一、前言

中國橋梁工程的發(fā)展已具有相當規模，公路交通量不斷增加，行車(chē)密度及車(chē)輛載重越來(lái)越大，公路橋梁負荷日趨加重。有一部分公路橋梁是中國20世紀80年代以前修建的，因其設計荷載標準偏低，普遍存在承載力不足的問(wèn)題。

而20世紀80年代以后修建的，其中已有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些在遠沒(méi)有達到設計壽命時(shí)出現耐久性能?chē)乐赝嘶默F象，影響其承載能力和使用壽命。因此，采用適當的加固和改造技術(shù)措施，恢復和提高橋梁的承載能力及通行能力，延長(cháng)橋梁的使用壽命，以適應現代化交通運輸的需要變得十分迫切。

二、湖南碳纖維加固碳纖維材料特性

碳纖維增強塑料是碳纖維材料通過(guò)一定的制作工藝與特定的樹(shù)脂材料復合而制成的，其力學(xué)特點(diǎn)是應力應變量完全線(xiàn)彈性，不存在屈服點(diǎn)或塑性區。碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能。加固混凝土構件所用的碳纖維布，是由碳纖維長(cháng)絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。

碳纖維布在編織時(shí)，將大量的碳纖維長(cháng)絲沿一個(gè)主方向均勻平鋪，用極少的非主方向碳纖維絲將主方向碳纖維絲編織連接在一起，形成很薄的以主纖維方向受力的碳纖維布。碳纖維布的抗拉強度標準值應大于3000MPa，彈性模量大于2.0×l05MPa.綜合材料的物理、力學(xué)特性分析，要想大限度地發(fā)揮材料自身的優(yōu)勢，適宜將CFRP材料作為橋梁結構的受拉或預應力受彎構件，特別適用于純受拉構件，工程實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。目前，用于橋梁加固的碳纖維材料主要是承受拉應力，約束裂縫的開(kāi)展。

三、碳纖維加固補強的施工工藝

1、根據設計確定粘貼碳纖維的范圍進(jìn)行基底處理

(1)將砼構件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈，達到結構密實(shí)部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕，并進(jìn)行必要的處理。對經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分進(jìn)行修補復原；

(2)裂縫修補?？p寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫；

(3)將構件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修復后的段差盡量平順。用磨光機把棱角磨成半徑大于30mm的圓角；

(4)清洗打磨過(guò)的構件表面，并使其充分干燥。

2、底層涂刷（底層涂料具有較強的滲透性，可滲入砼表面內）

(1)把底層涂料的主劑和固化劑按規定比例稱(chēng)量準確后放人容器內，用攪拌器拌均勻，一次調和量應在可使用時(shí)間內用完為準；

(2)用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料；

(3)底層涂料固化后，表面有凸起部分時(shí)要用砂紙磨光；

(4)注意在氣溫小于5℃，相對濕度大于85，砼表面含水率在8%以上，有結露可能而無(wú)可靠保證措施時(shí)，均不得施工。

3、環(huán)氧結構膠對構件表面殘缺的修補

(1)構件表面凹陷部位應用環(huán)氧結構膠填平，修復至表面平整；

(2)內角（段差、起拱等）要用環(huán)氧結構膠填補使之平順。

4、貼碳纖維

(1)為了防止碳纖維受損，在碳纖維運輸、儲存、裁切和粘貼過(guò)程中，嚴禁受彎折；

(2)碳纖維接頭必須搭接10cm以上，橫向不需搭接；

(3)按規定比例摻配樹(shù)脂主劑和固化劑，用滾筒刷均勻地涂刷黏結樹(shù)脂，稱(chēng)為下涂；

(4)貼碳纖維時(shí)，在碳纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉沿著(zhù)纖維方向在碳纖維上對此滾壓，使樹(shù)脂滲入碳纖維中。

5、養護

粘貼碳纖維片后，需自然養護24h達到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

6、涂裝

根據需要可在樹(shù)脂固化后加固補強構件表面，涂刷耐火涂層和色彩。

四、碳纖維加固處理要點(diǎn)

在進(jìn)行結構加固處理前，先對梁板采取有效地卸載和支頂措施，然后按以下施工工序進(jìn)行加固施工。

1、破損面混凝土表面處理：清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結構層。

2、按設計要求對破損面鋼筋處理后用環(huán)氧樹(shù)脂裂縫膠進(jìn)行灌縫或封閉處理，并保證鋼筋保護層厚度不小于15mm.利用打磨機將其表面打磨平整，并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除干凈，使構件加固表面平整、干燥無(wú)粉塵。

另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構件轉角處粘貼時(shí)，轉角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于20mm.

3、涂刷底層樹(shù)脂：用專(zhuān)用滾筒刷將底層樹(shù)脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹(shù)脂表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一道工序施工。

4、找平處理：表面凹陷部位用找平材料填補平整，且不應有菱角。

5、粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹(shù)脂均勻涂抹于所要粘貼的部位，并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維布，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。

多層粘貼重復上述步驟，待纖維表面接觸干燥時(shí)即可進(jìn)行下一層的粘貼。如超過(guò)60min，則應等12h后，再行涂刷粘結劑粘貼下一層。

6、在后一層的碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹(shù)脂。

7、必要時(shí)進(jìn)行表面防護及外觀(guān)處理。

五、注意事項

1、碳纖維片材選擇注意事項

碳纖維片材的編織均勻性，將直接影響加固質(zhì)量。碳纖維束只有分布排列均勻，加工成復合材料后才能起到整體均勻受力的作用，若材質(zhì)的均勻性不好，則構件受力后到之纖維片拒不受力不均，使碳纖維補強的效果不能充分發(fā)揮出來(lái)。因此，選擇均勻性較好的碳纖維片材，是加固質(zhì)量的關(guān)鍵。

2、碳纖維（片材）粘貼注意事項

①在表面處理和粘貼碳纖維片材前，應按加固設計部位放線(xiàn)定位。

②按設計要求的尺寸裁剪碳纖維片材，裁剪后的織物寬度不宜小于150mm且不應小于100mm.

③將碳纖維片材表面擦拭干凈至無(wú)粉塵。如需粘貼兩層時(shí)，對底層碳纖維片材兩面均應擦拭干凈。

④擦拭干凈的碳纖維片材應立即涂刷粘結樹(shù)脂，膠層應呈凸起狀，平均厚度不小于2mm.

⑤將涂有粘結樹(shù)脂的碳纖維片材用手輕壓貼于需粘貼的位置。用橡膠滾筒順纖維片材方向均勻平穩壓實(shí)，使樹(shù)脂從兩邊溢出，保證密實(shí)無(wú)空洞。當平行粘貼碳纖維時(shí)，兩片之間孔隙應不小于5mm.

⑥需粘貼兩層碳纖維片材時(shí)，可連續粘貼。如不能連續粘貼，則再開(kāi)始前應對底層碳纖維片材重新做好清潔工作。

⑦施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行，并應符合配套樹(shù)脂的施工使用溫度。當環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應使用適用于低溫的配套樹(shù)脂或采用升溫處理措施。

⑧施工時(shí)應考慮環(huán)境濕度對樹(shù)脂固化的不利影響，其粘貼部位混凝土的含水率不應大于4％。

⑨樹(shù)脂配制時(shí)應按產(chǎn)品使用說(shuō)明規定的配比稱(chēng)量置于容器中，用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌用容器內不得有油污及雜質(zhì)。宜根據現場(chǎng)實(shí)際溫度決定樹(shù)脂的每次拌合量，并嚴格控制使用時(shí)間。

⑩為了保證粘貼的質(zhì)量，不同季節、不同溫度條件下，應使用不同型號的粘貼樹(shù)脂，這樣才能對樹(shù)脂施工的可操作時(shí)間和固化時(shí)間進(jìn)行有效控制。

六、對碳纖維加固補強技術(shù)的展望

碳纖維用于砼結構的修復補強雖然時(shí)間不長(cháng)，但發(fā)展很快，其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點(diǎn)：

1、施工簡(jiǎn)便迅速，無(wú)需模板、夾具、支撐等；

2、不增加結構重量，碳纖維片重量200g/m2～300g/m2，設計厚度0.111mm～0.167mm，加上環(huán)氧樹(shù)脂的重量也很輕，對結構自重影響可忽略不計；

3、能適應各種結構外形的補強；

4、可以多層粘貼?？筛鶕O計要求，在一個(gè)部位重疊粘貼。

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