桥梁工程加固中应用碳纤维的初探

1、桥梁工程加固中应用碳纤维的初探1.引言随着桥梁使用年限的增强及负荷的日趋增大，加上一些桥梁因设计不周、施工缺陷等缘由而导致混凝土结构损坏，已不能正常运行，急需举行修理、加固。近几年，碳纤维加固技术得到了快速的进展，这种方法不但有效，而且施工简便，具有很大的研究和应用价值，因而得到了工程界的日益重视。2.碳纤维材料特点碳纤维又称增加复合材料（简称CFRP），20世纪中晚期的时候，由西方发达国家联合研制胜利。当初主要应用于航天行业中，后来随着技术的推行，在80年月，利用于土木工程建造中，经过10年的进展已在90年月的时候成为建造行业中的重要建造材料之一。碳纤维加固最近的国标是结构加固修复用碳纤维片

2、材GB/T20490-2022，08年10月1日起执行。碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。特点：（1）抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍。（2）分量轻，密度惟独平凡钢材的1/4。（3）耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。（4）施工便利快捷、省力节时、施工质量易于保证。（5）适用范围广，混凝土构件、钢结构、木结构均可举行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种，目前常用的加固方法有许多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型

3、的结构加固技术。3.碳纤维加固的工艺过程与详细步骤3.1工艺过程工艺原理：将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增加材料（单向继续纤维）；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增加粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。工艺流程可以归纳为：施工打算、砼表面处理、涂刷底胶、构件表面残破面修补、粘贴碳纤维、表面养护、找平材料配置、底层或树脂配制、浸渍树脂配制。3.2详细步骤为了保证其对工程主体的加固和修补作用，主要需要利用相应的技术手段，来实现对碳纤维的加固施工进程的规范化。下面几个详细步

4、骤在实际施工进程中应该赐予重点关注。（1）施工打算工作：熟习施工图；按照不同的施工现场和施工要求的分析，对整体施工的用料抉择具有十分重要的现实意义，一样，使用碳纤维作为工程的加固手段，一样需要举行相应的前期工作打算。（2）混凝土构件表面处理：利用这类方式对工程主要构件举行加工的时候，应该对施工构件的表面举行一定程度的清洁，对残留部份和松脱部份，应该保证彻低剔除。保证粘贴表面的坚固性是粘贴碳纤维的主要要求；露筋的锈块等杂物的清算一样重要。需要做相应的防锈处理，惟独这样处理以后，对裂缝举行相应的修补和加固才干够起到预期的效果；混凝土表面的浆楞、模板缝均须打磨平整；对混凝土的表面水份控制一样具有十分

5、重要的作用，惟独表面含水量保持在百分之6以下的时，才干够到达工程的预计强度加固的目标；对加工环境的温度和适度的控制一样十分重要，环境的特点是对粘贴碳纤维工程施工以后的保养工作的主要工作要求。（3）配制并涂刷树脂结构胶：粘贴碳纤维作为加固工具的时候，需要有相应的环氧树脂胶作为粘贴材料。环氧树脂胶的使用对施工中粘贴碳纤维在建造构件表面的作用是显而易见的，现阶段主要利用的粘结剂是环氧树脂，因此，对该粘接剂的使用技术成为碳纤维技术的实际利用进程中，需要我们赐予重点关注的重要方向。实际利用中，通常常使用环氧树脂作为底层粘接剂，固化剂100：18举行配置。为了保证相应的粘接强度，需要底层粘接剂彻低渗透到表

6、面构建的混凝土中。实际操作中表明，粘度上应该重点考核在不构成垂流也保证彻低深化的条件下举行调配。（4）粘贴碳纤维布：构件表面经过相应的清洁处理以后，再使用调配好的树脂结构胶，将按照要求裁剪好的碳纤维布料举行粘接。手工粘贴进程中，应该用手轻轻粘贴于构件表面上，利用专用滚筒来实现气泡的排解。这1进程应该屡次重复，从而保证树脂结构胶能够彻低的和碳纤维布料充分的结合。同时，在实际操作中应该留意不要伤及布料表面，多层粘贴以后，屡次重复上述步骤，终究实现对工程构建的粘贴和加固，保证工程整体稳定程度。（5）表面防护及碳纤维布表面处理：一般养护时光为1-2周，当然，可以按照施工环境的特点适当延伸或缩短。按照当

7、初温度的不同，来举行操作和检查，固化树脂结构以后，应当按照实际需求在碳纤维表面刷一层防晒漆或防火漆，来保证工程的整体平安性。4.桥梁工程加固中应用碳纤维的技术要点4.1碳纤维（片材）加固处理要点在举行结构加固处理前，先对梁板实行有效地卸载和支顶措施，然后按科学的施工工序举行加固施工。主要是：（1）破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。（2）按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆举行灌缝或封闭处理，并保证钢筋庇护层厚度不小于15mm.利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除整洁，使构件加固表面平整、

8、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要举行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm.（3）涂刷底层树脂：用专用滚筒刷将底层树脂匀称涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即举行下一道工序施工。（4）找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。（5）粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂匀称涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可举行下一层的粘贴。如超过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。（6）在最后一层的碳纤

9、维布的表面匀称涂抹浸渍树脂。（7）须要时举行表面防护及外观处理。4.2留意事项（1）碳纤维片材抉择留意事项：碳纤维片材的编织匀称性，将直接影响加固质量。碳纤维束惟独分布罗列匀称，加工成复合材料后才干起到整体匀称受力的作用，若材质的匀称性不好，则构件受力后到之纤维片拒不受力不均，使碳纤维补强的效果不能充分发挥出来。因此，抉择匀称性较好的碳纤维片材，是加固质量的关键。（2）碳纤维（片材）粘贴留意事项：在表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维片材，裁剪后的织物宽度不宜小于150mm且不应小于100mm.将碳纤维片材表面擦拭整洁至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层

10、碳纤维片材两面均应擦拭整洁。擦拭整洁的碳纤维片材应立刻涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm.将涂有粘结树脂的碳纤维片材用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡胶滚筒顺纤维片材方向匀称安稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴碳纤维时，两片之间孔隙应不小于5mm.需粘贴两层碳纤维片材时，可继续粘贴。如不能继续粘贴，则再开头前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作。施工宜在5以上环境温度条件下举行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响，其粘贴部位混凝土的含水率不应大于4%。树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器匀称搅拌至色泽匀称。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜按照现场实际温度确定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时光。为了保证粘贴的质量，不同时节、不同温度条件下，应使用不同型号的粘贴树脂，这样才干对树脂施工的可操作时光和固化时光举行有效控制。5.结语总之，桥梁修理加固是一项社会工程，对提高桥梁承载能力、行车性能及延伸使用寿命，促进大路交通事业的可持续进展有着重要的意义。实践