预应力碳纤维板在老旧桥加固中的应用

刘文平

摘要：为了更好地对旧桥路面进行加固处理，同时全面提升桥梁结构的稳定性以及承载能力，选择合适的施工技术是关键。为此，在分析预应力碳纤维板特征的基础上，本文总结了预应力碳纤维板在桥梁加固中的流程，分析其施工效果，可为桥梁工程施工提供参考。

关键词：预应力碳纤维板；旧桥加固；应用

引言

桥梁工程在正式交付使用之后，由于工程本身存在着质量问题，再加之外在环境以及车辆载荷的影响，就会导致桥梁工程出现不同程度的裂缝、塌陷或者是钢筋锈蚀等质量问题。如果桥梁出现上述问题，不仅会导致外在美观性下降，同时还会影响承载能力、工程质量以及稳定性，道路行驶的安全性也会受到影响。为了及时消除这些存在的问题，同时提升桥梁的稳定性与安全性，就必须要采取措施对工程进行加固处理。目前使用最为广泛的就是预应力碳纤维板加固技术，能够全面提升桥梁的稳定性，可在较大范围内推广使用。

1预应力碳纤维板的概念与特征

作为旧桥加固的一项重要技术措施，预应力碳纤维板满足结构加固需要，将其用于加固施工能取得良好效果，下面将介绍该技术的概念与特征。

1.1预应力碳纤维板的概念

在技术不断发展和创新的时代背景下，碳纤维板的综合性能得到不断改进，并在土木工程领域逐渐得到广泛应用。碳纤维板使用的碳纤维具有极强的抗拉强度，制作过程中需要将其浸泡在环氧树脂当中，进而实现提高结构强度的目的。在对旧桥进行加固时，将环氧树脂用作黏结剂，沿桥梁结构受力方向或与裂缝垂直方向，将其粘贴于受损构件当中。在黏结剂的作用下与旧桥结构形成新的复合体，进而实现加固旧桥，增强结构承载力与整体强度的目的，为车辆安全顺利通行创造条件。

1.2预应力碳纤维板的特征

预应力碳纤维板结构自重轻，仅为200-300g/m2，厚度为0.11-0.16mm。将其用于旧桥加固之中，对桥梁结构重量的影响很小，甚至几乎不会影响桥梁结构重量，且不影响桥梁外形美观。同时，预应力碳纤维板具有良好的耐久性和耐腐蚀性能，拥有很强的抗断裂性能，施工工艺流程简单，操作方便，有利于旧桥加固施工的顺利进行。

2预应力碳纤维板加固技术

2.1材料性能

预应力碳纤维板加固新技术所采用的材料主要是碳纤维板材，与其他加固材料相比，碳纤维板材主要有如下特点：①高抗拉强度进口碳纤维板材可达到3000MPa左右；②材质轻密度为钢材的1/5；③抗腐蚀能力强，不产生电化学腐蚀，且在氯离子、碳酸和烧碱等作用下强度降低很少；④耐疲劳性能好预应力碳纤维板施加预应力显著改善了受弯构件的截面应力分布，降低了钢筋应力，减小了构件变形，显著提高了构件的疲劳寿命。

2.2技术特性

预应力碳纤维板加固新技术与传统的桥梁加固技术相比，主要有如下技术优势：①加固效果好传统的加固方法属于被动受力加固，预应力碳纤维板加固技术是变被动受力为主动受力加固，减少了加固材料的应力滞后，较充分地利用了加固材料强度。另外碳纤维板材材质较轻，基本不会增加桥梁自重，加固效果好；②施工方便由于碳纤维板材材质较轻，张拉机具和锚固装置精巧，所以不需要大型机具，几个人操作即可完成；③耐久性好碳纤维板材耐腐蚀性较好，故可长期使用；④综合造价低与其他加固方法相比，该技术操作简单方便，施工工期短，用料少，可节省资金投入，且后期维护工作量小。

3预应力碳纤维板在旧桥加固的应用流程

3.1基底处理

为增强预应力碳纤维板与旧桥结构的黏结性能，确保维修加固效果，加固前先进行基底处理。例如，去除混凝土表面剥落、脱离现象，除去旧桥碳化与破损部分，对钢筋锈蚀部位进行有效修复和处理，修复缺口。对宽度小于2mm的裂缝用环氧树脂涂刷处理，如果裂缝宽度大于2mm，则利用环氧树脂进行灌封处理。修复并打磨旧桥破损和突出部分，完工后及时清洗，确保旧桥表面干净整洁，为预应力碳纤维板加固奠定基础。

3.2底层涂料

根据技术规范的要求，调整施工材料，确保涂料的质量符合要求，然后将主要试剂与固化剂进行配比，严格控制各种材料的混合比例，确保材料质量符合要求。材料配置完成之后要进行涂刷，以免放置时间超长而导致材料固化。目前使用最为普遍的是滚涂的方式来涂刷材料，并且需对涂刷后的材料进行打磨，保证表面的平整光滑，以有利于预应力碳纤维材料的加固施工。

3.3粘贴碳纤维板

结合旧桥加固面积大小和施工现场基本情况，按尺寸大小和加固要求裁剪预应力碳纤维板，确保尺寸大小适当，有效满足加固工作需要。一般加固材料的长度不得大于2m，根据使用量进行裁剪，有效满足加固需要，防止预应力碳纤维板多余而增加不必要的保管费用。在确保桥面底漆干燥的前提下，进行预应力碳纤维板粘贴施工。遵循施工规范要求，将环氧树脂主剂和固化剂置于桶内均匀搅拌2min，使其搅拌均匀然后施工。在底漆上用毛刷均匀涂刷环氧树脂，然后粘贴预应力碳纤维板，并沿纤维方向推平，让树脂浸透并除去气泡，增强纤维板粘贴效果。搭接长度一般不小于10cm，加强搭接部位质量控制，保证粘贴效果。预应力碳纤维板粘贴完成后观察30min左右，及时修正和压平预应力碳纤维板出现的浮出、脱线问题。如果是采用两层以上预应力碳纤维板叠加施工，重复上述操作即可。粘贴施工中应该严禁烟火，保证现场空气流通，且施工人员应该加强安全防护，穿戴橡皮手套、口罩和护目镜，防止安全事故发生，促进预应力碳纤维板安全、顺利进行。

3.4表面养护

预应力碳纤维板粘贴完成之后，应该对其进行养护处理，避免出现严重的质量问题，加强质量管理与控制。养护通常都是在施工结束之后的24h后完成的，同时在该材料固结硬化的过程中，必须要进行养护处理，养护时间要保证14d以上。同时还应该对施工位置进行封闭和遮盖，防止风、雪、雨等极端天气的影响，提高工程质量，保证旧桥更具安全性。

3.5缺陷预防

预防质量缺陷发生，有效保障加固施工效果，提升预应力碳纤维板加固施工质量，是施工中不可忽視的内容。例如，加固前应该对旧桥的损坏部件进行修复，将混凝土表面的疏松、剥落、腐蚀等问题及时修复，露出原结构层，方便预应力碳纤维板粘贴施工。用树脂砂浆填补旧桥损坏部分，将结构物表面进行认真修补。底漆涂刷时应该确保均匀，并且不得留下遗漏部分，为加固施工奠定基础。加固桥梁结构的梁、板、柱正截面时，应该确保预应力碳纤维板与构件轴方向垂直，适当采取锚固措施，防止出现松动。正式施工前还要检测预应力碳纤维板原材料质量，不合格的材料一律不得使用。并注重每个施工环节质量控制，确保每道加固工序质量合格，为提高预应力碳纤维板加固施工效果奠定基础。

结语

预应力碳纤维板桥梁加固新技术操作简单，工期较短，经济效益明显，加固效果好，其在旧桥加固上的成功应用说明该种加固方法很值得在国内同类工程项目上的推广应用。桥梁结构的耐久性是近年来我国工程界越来越重视的问题。室内按照“高温固化”工艺生产的碳纤维板耐高温性能较好，一般软化温度高达110℃以上。而室外常温固化的环氧树脂在环境温度达50℃开始软化，抗紫外线老化性能更差。湖南大学发明的这一套锚具具有独特的优点：它不依赖室外常温固化胶（有机胶）将碳纤维板胶贴于混凝土构件表面受力，而是依靠优质的国产锚具将碳纤维板锚固于混凝土构件表面受力，使得用预应力碳纤维板加固的梁桥具有较好的耐久性。

参考文献：

[1]陈亮，张军雷，苏佳乐.预应力碳纤维板在桥梁加固工程中的应用[J].现代交通技术，2016（3）：58-61.

[2]叶建仁.预应力碳纤维板在旧桥加固中的设计与应用[J].福建交通科技，2017（3）：128-131.