碳纤维加固桥梁技术实用研究分析

李增辉

(山西交通控股集团有限公司吕梁南高速公路分公司，山西 汾阳 032200)

桥梁经过长时间的使用，难免出现一些病害，虽然病害在早期不会造成太大影响和危害，但随着病害的不断发展，可能会威胁到桥梁通行安全。对此，应及时采取有效的技术对桥梁进行加固。在诸多桥梁加固技术中，目前以碳纤维加固比较常用，且效果也较为显著，解决了桥梁加固这一难题。

1 碳纤维加固桥梁基本原理

采用碳纤维对桥梁进行加固的基本原理为利用环氧树脂对碳纤维进行预浸，使其成为一种全新的复合式增强加固材料；然后再次利用环氧树脂将碳纤维粘贴于待加固部位，形成钢筋、混凝土与碳纤维的复合体，促使碳纤维和结构一同受力，提高结构自身抗剪或者是抗裂的能力，使结构自身抗裂性、强度与刚度均满足要求。采用碳纤维进行加固的方法可使用在多种结构，既能起到防裂的作用，还能实现防腐与防震。

2 桥梁碳纤维加固法应用

2.1 工程概况

某桥梁经过长时间的使用，其梁板产生了不同程度的损坏，为保证桥梁运行安全，避免病害进一步扩大和严重，决定采用碳纤维加固法进行处理。现围绕本工程实际情况，对其碳纤维加固法具体应用作如下深入分析。

2.2 胶粘剂配制

(1)把不同类型的原材料按照设计确定的配合比进行准确称量，然后对胶料进行配制，包括粘结、底涂与整平。首先，在聚合物主料当中添加适量稀释剂，将其搅拌均匀后，添加填料，不断搅拌，直到到达均匀，最后添加适量的固化剂，将其搅拌充分以后及时使用。要注意的是，胶料搅拌好后应及时使用完成，不可长时间放置，否则会发生固化，影响正常使用。

(2)在胶料配制的过程中，应注意下列事项：对于底涂胶料，单次配制的重量应控制在1～2 kg范围内；对于整平胶料，单次配制的重量应控制在0.5～1.0 kg范围内；对于粘结胶料，其单次配制的重量应控制在1～2 kg范围内。

(3)待所有胶料均配制完成后，应在1 h的时间之内将其使用完毕，否则应视作废胶处理，不可在施工中使用。

2.3 基底处理

(1)如果在混凝土的表面存在腐蚀、剥落与蜂窝，应将其清除干净，若劣质层的面积很大，则要在剔除以后使用水泥砂浆来修复。

(2)如果待加固部位存在裂缝，则应在粘贴之前做好封闭处理。

(3)利用砂轮及角磨机对混凝土的表面进行打磨，以清除掉油污和浮浆，另外构件基面也要进行打磨，使其保持平整，特别是表面上向外凸出的部位，必须在施工前将其抹平，同时转角部位也要实施倒角处理，同时通过打磨形成一个圆弧状。

(4)利用吹风机对混凝土表面进行清理，使其达到洁净与干燥。若表面存在凹陷，则要在施工前使用聚合物砂浆及时修补。

2.4 涂抹底胶

(1)根据设计要求的比例对主剂和固化剂进行混合，放到容器当中，然后利用搅拌器对两者进行搅拌，使其达到均匀，其用量以现场的气温情况为依据确定，同时要对使用时间予以严格控制。

(2)利用毛刷或者是滚筒刷对混合搅拌均匀的胶液进行涂抹，涂层的厚度要控制在0.4 mm以内，同时不能存在气泡与流淌，待胶液完全固化以后(具体的固化时间同样以现场实际气温为依据确定，当用手指触摸后感觉到干燥时，即为完全固化，通常情况下需要2 h以上的时间)，开始下一道工序的施工。

2.5 找平

(1)找平使用之前配制好的整平胶料进行。当混凝土的表面存在凹陷时，应在施工之前使用刮刀将整平胶料整平，将凹陷完全填平，在模板接头等高度差相对较大的部位，也应使用整平胶料进行填补与整平，以此尽可能减少高差，保证施工质量与加固的效果。

(2)对于转角处的处理，可使用专门的整平胶料对其进行修补，以此形成一个光滑且平整的圆弧，这一圆弧的半径应达到10 mm以上。

(3)待整平胶料完全固化以后，即可对下一道工序进行施工。具体的固化时间同样以现场实际气温为依据确定，当用手指触摸后感觉到干燥时，即为完全固化，通常情况下需要2 h以上的时间。

2.6 粘贴

(1)根据设计提出的要求对碳纤维布进行裁剪，除了有特殊要求时，其长度不能超过3 m。如果超过3 m，可能会对碳纤维布的粘贴造成影响，增加粘贴的难度。

(2)对粘贴胶料进行配制与搅拌，待胶料混合均匀后，用滚筒或者是刷子将其均匀涂抹在待加固部位的表面，此时要注意拐角与搭接处应适当增加涂抹量，以保证粘贴的可靠性与牢固性。

(3)使用专门加工制作的光滑滚子在粘贴好的碳纤维布上沿着相同的方向进行反复滚压，直到多余的胶料从外边缘流出，将气泡清除干净，确保碳纤维布与胶料之间充分侵润。在多层粘贴的过程中，应对上述步骤进行重复，待手指触摸后感觉干燥以后，对下一层实施粘贴。

(4)完成对最外一层的粘贴后，需要在其表面继续涂抹一层胶料。

2.7 养护

(1)将碳纤维布粘贴牢固之后，应在自然条件下持续养护24 h，使其初始固化，同时在固化的过程中应避免受到干扰。

(2)在各道施工工序完成后，且树脂完全固化以前，应使用塑料膜对其进行覆盖，以此避免受到雨水和风沙等的侵蚀。

(3)养护是使碳纤维布达到设计要求的强度的关键环节，为保证强度，需要有足够的养护时间，但具体的养护时间会因为气温的不同而不同，当气温较低时，应延长养护的时间，相反，当气温较高时，可缩短养护时间。当平均气温小于10 ℃时，应连续养护14 d；当平均气温为10 ℃～20 ℃时，应连续养护7～14 d；当平均气温超过20 ℃时，应连续养护7 d。实际的养护过程中，应注意避免碳纤维布受到磨损与冲击。

3 桥梁碳纤维加固法优势

(1)由于碳纤维布能实现规模化生产，且具备良好力学性能，所以它不仅可以在桥梁工程中使用，还能用于其它建筑工程，如建筑、隧道和地铁等。

(2)从以上对施工方法的分析可以看出，碳纤维加固法施工中所用工器具十分简单，并且易于携带，可以高效且安全的实现对结构的加固处理。

(3)碳纤维布本身是一个片材，重量很强，但强度极高，粘贴在构件表面后，既不会增加构件自重，也不会占用任何空间，克服了其它加固方法的弊端。

(4)施工质量易于控制，其施工工艺简单方便，容易操作，施工质量易于控制，可以达到很高的质量标准。

(5)通过实践可以看出，碳纤维布自身具有很强的耐久性，将其粘贴到构件的表面后，也能提高碳纤维布和构件整体耐久性，不论是日晒还是风雨侵蚀，都不会显著减弱碳纤维布的性能。

(6)目前碳纤维布的价格还相对较高，但其它方面具备很明显的优势，同时加固过程所需人力较少，所以综合来看其成本依然具有一定优势，主要表现在下列几个方面：碳纤维布用用量不大，在加固后不会使构件的体积与质量变大；片材具有一定柔韧性，可以在很多类型的构件表面使用；施工方便，周期相对较短。

4 结束语

综上所述，碳纤维布加固法是指在需要进行加固的构件表面粘贴一层或多层碳纤维布，以此增强构件的性能，避免病害进一步发展和扩大。这项桥梁加固技术不仅适用面广、施工简单、重量轻，而且质量易控制、成本合格，表现出良好的使用与推广前景。但为了保证加固效果，实现预期的加固目标，需要严格按照设计与规范的要求进行施工，做好施工控制。