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摘要：碳纤维具有质轻高强，施工方便的特性，已经广泛应用于桥梁工程的补强及加固上，并收到非常理想的效果；这已经成为国际土木工程界的热点。本文通过工程实例，分析了碳纤维应用于桥梁上部构造加固施工过程中的操作流程及注意问题，为类似工程加固及维修提供借鉴及参考。
关键词：桥梁，加固 ， 碳纤维布
Abstract: carbon fiber has the light high strength and convenient for construction characteristics, has been used widely in bridge engineering reinforcement and reinforcement, and received very ideal effect; This has become the hot spot of the international civil engineering. This article through engineering examples, this paper analyzes the application of carbon fiber in the upper structure bridge strengthening the construction process of operation process and attention problems, for similar engineering strengthening and maintenance and provide reference for reference.
Keywords: Bridges, reinforcement, carbon fiber cloth
中图分类号：U445.7+2 文献标识码：A 文章编号：
1前言
我国部分修建于七、八十年代的桥梁现在基本已经达到了当初的设计年限；加上改革开放以来，道路上的交通量猛增，多数桥梁已经在超设计荷载运行，有的已经超出了几倍。种种因素使部分桥梁出现了裂缝、混凝土剥落、露筋等病害，明显出现承载力不足的征兆；这就催生了各种补强、维修、加固材料及工艺迅速发展。碳纤维粘贴加固就是其中的一种，由于其具有质轻高强、施工简便的优点，这几年开始广泛应用于各种工程结构物的补强加固上，特别是桥梁结构的加固上。施工过程中，由于时间掌握不好或者施工方法不当，导致碳纤维布的粘贴达不到预期的效果，这就使加固效果大打折扣。本文仅就某大桥加固工程中对T梁的粘贴碳纤维布加固工艺流程进行讨论，提出操作过程中注意的一些问题。
2 碳维布的材料规格及性能
1.碳纤维布的特性
碳纤维布是用抗拉强度极高的碳纤维丝单向排列，经特殊工艺编制而成。使用时，沿受力方向或垂直于裂缝方向用胶结材料将其粘贴在混凝土结构的补强部位，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，共同工作。碳纤维布与原有钢筋共同受力，增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度、延性及抗裂性，控制裂缝和挠度的继续发展，必要时也可交叉粘贴单向碳纤维片材。其具有以下几方面的特性：
1) 具有极高的抗拉强度和弹性模量；与树脂胶结合成的复合材料重量轻（比重仅为钢铁的五分之一），在要求提高承载力而不允许增加过多静载的工程中特别适合。
2) 碳纤维布采用专利技术纺织，纤维束之间留有空隙，有良好的消泡性能，解决了粘贴时产生气泡造成的表层膨胀问题，树脂胶的浸渍有专用工具确实保证浸渍效果。
3) 通过涂刷底胶，使复合材料与混凝土的粘结更加牢固，通过调整粘贴碳纤维布的层数可任意设定主筋和分布筋方向的纤维量，可同时进行两方向的补强，达到最佳的加固效果。
4) 对构件的裂缝有约束作用，并能防止混凝土块的脱落；粘贴在构件表面的碳纤维布在主筋及分布筋方向均有一定间隔，便于观察被加固混凝土中裂缝的扩展情况；还能有效防止渗透入构件的水滞留在混凝土中。
5) 采用现场成型的施工方法，为受作业空间限制的工程提供了极大的便利。
6) 复合材料具有极优异的抗腐蚀性，适用于受盐害影响的地区等。
2.碳纤维片加固材料的规格及分类
碳纤维片修复补强混凝土结构所用材料，可以分为碳纤维片和与其相配套的专用环氧树脂两大类，配套树脂分为底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。配套树脂分别由主剂和固化剂配制而成；分为适合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主剂和固化剂分别包装，在现场使用时，应按工艺要求、按照规定的比例混合均匀，以形成所需要的底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。
表1 碳纤维布的规格及性能
表2 底涂树脂的规格及性能
表3 找平树脂的规格及性能
表4 浸渍粘贴树脂规格及性能
1前期工作
包括对混凝土结构裂缝等缺陷进行修复；并初步将需要粘贴碳纤维布加固的部位按设计要求确定好。
2表面处理
对混凝土结构表面进行打磨，保证碳化层完全去除掉；对边角部位进行倒圆处理，倒圆半径不能小于2cm；并整平结构表面，去除棱角部分及凸出部位；打磨完成后用丙酮彻底清洗结构面，务必令结构面的灰尘及油污完全去除。
3定位及开料
对需要加固的部位按设计要求进行划线，精确粘贴部位，并按具体尺寸进行开料；有几点必须要注意：划线一定要顺直，才能保证碳纤维布粘贴的顺直度； 碳纤维布的端头定位必须长于裂缝60cm以上； 开料尺寸必须准确。
4涂刷底层树脂
将底涂树脂E810LW按5:2的质量比配好（推荐使用量为 0.2kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），用软刷将其均匀涂布于粘贴面上，必须做到不漏涂、不少涂。
5 找平
等底层树脂干后（以指触干燥为准，10℃时大概需要8～10小时以上，最好能等待一天），将＃101W找平树脂按7：3的质量比配好（推荐使用量为 0.6kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），用刮刀将其补填在结构面凹下部分及原来的蜂窝，达到使粘贴面平整的目的，提高碳纤维布的粘贴效果。
6涂刷首层浸渍树脂
找平树脂干透后（补填24小时后最佳），用砂纸将补填过程留下的不平整部分打磨平整；将浸渍树脂E2500W按2：1的质量比配好（推荐使用量为 0.5kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），用软刷将其均匀涂刷于粘贴结构面上，涂刷过程要控制好厚度（厚度为1mm最佳），过厚会产生滴挂及无比要的浪费，而且所配材料以半小时内涂刷完为好。
7粘贴碳纤维布
当首层浸渍树脂涂刷上后，必须马上将碳纤维布按既定的位置粘贴上去，粘贴过程必须从一端开始，慢慢向另一端铺设，尽量将碳纤维布拉紧、拉直，并用消泡辊碾压已粘贴部分，必须完全消除其中的气泡，在完成一条碳纤维布的粘贴后再用消泡辊进行碾压，以使碳纤维布更贴合于结构面，也让浸渍树脂能更好的渗透碳纤维布；另外要注意的是，粘贴工作开始直至外层浸渍树脂硬化这段时间必须进行交通封闭管制，以免汽车行走产生的震动影响粘贴效果。
期间人员分工必须合理，做到首层浸渍树脂涂刷好后马上贴碳纤维布，紧跟着马上碾压、校正。
8涂刷外层浸渍树脂
在首层浸渍树脂接近指触干燥时（5～6小时），进行外层浸渍树脂的涂刷（推薦使用量为 0.5kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），过早的涂刷会造成碳纤维布的变形，如发现有局部的气泡必须用消泡辊重新碾压，同样的，外层浸渍树脂也必须涂刷均匀、无滴挂，以免影响整体外观。
9表面涂装
采用防紫外线涂料对已完成的加固部位进行涂装，一般涂刷两层就可以达到效果，涂装的目的主要是防止紫外线及外部条件对碳纤维及其粘贴材料产生不利影响，减缓其老化过程。
5结语
整个碳纤维布的粘贴加固施工过程是一环紧扣一环的，施工过程中必须严格遵照工艺流程进行顺序操作，不能漏项或者马虎了事，对整个过程的质量必须进行严格控制，并且必须严格按照材料的配合比进行配料，工序的间隔、操作时间也必须掌握得当，人员的安排也要充分、合理，因为这些将直接导致碳纤维加固工程是否能合格通过验收。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：桥梁，加固 ， 碳纤维布
Abstract: carbon fiber has the light high strength and convenient for construction characteristics, has been used widely in bridge engineering reinforcement and reinforcement, and received very ideal effect; This has become the hot spot of the international civil engineering. This article through engineering examples, this paper analyzes the application of carbon fiber in the upper structure bridge strengthening the construction process of operation process and attention problems, for similar engineering strengthening and maintenance and provide reference for reference.
Keywords: Bridges, reinforcement, carbon fiber cloth
中图分类号：U445.7+2 文献标识码：A 文章编号：
1前言
我国部分修建于七、八十年代的桥梁现在基本已经达到了当初的设计年限；加上改革开放以来，道路上的交通量猛增，多数桥梁已经在超设计荷载运行，有的已经超出了几倍。种种因素使部分桥梁出现了裂缝、混凝土剥落、露筋等病害，明显出现承载力不足的征兆；这就催生了各种补强、维修、加固材料及工艺迅速发展。碳纤维粘贴加固就是其中的一种，由于其具有质轻高强、施工简便的优点，这几年开始广泛应用于各种工程结构物的补强加固上，特别是桥梁结构的加固上。施工过程中，由于时间掌握不好或者施工方法不当，导致碳纤维布的粘贴达不到预期的效果，这就使加固效果大打折扣。本文仅就某大桥加固工程中对T梁的粘贴碳纤维布加固工艺流程进行讨论，提出操作过程中注意的一些问题。
2 碳维布的材料规格及性能
1.碳纤维布的特性
碳纤维布是用抗拉强度极高的碳纤维丝单向排列，经特殊工艺编制而成。使用时，沿受力方向或垂直于裂缝方向用胶结材料将其粘贴在混凝土结构的补强部位，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，共同工作。碳纤维布与原有钢筋共同受力，增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度、延性及抗裂性，控制裂缝和挠度的继续发展，必要时也可交叉粘贴单向碳纤维片材。其具有以下几方面的特性：
1) 具有极高的抗拉强度和弹性模量；与树脂胶结合成的复合材料重量轻（比重仅为钢铁的五分之一），在要求提高承载力而不允许增加过多静载的工程中特别适合。
2) 碳纤维布采用专利技术纺织，纤维束之间留有空隙，有良好的消泡性能，解决了粘贴时产生气泡造成的表层膨胀问题，树脂胶的浸渍有专用工具确实保证浸渍效果。
3) 通过涂刷底胶，使复合材料与混凝土的粘结更加牢固，通过调整粘贴碳纤维布的层数可任意设定主筋和分布筋方向的纤维量，可同时进行两方向的补强，达到最佳的加固效果。
4) 对构件的裂缝有约束作用，并能防止混凝土块的脱落；粘贴在构件表面的碳纤维布在主筋及分布筋方向均有一定间隔，便于观察被加固混凝土中裂缝的扩展情况；还能有效防止渗透入构件的水滞留在混凝土中。
5) 采用现场成型的施工方法，为受作业空间限制的工程提供了极大的便利。
6) 复合材料具有极优异的抗腐蚀性，适用于受盐害影响的地区等。
2.碳纤维片加固材料的规格及分类
碳纤维片修复补强混凝土结构所用材料，可以分为碳纤维片和与其相配套的专用环氧树脂两大类，配套树脂分为底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。配套树脂分别由主剂和固化剂配制而成；分为适合于冬天及夏天使用的冬用型和夏用型。主剂和固化剂分别包装，在现场使用时，应按工艺要求、按照规定的比例混合均匀，以形成所需要的底涂树脂、找平树脂、粘结树脂。
表1 碳纤维布的规格及性能
表2 底涂树脂的规格及性能
表3 找平树脂的规格及性能
表4 浸渍粘贴树脂规格及性能
1前期工作
包括对混凝土结构裂缝等缺陷进行修复；并初步将需要粘贴碳纤维布加固的部位按设计要求确定好。
2表面处理
对混凝土结构表面进行打磨，保证碳化层完全去除掉；对边角部位进行倒圆处理，倒圆半径不能小于2cm；并整平结构表面，去除棱角部分及凸出部位；打磨完成后用丙酮彻底清洗结构面，务必令结构面的灰尘及油污完全去除。
3定位及开料
对需要加固的部位按设计要求进行划线，精确粘贴部位，并按具体尺寸进行开料；有几点必须要注意：划线一定要顺直，才能保证碳纤维布粘贴的顺直度； 碳纤维布的端头定位必须长于裂缝60cm以上； 开料尺寸必须准确。
4涂刷底层树脂
将底涂树脂E810LW按5:2的质量比配好（推荐使用量为 0.2kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），用软刷将其均匀涂布于粘贴面上，必须做到不漏涂、不少涂。
5 找平
等底层树脂干后（以指触干燥为准，10℃时大概需要8～10小时以上，最好能等待一天），将＃101W找平树脂按7：3的质量比配好（推荐使用量为 0.6kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），用刮刀将其补填在结构面凹下部分及原来的蜂窝，达到使粘贴面平整的目的，提高碳纤维布的粘贴效果。
6涂刷首层浸渍树脂
找平树脂干透后（补填24小时后最佳），用砂纸将补填过程留下的不平整部分打磨平整；将浸渍树脂E2500W按2：1的质量比配好（推荐使用量为 0.5kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），用软刷将其均匀涂刷于粘贴结构面上，涂刷过程要控制好厚度（厚度为1mm最佳），过厚会产生滴挂及无比要的浪费，而且所配材料以半小时内涂刷完为好。
7粘贴碳纤维布
当首层浸渍树脂涂刷上后，必须马上将碳纤维布按既定的位置粘贴上去，粘贴过程必须从一端开始，慢慢向另一端铺设，尽量将碳纤维布拉紧、拉直，并用消泡辊碾压已粘贴部分，必须完全消除其中的气泡，在完成一条碳纤维布的粘贴后再用消泡辊进行碾压，以使碳纤维布更贴合于结构面，也让浸渍树脂能更好的渗透碳纤维布；另外要注意的是，粘贴工作开始直至外层浸渍树脂硬化这段时间必须进行交通封闭管制，以免汽车行走产生的震动影响粘贴效果。
期间人员分工必须合理，做到首层浸渍树脂涂刷好后马上贴碳纤维布，紧跟着马上碾压、校正。
8涂刷外层浸渍树脂
在首层浸渍树脂接近指触干燥时（5～6小时），进行外层浸渍树脂的涂刷（推薦使用量为 0.5kg/㎡，实际情况视结构面的粗糙程度而定），过早的涂刷会造成碳纤维布的变形，如发现有局部的气泡必须用消泡辊重新碾压，同样的，外层浸渍树脂也必须涂刷均匀、无滴挂，以免影响整体外观。
9表面涂装
采用防紫外线涂料对已完成的加固部位进行涂装，一般涂刷两层就可以达到效果，涂装的目的主要是防止紫外线及外部条件对碳纤维及其粘贴材料产生不利影响，减缓其老化过程。
5结语
整个碳纤维布的粘贴加固施工过程是一环紧扣一环的，施工过程中必须严格遵照工艺流程进行顺序操作，不能漏项或者马虎了事，对整个过程的质量必须进行严格控制，并且必须严格按照材料的配合比进行配料，工序的间隔、操作时间也必须掌握得当，人员的安排也要充分、合理，因为这些将直接导致碳纤维加固工程是否能合格通过验收。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。