碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固橋梁新技術(shù)

劉 明

（賓縣農(nóng)村公路管理站，黑龍江哈爾濱 150400）

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固橋梁新技術(shù)

劉 明

（賓縣農(nóng)村公路管理站，黑龍江哈爾濱 150400）

為了保證橋梁正常的使用，施工單位還需要做好加固工作，對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加固方法進(jìn)行了介紹，希望對(duì)相關(guān)施工單位提供一定可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

碳纖維；復(fù)合材料；加固；橋梁；技術(shù)

1　橋梁加固方法

1.1粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固在橋梁加固工程中有著廣泛的應(yīng)用，當(dāng)橋梁的承載能力無法滿足實(shí)際的承載要求時(shí)，多是因?yàn)殇摻畛霈F(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕情況，在主梁上會(huì)出現(xiàn)橫向的裂縫，增加了安全隱患。施工人員需要采用錨栓或者粘結(jié)劑對(duì)裂縫進(jìn)行處理，先將鋼板錨固在混凝土結(jié)構(gòu)中承載拉力較弱的地方，然后將鋼板與橋梁結(jié)構(gòu)粘合起來，形成一種新的結(jié)構(gòu)，并分擔(dān)一部分受力，增加橋梁的承載能力。

1.2增加截面加固法

增加截面主要是應(yīng)用在橋梁梁柱結(jié)構(gòu)部分，當(dāng)梁柱的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性出現(xiàn)不足后，需要增加梁柱的抗裂性能，施工人員需要在截面位置增加鋼筋的數(shù)量，并在混凝土截面增加配主筋，這會(huì)增加柱的截面，也會(huì)增加其承載能力。增加截面的方法主要是為了提高橋梁梁柱的承載能力。

1.3體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法在鋼筋混凝土加固中應(yīng)用比較多，當(dāng)混凝土梁或者鋼筋板出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力不足的問題后，需要借助體外預(yù)加力，這可以有效的減輕橋梁的自重。有時(shí)施工人員也會(huì)直接卸載自重力，從而達(dá)到提高橋梁承載力度的作用。橋梁自重力較小的情況下，可以嘗試改變?cè)冀Y(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，這種施工方式還可以節(jié)省墩臺(tái)的加固。采用預(yù)應(yīng)力加固的方式，可以達(dá)到橋梁臨時(shí)加固的效果，從而實(shí)現(xiàn)提高橋梁的承載能力的作用。

2　碳纖維加固技術(shù)

2.1碳纖維的性能

在對(duì)碳纖維的性能進(jìn)行分析時(shí)，首先需要了解碳纖維的力學(xué)性能，在橋梁加固工程中，應(yīng)用比較多的是高模量碳纖維，其有著較強(qiáng)的拉伸模量，而且還有較長(zhǎng)的伸縮效率。高強(qiáng)度的碳纖維也有著廣泛的應(yīng)用，其拉伸強(qiáng)度一般可以達(dá)到3 000 MPa，最大可以拉伸到4 000 MPa。中等模量材料的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到200～300 MPa，在橋梁加固工程中，這些拉伸強(qiáng)度較好的材料發(fā)揮著重要的作用，按照拉伸強(qiáng)度的大小可以將這些材料分為不同的級(jí)別，其中應(yīng)用最廣的三類纖維材料為：碳纖維、玻璃纖維以及芳綸纖維，在復(fù)合材料加固中應(yīng)用比較多的還有單向纖維片材與雙向纖維片材。

2.2加固用碳纖維的力學(xué)性能指標(biāo)

在對(duì)橋梁進(jìn)行加固時(shí)，需要根據(jù)加固的部位選擇適合的材料，碳纖維片材在應(yīng)用前還要根據(jù)國(guó)家相關(guān)指標(biāo)對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)定，保證材料的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求。碳纖維片材主要力學(xué)性能指標(biāo)見表1。

表1　碳纖維片材主要力學(xué)性能指標(biāo)

碳纖維有著多種類型，不同類型的材料也有著不同的性能，在對(duì)這些性能進(jìn)行整理后發(fā)現(xiàn)很多應(yīng)力關(guān)系式具有相容的特點(diǎn)，而且受力的性能是一種不斷上升的關(guān)系，這也是碳纖維材料的一大特性。碳纖維復(fù)合材料屬于復(fù)合型材料，而鋼筋是一種具有延性的材料，在對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行加固時(shí)，需要考慮脆性對(duì)橋梁的影響。鋼筋混凝土以及纖維復(fù)合材料都是橋梁的重要組成部分，但是二者具有較大的區(qū)別，纖維復(fù)合材料的性能會(huì)限制混凝土材料性能的發(fā)揮，而且FRP材料的性能會(huì)限制應(yīng)力的分布，在橋梁加固工程的方案設(shè)計(jì)中，不能直接采用鋼筋替換的方式，應(yīng)結(jié)合FRP材料的脆性特征，對(duì)施工的方式進(jìn)行改良，這樣才能保證施工的質(zhì)量。

2.3粘結(jié)材料的性能

橋梁加固會(huì)用到大量的碳纖維，在選擇粘結(jié)材料時(shí)，常用的有：底層樹脂、整平材料、粘貼樹脂等，為了保證加固的效果，應(yīng)了解不同材料的特性以及適用范圍，比如，底層樹脂材料，其一般是用于增加混凝土表面層，增加混凝土其碳材料的粘合度；粘貼碳纖維布是一種常用的粘結(jié)材料，其可以保證碳纖維與混凝土充分的粘結(jié)在一起，可以形成一種整體的承載結(jié)構(gòu)，從而提高橋梁的承載能力。樹脂是一種FRP復(fù)合材料，其也經(jīng)常被用作與混凝土的粘合，在實(shí)際應(yīng)用中受到了橋梁建設(shè)行業(yè)的廣泛關(guān)注，是一種具有良好發(fā)展?jié)摿Φ牟牧稀?/p>

3　碳纖維復(fù)合材料加固施工工藝

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固橋梁是一種新型的施工技術(shù)，其在橋梁建設(shè)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，而且在實(shí)際應(yīng)用中也收到了良好的效果。碳纖維復(fù)合材料有著自身的特性，其施工工藝比較繁瑣，而且施工環(huán)節(jié)比較多，施工人員一定要高度重視加固工作，還要靈活掌握加固技術(shù)，了解碳纖維材料的特性，保證材料的參數(shù)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。碳纖維復(fù)合材料主要是與混凝土粘合在一起，而且粘合的越牢固，則抗變形能力越強(qiáng)，由于邊界條件存在較大的差異，所以，施工人員還需要考慮多方面因素，這樣才能比較影響加固的效果。在具體施工的過程中，施工人員需要按照一定工藝流程進(jìn)行操作：首先，做好施工前的準(zhǔn)備工作，結(jié)合施工場(chǎng)地的實(shí)際情況，對(duì)施工圖紙進(jìn)行仔細(xì)閱讀，然后設(shè)計(jì)出合理的施工方案，還要做好碳纖維與樹脂材料的準(zhǔn)備工作，在將材料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，要做好儲(chǔ)存工作，避免材料的性能受到影響。其次，還要對(duì)橋梁表面進(jìn)行清理，主要是對(duì)橋面蜂窩、裂縫等部位進(jìn)行清掃，對(duì)橋梁表面混凝土構(gòu)造層進(jìn)行修復(fù)，做好裂縫的封閉處理工作，對(duì)混凝土表面粘貼的油污進(jìn)行清除，并且保證凝結(jié)完成后再進(jìn)行加固，再次，施工人員要做好找平處理，首先需要對(duì)樹脂進(jìn)行配置，然后用滾筒刷將樹脂涂抹在橋梁底部，等到樹脂干燥會(huì)再進(jìn)行后續(xù)施工。施工人員還要對(duì)混凝土表面凹凸不平的位置進(jìn)行抹平處理。要對(duì)粘貼碳纖維布材進(jìn)行裁剪，保證裁剪后的大小符合樹脂涂抹的要求。在對(duì)橋梁包面進(jìn)行涂抹時(shí)，不但要保證涂抹的均勻性，還要保證粘貼的整齊性，保證美觀效果。在對(duì)材料進(jìn)行粘貼時(shí)，還要用手輕輕的按壓，或者用滾筒進(jìn)行來回碾壓，這樣做主要是為了排出氣泡，在按壓以及滾壓的過程中要主要不能對(duì)纖維布進(jìn)行破壞。最后進(jìn)行表面防護(hù)，需要按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行表面防護(hù)處理，保證各個(gè)部分都要全部黏貼。

［1］ 李敬樹.嵌入碳棒法加固橋梁的疲勞特性［J］.黑龍江交通科技，2011，（10）.

［2］ 孫靜.低預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土梁橋的關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.河北工業(yè)大學(xué)，2014.

［3］ 張俊平.碳纖維布維修加固橋梁應(yīng)用［J］.交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2012，（Z1）.

U445.7

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1008-3383（2016）10-0123-02

2016-04-11