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碳纤维板在桥梁加固工程中的应用

日期：2016-6-29 14:00:07　来源：转载　浏览数：
　

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1· 概述
    随着技术的发展和进步，碳纤维板出现并在土木工程领域逐渐得到广泛应用。就其构成来看，碳纤维板采用的是抗拉强度极高的碳纤维，经过环氧树脂预浸之后而形成结构强度提高的纤维板材料。在桥梁加固过程中，将环氧树脂作为粘结剂，沿着受力方向或垂直于裂缝方向，将其粘贴在受损构件上，通过粘结剂的媒介作用，使他们形成新的复合体，从而起到加固桥梁结构，提高桥梁承载力的目的。
    作为桥梁工程加固的重要技术措施，碳纤维板具有自身显著特点，具体来说，主要包括以下几个方面。结构自重轻，仅为200～300g/m2，厚度为0.11～0.16mm，桥梁工程加固运用碳纤维板，对桥梁结构重量的影响微乎其微，并且不影响桥梁外观结构。同时，碳纤维板抗裂性能强，耐久性优，耐腐蚀能力强，施工简单方便[1]。具有多方面的显著特点和优势，满足桥梁加固工程需要，因而在桥梁加固工程中越来越受到人们重视，其应用也愈加广泛。
    2· 碳纤维板在桥梁加固工程的施工流程
    2.1 基底处理
    为了让碳纤维板得到有效利用，提高桥梁加固工程效果，施工前必须做好桥梁工程基底处理工作。首先修补桥梁残缺部分。去除碳化、破损部分，处理钢筋锈蚀部位，并修复缺口位置，使桥梁与破损之前一样完整。进行裂缝处理时，如果裂缝宽度小于0.2mm，用环氧树脂涂刷，再进行密封处理。如果裂缝宽度大于0.2mm，将环氧树脂灌入裂缝当中，进而实现对裂缝的有效处理。对破损、突出的部位要进行打磨，确保表面平滑。用磨光机打磨边角，倒角半径应该大于30mm，并对打磨完毕的表面进行清洗，确保表面干净与整洁。等桥梁表面干燥后，才能进行碳纤维板加固施工。
    2.2 底层涂料
    底层涂料也是桥梁加固工程中不可忽视的一道重要工序，通过该项工作能让涂料渗入桥体，为碳纤维板粘贴施工奠定基础，也有利于增强加固效果。首先根据施工需要，合理调配涂料，根据涂刷要求合理确定主剂与固化剂的配比。然后进行充分搅拌，确保涂料混合均匀，更好满足施工需要。底层涂料容易固化，因而涂料配制完成后应该及时涂刷完毕，防止涂料固化而出现浪费现象。常用滚涂方式均匀涂刷底层涂料，涂料固化后，需要打磨处理涂层表面，确保表面顺滑[2]。为达到更好的施工效果，还要注重确保在适宜的环境下施工，重视温度和湿度控制工作，温度一般在5℃以上，湿度在85%以下为宜。   2.3 粘贴碳纤维板
    根据桥梁加固面积大小，先将碳纤维板用剪刀裁好，确保尺寸大小满足桥梁加固工作需要。通常为提高施工效果，碳纤维板长度应该小于2m，为减少不必要的保管工作，节约成本，防止材料破碎，最好根据使用量进行施工材料裁剪，避免出现多余的碳纤维板。用手指接触确认施工面底漆的干燥程度，然后进行施工，如果底漆超过一星期，应该用砂轮机磨平。根据配合比要求，选择环氧树脂主剂和固化剂，置于桶内均匀搅拌约2min，确保其充分混合，然后进行施工。用毛刷滚轮在涂布底漆上均匀涂刷环氧树脂，涂刷量根据施工面粗糙程度不同而略有变化，表面粗糙部分应该适当增加涂刷量，转角处也要增加涂料。将碳纤维板粘贴在树脂涂布面之后，用毛刷滚轮和橡皮刮刀沿纤维方向用力推平，通过该道工序，能够让树脂浸透并去除气泡，有利于提高粘贴施工效果。纤维长向方向的搭接长度至少应该留10cm，短向不用留。碳纤维板粘贴完成后应该放置30min，观察施工效果。对出现的浮出、脱线情况等，用滚轮或者橡皮刮刀压平修正，从而保证施工效果[3]。如果运用两层以上纤维相叠加施工，重复上述操作流程即可。碳纤维板粘贴时，应该确保施工现场空气流通，严禁烟火。施工人员要加强安全防护工作，穿戴口罩、橡皮手套、护目镜等，从而保障碳纤维板粘贴施工安全、顺利进行。
    2.4 表面养护
    碳纤维板粘贴施工完成后，为提高施工效果，应该及时进行养护，以保证工程质量。养护一般在粘贴施工后24h进行，也就是当表面固结硬化时进行，通常养护时间为14d。为提高养护效果，对风吹、雨淋、可能存在人为扰动的地方，应该采取遮挡、封闭措施，避免受到外界不良影响，进一步保证碳纤维板粘贴施工效果。
    2.5 缺陷预防
    桥梁加固过程中，为促进加固效果提升，还必须采取有效措施，预防加固工程质量缺陷发生，具体包括以下几项措施。例如：加固前复原桥梁的损坏部件，去除构件表面疏松、剥落、腐蚀等劣质混凝土，露出原结构层。对损坏的桥梁结构表面，应该用树脂砂浆进行填补，并修整结构物表面。底层胶应该均匀涂抹，并将结构表面全部填充，为碳纤维板粘贴施工做好准备。进行桥梁结构梁、板、柱正截面受弯加固时，纤维板方向应该与加固受力方向一致。而受剪加固时，纤维板应该与构件轴方向垂直，并采取稳定的锚固措施。重视原材料质量验收与检测，确保原材料质量合格[4]。每道工序施工应该严格按照工艺要求进行，加强每个桥梁加固施工环节质量控制工作，实现对质量缺陷的有效预防，提高桥梁加固工程施工效果。
    3· 碳纤维板在桥梁加固工程的应用
    3.1 工程概述
    某桥梁为公路工程组成部分，全长322m，桥面宽16m，于2006年建成通车。2013年5月进行工程质量检测时，发现桥梁左、右侧翼板存在质量问题，出现较大面积混凝土剥落露筋现象，桥梁整体技术状况被评定为三级，根据相关规范要求，需要对该桥梁进行中修。为最大限度恢复桥梁结构的性能，确保结构稳定性，提高结构安全，决定采用碳纤维板对桥梁工程进行加固。
    3.2 加固方案
    根据该桥梁工程实际情况，决定采取措施处理混凝土病害与缺陷，在T梁马蹄底面张拉碳纤维板，从而实现提高混凝土抗裂性能、增强桥梁结构承载力的目的。碳纤维板材料规格为UT70-20，黏结胶水WD-3503，对碳纤维板进行试验，材料性能指标如下：抗拉强度4560MPa，弹性模量266GPa，伸长率1.8，正拉黏结强度4.3MPa，各项指标都满足施工规范要求。然后按照工艺流程进行桥梁结构加固，以恢复结构性能。
    3.3 加固效果
    该加固工程于2013年9月完成，为掌握加固后桥梁工程质量情况，了解碳纤维板加固施工效果，对桥梁进行持续的跟踪监测。监测内容包括混凝土表面裂缝、碳纤维板防护层颜色、密封性能等。经过近一年的跟踪监测，结果表明，碳纤维板与桥梁结构表面粘结良好，没有受到汽车荷载、周围环境所带来的不利影响。同时系统应力稳定，没有出现明显变化，整个桥梁结构稳固。桥梁承载力得到明显提高，实现加固桥梁的目的，确保桥梁稳固与可靠，为车辆安全、顺利通行创造良好条件。得到驾驶员和周围人们的好评，类似桥梁加固工程施工中，可以从中得到启示与借鉴。
    4 ·结束语
    碳纤维板质地轻、强度高、抗腐蚀性能强，满足桥梁加固工程需要，在加固工程中应用具有良好效果。因此，进行桥梁加固时，应该重视碳纤维板的应用。并严格遵循工艺流程进行施工，采取措施应对可能出现的质量缺陷，加强施工管理，重视桥梁养护。从而确保桥梁加固工程效果，促进碳纤维板在实际工作中更好的发挥作用。