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【摘 要】 研究和探讨碳纤维布在我国桥梁加固维修工程中的应用，优点、施工工艺、及前景。
【关键词】 碳纤维布;桥梁加固;施工工艺
一、桥梁维修加固施工—碳纤维布适用范围及优点工艺原理
随着我国经济的发展，公路桥梁建设进入了一个崭新的阶段。桥梁维修加固工作成为重点工作，陆续出现了一些新材料、新技术、新工艺。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，由于碳纤维材料因其质轻、耐腐蚀、抗拉强度高试用桥梁的梁、柱、面板加固。其工艺原理将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）;用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。本文叙述了碳纤维布在桥梁维修加固中的施工工艺，包括原材料的特征，为碳纤维材料应用于桥梁维修加固施工及验收提供依据。
二、材料准备
（1）碳纤维布
碳纤维布的抗拉强度应按纤维的净截面积计算，净截面积取碳纤维布的计算厚度乘以宽度。碳纤维布的计算厚度应取碳纤维布的单位面积质量除以碳纤维布的密度。
碳纤维布的主要力学性能指标符合国家标准。
碳纤维布的单位面积碳纤维质量不低于150g/㎡。不低于450g/㎡。
碳纤维布的主要力学性能指标
性能项目 抗拉强度 弹性模量 伸长率
Mpa Mpa %
碳纤维布 大于3000 大于2.1×10 1.5
（2）配套树脂类粘结材料
配套树脂类粘结材料主要性能应满足以下指标
底层树脂的性能指标
性能项目 性能指标 备注
正拉粘结强度 ≥2.5Mpa，且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值
浸渍树脂和粘结树脂的性能指标
性能项目 性能指标 试验方法
拉伸剪切强度 ≥10Mpa GB7124-1986
拉伸强度 ≥30Mpa GB/T2568-1995
压缩强度 ≥70Mpa GB/T2569-1995
弯曲强度 ≥40Mpa GB/T2570-1995
正拉粘结强度 ≥2.5Mpa，且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值
弹性模量 ≥1500Mpa GB/T2568-1995
伸长值 ≥1.5%
三、施工工艺
碳纤维布粘贴施工流程分为：施工准备→放设施工线→混凝土表面处理→配制并刷抹漆底树脂→配制并刷抹浸渍树脂→贴碳纤维布→表面养护。
1.施工准备
（1）施工前应认真阅读设计图纸按审计图纸在粘贴碳纤维布处放线定位。
（2）应根据施工现场和加固构件混凝土的实际状况，拟定施工方案和施工计划。
（3）应对所使用的碳纤维布、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。
2.混凝土表面处理
（1）裂缝修补：缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行
面涂刷密封;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
（2）将混凝土构件表面的剥落、松散、蜂窝、腐蚀、破损等劣化残缺部分清除干净，并进行清洗打磨路出混凝土结构层。
（3）对经过剔凿、清理和露筋、混凝土表面凹凸部位的构件残缺部分，用修补材料进行修补、复原。如有毛刺，应用砂纸打磨。找平面用手触摸感觉干燥后，才能进行下一工序。
（4）打磨：将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修复后的构件表面尽量平顺;粘贴处阳角应打磨成圆弧状，阴角以修补材料填成圆弧倒角，圆弧半径不应小于25mm。
（5）清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。
3.配置并涂刷底层树脂
配置低层树脂应严格按照产品生产厂提供的工艺规定配备底层树脂，根据施工现场温度、工程量确定底层树脂配备数量，并在规定的时间内使用。
调制好的低层树脂应及时使用，用一次性软毛刷或特制滚筒将低层树脂均匀涂抹在混凝土表面厚度不超过1mm，不得漏刷、流淌或有气泡。待低层树脂固化后检查低层树脂表面，如涂层表面有毛刺，应用砂纸打磨平顺，如涂层有磨损，应重新涂刷，固化后方可进行下一道工序。
若低层树脂涂刷超过7天，应清除原低层树脂，用砂轮机磨出，重新涂刷底层树脂。
4.粘贴碳纤维布
（1）雨天或空气潮湿条件下不宜施工。
（2）纤维材料粘贴宜在5-35℃环境条件下施工，胶黏剂选用符合温度要求。
（3）带加工混凝土表面按设计图纸放样后，确定纤维拆料各层位置。
（4）按照设计尺寸裁剪纤维材料，纤维材料搭接长度不宜小于100mm，搭接位置避开主要受力区。裁剪的碳纤维布必须呈卷状编号。已裁减碳纤维布尽快使用。
（5）碳纤维布粘贴前，应对混凝土表面拭擦，确保粘贴面无粉尘。
（6）浸渍树脂配制时，严格按产品说明中规定的配比称量，置于容器中，并用专业搅拌器拌至色泽均匀。环氧底胶指干后，用滚筒把浸渍树脂滚涂在粘布区混凝土基面上。滚筒吸满浸渍树脂后应在容器壁上轻轻刮过，以免浸渍树脂在滚涂的过程中四处洒落，即造成不必要的浪费，又污染环境。浸渍树脂应均匀涂抹于需粘布的混凝土基面或已粘好的底层碳布上。浸渍树脂层应呈突起状，平均厚度不应小于2mm。如果个别位置浸渍树脂滚涂过厚，成股下滴时，应用滚筒来回滚动，使其均匀滚涂浸渍树脂。
（7）当浸渍树脂滚涂后开始粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布需6—8人配合作业，1名作业人员举起布圈沿粘布方向引导粘布，1—2名作业人员用手将碳纤维布轻轻的、平整的粘在混凝土基面上，2—3名作业人员用特制带丝纹的滚筒（罗啦）沿碳纤维布粘贴方向反复滚压，均匀平稳压实，使的浸渍树脂从滚筒的丝纹中挤出，并挤除气泡，并使浸渍树脂充分浸渍碳纤维布，渗透出布表面，保证密实无空洞。1—2名作业人员在后面用刮板在碳纤维布表面来回刮动，刮走多余浸渍过来的树脂，补至未完全浸透的位置，使碳纤维布达到完全浸透的效果。
【关键词】 碳纤维布;桥梁加固;施工工艺
一、桥梁维修加固施工—碳纤维布适用范围及优点工艺原理
随着我国经济的发展，公路桥梁建设进入了一个崭新的阶段。桥梁维修加固工作成为重点工作，陆续出现了一些新材料、新技术、新工艺。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，由于碳纤维材料因其质轻、耐腐蚀、抗拉强度高试用桥梁的梁、柱、面板加固。其工艺原理将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）;用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。本文叙述了碳纤维布在桥梁维修加固中的施工工艺，包括原材料的特征，为碳纤维材料应用于桥梁维修加固施工及验收提供依据。
二、材料准备
（1）碳纤维布
碳纤维布的抗拉强度应按纤维的净截面积计算，净截面积取碳纤维布的计算厚度乘以宽度。碳纤维布的计算厚度应取碳纤维布的单位面积质量除以碳纤维布的密度。
碳纤维布的主要力学性能指标符合国家标准。
碳纤维布的单位面积碳纤维质量不低于150g/㎡。不低于450g/㎡。
碳纤维布的主要力学性能指标
性能项目 抗拉强度 弹性模量 伸长率
Mpa Mpa %
碳纤维布 大于3000 大于2.1×10 1.5
（2）配套树脂类粘结材料
配套树脂类粘结材料主要性能应满足以下指标
底层树脂的性能指标
性能项目 性能指标 备注
正拉粘结强度 ≥2.5Mpa，且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值
浸渍树脂和粘结树脂的性能指标
性能项目 性能指标 试验方法
拉伸剪切强度 ≥10Mpa GB7124-1986
拉伸强度 ≥30Mpa GB/T2568-1995
压缩强度 ≥70Mpa GB/T2569-1995
弯曲强度 ≥40Mpa GB/T2570-1995
正拉粘结强度 ≥2.5Mpa，且不小于被加固混凝土抗拉强度标准值
弹性模量 ≥1500Mpa GB/T2568-1995
伸长值 ≥1.5%
三、施工工艺
碳纤维布粘贴施工流程分为：施工准备→放设施工线→混凝土表面处理→配制并刷抹漆底树脂→配制并刷抹浸渍树脂→贴碳纤维布→表面养护。
1.施工准备
（1）施工前应认真阅读设计图纸按审计图纸在粘贴碳纤维布处放线定位。
（2）应根据施工现场和加固构件混凝土的实际状况，拟定施工方案和施工计划。
（3）应对所使用的碳纤维布、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。
2.混凝土表面处理
（1）裂缝修补：缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行
面涂刷密封;大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
（2）将混凝土构件表面的剥落、松散、蜂窝、腐蚀、破损等劣化残缺部分清除干净，并进行清洗打磨路出混凝土结构层。
（3）对经过剔凿、清理和露筋、混凝土表面凹凸部位的构件残缺部分，用修补材料进行修补、复原。如有毛刺，应用砂纸打磨。找平面用手触摸感觉干燥后，才能进行下一工序。
（4）打磨：将构件表面凸出部分（混凝土构件交接部位、模板的接槎等）打磨平整，修复后的构件表面尽量平顺;粘贴处阳角应打磨成圆弧状，阴角以修补材料填成圆弧倒角，圆弧半径不应小于25mm。
（5）清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。
3.配置并涂刷底层树脂
配置低层树脂应严格按照产品生产厂提供的工艺规定配备底层树脂，根据施工现场温度、工程量确定底层树脂配备数量，并在规定的时间内使用。
调制好的低层树脂应及时使用，用一次性软毛刷或特制滚筒将低层树脂均匀涂抹在混凝土表面厚度不超过1mm，不得漏刷、流淌或有气泡。待低层树脂固化后检查低层树脂表面，如涂层表面有毛刺，应用砂纸打磨平顺，如涂层有磨损，应重新涂刷，固化后方可进行下一道工序。
若低层树脂涂刷超过7天，应清除原低层树脂，用砂轮机磨出，重新涂刷底层树脂。
4.粘贴碳纤维布
（1）雨天或空气潮湿条件下不宜施工。
（2）纤维材料粘贴宜在5-35℃环境条件下施工，胶黏剂选用符合温度要求。
（3）带加工混凝土表面按设计图纸放样后，确定纤维拆料各层位置。
（4）按照设计尺寸裁剪纤维材料，纤维材料搭接长度不宜小于100mm，搭接位置避开主要受力区。裁剪的碳纤维布必须呈卷状编号。已裁减碳纤维布尽快使用。
（5）碳纤维布粘贴前，应对混凝土表面拭擦，确保粘贴面无粉尘。
（6）浸渍树脂配制时，严格按产品说明中规定的配比称量，置于容器中，并用专业搅拌器拌至色泽均匀。环氧底胶指干后，用滚筒把浸渍树脂滚涂在粘布区混凝土基面上。滚筒吸满浸渍树脂后应在容器壁上轻轻刮过，以免浸渍树脂在滚涂的过程中四处洒落，即造成不必要的浪费，又污染环境。浸渍树脂应均匀涂抹于需粘布的混凝土基面或已粘好的底层碳布上。浸渍树脂层应呈突起状，平均厚度不应小于2mm。如果个别位置浸渍树脂滚涂过厚，成股下滴时，应用滚筒来回滚动，使其均匀滚涂浸渍树脂。
（7）当浸渍树脂滚涂后开始粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布需6—8人配合作业，1名作业人员举起布圈沿粘布方向引导粘布，1—2名作业人员用手将碳纤维布轻轻的、平整的粘在混凝土基面上，2—3名作业人员用特制带丝纹的滚筒（罗啦）沿碳纤维布粘贴方向反复滚压，均匀平稳压实，使的浸渍树脂从滚筒的丝纹中挤出，并挤除气泡，并使浸渍树脂充分浸渍碳纤维布，渗透出布表面，保证密实无空洞。1—2名作业人员在后面用刮板在碳纤维布表面来回刮动，刮走多余浸渍过来的树脂，补至未完全浸透的位置，使碳纤维布达到完全浸透的效果。