质条件复杂，部分地段存在地下渗水，共设计有26道涵洞，该公路是通往天保口岸的必经之路，又是三改二工程，所以只能是边通车边施工，且车流量较大、重车多，涵洞盖板安装后，很难避免过往车辆特别是重车在上面通行，从而导致部分覆土厚度浅的明涵盖板出现了裂缝。

二、涵洞盖板加固方案的确定

针对涵洞盖板出现的裂缝，指挥部、监理、项目部相关人员现场查看后确定了最初处理方案，如图1所示。

具体方法是：在涵洞净空内安装直径为1.2m的钢筋砼涵管（涵洞净空为1.5×1.5m），涵洞盖板、涵台与涵管间的空隙采用喷射C25砼填塞。但此处治方案在具体施工中存在以下问题：1、由于沿线地形陡峭，安装涵管施工难度大，安全隐患高。2、由于涵洞长，从涵洞一端向另一端喷射混凝土，很难保证砼已完全填满空隙，一但盖板和涵管之间存在空隙，必将影响实际加固的效果。3、涵洞内安装涵管使涵洞净空变小，降低了涵洞过水能力。4、施工所需材料、设备多，成本大。5、工期长，实际施工下来一个涵洞就需4天左右的时间来处治。由于以上诸多原因，最终放弃了该处治方案，选择由项目部提出的“应用碳纤维技术加固涵洞盖板”。如图2所示。

三、工艺、技术和质量控制

1、准备好施工所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等，此次盖板加固所使用的是日本东丽碳纤维布，湖南固特邦公司生产的碳纤维浸渍粘贴胶。

2、对盖板裂缝和凹陷处进行处理。裂缝宽大于0.2mm的盖板，需用环氧树脂灌缝处理，裂缝宽小于0.2mm的盖板，用环氧树脂进行表面涂刷密封即可。此次加固的盖板裂缝宽均小于0.2mm。盖板底的凹陷处，使用修补胶找平。

3、用混凝土角磨机、砂纸等机具将盖板底面需粘贴碳纤维的部位表面打磨平整，除去表面浮浆、油污等杂质。表面打磨后，应用强力吹风器或吸尘器将表面粉尘彻底清除，并保持干燥。

4、按产品生产商提供的使用说明配制底胶，用滚筒刷将底层胶均匀涂于盖板需粘贴处表面。

5、根据需要粘贴部位的尺寸剪裁碳纤维布，剪裁中应注意不要斜切碳纤维布，并防止出现拉丝现象，剪裁成型的碳纤维布应保持洁净。

6、按厂家提供的配合比和工艺要求配制浸渍粘贴胶，顺时针方向搅拌至颜色均匀，无气泡产生，并应防止灰尘等杂质混入，根据现场实际气温严格控制好使用时间，一般情况下1小时内用完。

7、在盖板需粘贴碳纤维部位表面涂刷浸渍粘贴胶，刷涂时要用力适度，尽量不流不坠不掉，涂刷范围内薄厚一致。

8、粘贴碳纤维布。要注意粘贴方向要与板长方向一致，位置张贴准确后，用滚子沿纤维方向从一端向另一端反复滚压，直到碳纤维布已被浸渍粘贴胶充分浸透、无气泡为止。滚压过程中，用力要适度，使碳纤维布不皱、不折、平滑顺畅。需要搭接时，碳纤维纵向接头必须搭接20cm以上，搭接处应多涂粘贴胶。应注意根据盖板裂缝程度合理确定碳纤维的粘贴层数，此次加固涵洞盖板裂缝均小于0.2mm，有些只是存在一些细微的裂纹，因此只需粘贴一层即可。但如果在其它加固處治中需粘贴多层时，后一层应在前一层碳纤维表面指触干燥后进行粘贴。在施工过程中，应注意粘贴材料使用环境的要求，根据材料的使用说明，在要求的温度和湿度下进行加固作业。

9、碳纤维布粘贴完成后，要自然养护1 2小时，使浸渍粘贴胶初期固化，固化期间盖板不要受外力特别是车辆荷载作用。此次涵洞盖板加固过程中，为满足过往车辆保通需求，采取半幅施工半幅通行。

结语：

用碳纤维加固结构物，基本不增加结构尺寸及自重。施工方便快捷，即能节省工期和成本，又能保证加固质量。碳纤维作为划时代的补强材料，备用青睐和关注，在工程中有广泛的应用前景。在该公路2011年6月通车至今，为考证应用碳纤维技术加固涵洞盖板的实际效果，本人通过跟踪观察，未发现盖板裂缝发展以及出现新裂缝的情况，本文中的图片就是在2014年9月拍摄的。此次涵洞盖板用碳纤维加固处治取得了良好的效果，特写此文，以作为今后类似工程的参考和指导。

参考文献：

[1]杨勇新，李庆伟.预应力碳纤布加固混凝土结构技术.化学工业出版社，2010（10）.

[2]工业建筑诊断与改造.碳纤维片材加固混凝土结构技术规程.中国计划出版社，2007（12）.

[3]戎显.碳纤维加固涵洞盖板施工技术探讨.科技风，2009（16）.