碳纖維加固技術在混凝土橋梁結構施工中的應用研究

康國東

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

碳纖維加固技術在混凝土橋梁結構施工中的應用研究

康國東

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

隨著我國公共交通事業的不斷發展，混凝土橋梁結構的應用日益普遍，在國內的交通運輸中發揮著至關重要的作用。在混凝土橋梁結構施工中，采用碳纖維加固技術對橋梁結構做好加固處理提升橋梁的質量和承載能力具有很大的現實意義。筆者從碳纖維加固技術的概況入手，具體說明碳纖維材料的特性和優勢，然后，結合我國混凝土橋梁結構施工中碳纖維加工技術的具體應用提出有效對策，最后強調碳纖維加固技術在具體應用中的注意事項，希望對我國以后混凝土橋梁結構的施工有所裨益。

碳纖維加固技術；混凝土；橋梁結構；應用

1 碳纖維加固技術概況

在混凝土橋梁結構的加固技術中，碳纖維材料是一種新型加固技術材料，具有彈性好、強度大和韌性高等特性，其抗壓性是普通鋼筋混凝土材料的10倍以上。其基本工作原理是通過將碳纖維合成碳纖維布后，根據橋梁結構的具體受損情況，將碳纖維布粘附在橋梁結構受損部位的表面，分散橋梁結構的受力情況，減輕單位面積內橋梁結構的負荷量，從而達到加固的良好效果。

2 碳纖維材料的基本特性和加固優勢

2.1 碳纖維材料的基本特性

在混凝土橋梁結構施工中，碳纖維材料是一種常采用的加固材料，由高彈性的連續性碳纖維組成，并呈單向束狀排列。其基本特性：①拉伸強度較高 在碳纖維材料中，最為常見的是碳纖維片材，其拉伸強度約為3 000 MPa，與拉伸強度為240 MPa的普通碳鋼板材料相比，碳纖維片材具有極高的拉伸強度；②彈性模量極強 根據碳纖維片材力學性能的差異分為高模量、高強度和中等模量三個級別，高模量片材的彈性模量極強；③重量很輕 與同單位的普通碳鋼板材料相比，同單位的碳纖維片材重量明顯較輕；④抗腐蝕性好 碳纖維的化學成分間形成穩定的化學結構，不易受酸性、堿性和鹽類等各類化學物質的腐蝕，具有良好的抗腐蝕性，同時具有良好的耐熱性和耐寒性。

2.2 碳纖維材料的加固優勢

在混凝土橋梁結構加固時，根據碳纖維材料的基本特性，采用樹脂凝膠將碳纖維加固材料直接粘附于混凝土橋梁結構易受損或受損部位的表面，加強橋梁結構的穩定性。在混凝土橋梁結構的加固施工中，可通過單層或多層粘附，也可通過纏繞等方式對橋梁結構中易受損或受損部位進行加固處理。其加固優勢：①保持原狀，結構美觀。在混凝土橋梁結構加固中，碳纖維加固材料粘附在橋梁結構所需要加固的部位，不改變橋梁結構的形狀，不影響橋梁結構的美觀；②自重可忽略不計。碳纖維片材重量較輕，每m2的橋梁結構面積粘附一層厚度僅為1 mm的碳纖維片材后，其重量增加小于0.5 g，采用碳纖維材料加固修補后，對橋梁結構的永久負載量影響很小，可忽略不計；③適用在各種地理環境。調查表明：普通加固材料在水工結構、港工結構、給排水結構、地下結構和化工車間等處容易出現銹蝕現象。而碳纖維片材化學結構穩定，適用于各種酸性、堿性和鹽類等地理環境。

3 碳纖維加固技術在橋梁施工中的應用

碳纖維加固技術在我國是一項較新的加固技術，通過粘附快速加固橋梁結構，適合用于橋梁結構的加固，且在加固期間不影響橋梁的正常運營。碳纖維片材重量較輕，在橋梁結構施工現場粘附，易于橋梁高空作業。

在我國橋梁結構實施工程中，應用加固效果較好的是綜合加固法。綜合加固法是以碳纖維加固為主，以其他方法加固干預為輔，其他方法根據橋梁結構現場的外觀、技術狀況和加固設計要求確定。當前，在我國以碳纖維加固為主的綜合加固法常采用裂縫封閉和裂縫灌漿等輔助方法。

目前我國橋梁結構施工中采用的碳纖維片材和樹脂凝膠等加固材料，大多數均是國外進口材料，很少產于國內，且少量的國內碳纖維加固材料的質性、均勻度和樹脂含量等指標上與國外進口材料仍有很大差距。國外進口加固材料的價位高，這在很大程度上直接影響到碳纖維加固技術在我國橋梁結構實施中的普遍應用。采取先進技術和相關措施提高國內碳纖維加固材料的質量水平尤為重要。

在國外發達國家碳纖維材料科學研究的基礎上，結合我國橋梁結構實施中具體問題和加固特點，總結適合我國橋梁結構實施中碳纖維加固技術的應用指南，用于指導橋梁結構施工中實際問題。碳纖維加固技術在我國橋梁結構實施中的普遍應用，這需要結合我國橋梁工程的特點深入研究并不斷提高，將我國橋梁結構的加固技術提升到新的高度。

4 碳纖維加固技術在應用中的注意事項

在我國橋梁結構實施中，采用碳纖維加固技術應注意以下幾個方面：①在施工中，要先做好橋梁交通的封閉工作，為防止因橋梁加固施工引起的交通堵塞，可安排相關人員指揮橋梁附近的交通；②在施工中，盡量選用輕型機械設備完成橋梁路段混凝土清理工作，以最大限度地防止工字梁和微彎板等問題的發生；③在加固前，保證現場精確測量需加固的具體橋梁部位和長度，做好加固前的準備工作；④在加固中，保證碳纖維加固材料與橋梁結構緊密結合，在必要時可粘附雙層碳纖維片材，達到橋梁結構加固的良好效果；⑤在加固后，考慮碳纖維材料的后期保養和使用壽命，在碳纖維材料的表面涂抹一定的防護材料，如定期涂抹防曬漆防止風干、延緩老化等。

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2016-05-11

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