巢湖碳纤维加固

1. 引言

随着我国经济的迅速发展，交通量也在迅速增长。过于沉重的交通量致使公路交通工程出现断裂、破损、跳车等各种病害，这些病害的存在大大降低了公路的行车舒适度。采用加固技术既可以解决这些病害，也可以达到经济的目的。

碳纤维布加固修复结构技术是近年来在国内外快速发展的一种结构加固修复新技术，并已得到证实碳纤维布加固钢筋混凝土构件对防止斜裂缝开展、提高受剪承载力、改善构件延性具有良好的效果。碳纤维布与钢材比，强度约高10倍，比重约为1/5，高强度，分量轻，并且具有耐腐蚀性，作业简单，施工时间短，成本相对低，效果性能优良等优点，现在被广泛应用于工程领域。

2. 工程背景

汉宜高速公路是沪蓉国道主干线的重要组成部分，全长280km，原设计行车速度100km/h,水泥混凝土路面，全封闭、全立交、双向四车道的一级汽车**公路，于1989年动工兴建，分段建设，于1995年11月全部建成通车。

道路通行后，由于常年汽车荷载的反复作用，路面及桥梁结构均有不同程度损伤，遂于2004年开始进行整个工程的修复与加固工作。具体如下：

行车道及路缘带路面结构：24cm水泥混凝土面层，20cm水泥稳定石屑或水泥稳定碎石上基层，20cm二级稳定土或级配碎石掺灰底基层，在潮湿路段设有17cm灰土垫层。

硬路肩路面结构：20cm水泥混凝土面层，20 cm石灰土基层。

路面横坡：行车及路缘带为2％，硬路肩为2.5％，土路肩为3.5％。

桥梁工程：对桥梁墩台地基进行C25旋喷桩加固，梁板于下侧进行碳纤维布加固。本文主要介绍碳纤维布加固梁板的工作原理及工艺流程、操作方法等。

3. 碳纤维布加固工作原理

碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍。在梁板构件的受拉区粘贴碳纤维布进行受弯加固，纤维方向与加固处的受拉方向一致，从而增加了混凝土结构正截面的弯矩，也即提高了混凝土结构的抗弯能力。

当构件达到受弯承载能力状态时，碳纤维布的拉应变按截面应变保持平面的假定确定[1]。

图1：矩形截面梁正截面受弯承载力计算简图

根据图1，当混凝土受压区高度 时，在进行碳纤维布加固后， 当混凝土受压区高度 时，进行碳纤维布加固后，

从计算式中可以看出，碳纤维布加固后矩形截面梁的抗弯强度得到了较大提高，从而改善了桥面板的承载能力。

4. 施工工艺

4.1 工艺流程图

4.2 施工准备

1 准备施工设备及工具；

2 搭设支架，进行施工各项准备工作；

3 对梁板构件存在裂缝的部位，应先进行灌胶封闭处理。

4.3 碳纤维布加固施工工艺

4.3.1混凝土基面的处理

1 梁板混凝土表面如出现蜂窝、腐蚀、松散剥离等现象，应予凿除清理；

2 对锈蚀、外露钢筋进行除锈防腐处理，用环氧混凝土进行修复；

3 用混凝土角磨机清除混凝土表面的浮浆及裂化层，表面凹凸部位要打磨平整，转角粘贴处要进行倒角处理打磨成缓角，并用吹风机吹净，露出干净、结构坚实的表面并保持干燥。

4.3.2涂底层涂料

1 根据标准用量和现场施工温度，计算所涂碳纤维布面积的底层树脂用量，按底层树脂规定的比例把底层树脂主剂和固化剂置于配胶容器中，用电动搅拌器搅拌均匀。

2 用滚筒刷或毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面，底胶涂布面边界应不小于所粘贴的碳纤维布的大小，涂刷厚度以不过0.4mm为宜，底胶固化后（时间一般不小于2小时），再进行下一道工序。

4.3.3修整找平层

对粘贴表面进行找平，用找平胶进行刮填修补，保证模板接头处无明显高度差，缺损。找平材料固化后，用砂布打磨光顺。

4.3.4粘贴碳纤维布

1 按设计尺寸裁剪碳纤维布。

2 用滚刷或毛刷均匀、无遗漏地将粘接胶涂在选定的混凝土表面，在搭接、转角部位适当多涂，粘接胶表面不小于所粘贴的碳纤维布大小。

3 用胶辊或刮板在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并反复碾压，以去除气泡，使树脂胶液充分浸渍碳纤维布，并与底层充分粘接。在纤维表面粘接胶凝固化后可重复上述步骤进行二层粘贴。

4在很外一层碳纤维布的外表面均匀涂抹一层粘贴胶料。

4.3.5施工养护

在每处施工完后，需确保加固处不受外力硬性冲击等各种干扰，并进行自然养护。

4.3.6表面涂装

采用水泥砂浆和108胶混合，涂刷于碳纤维表面，使其颜色与混凝土颜色一致。

4.4 碳纤维布的主要技术参数

1 抗拉强度>3400MPa，平均值4610MPa ，标准值4420MPa；

2 弹性模量>2.3×105MPa，检验值2.6×105MPa；

3 伸长率>1.4，检验值1.7。

4.5 施工注意事项

1 碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度不应小于100mm。当采用多层碳纤维布加固时，各层碳纤维布的搭接位置相互错开500mm。

2 碳纤维布应粘贴密实，不应发生空鼓现象。

3 根据碳纤维施工对环境的要求，一般在气温低于5oC的气候环境下安排施工准备工作，在气温**5oC的环境下安排涂胶找平和纤维布的粘贴工作。

5. 结束语

对已经完成碳纤维布粘贴的桥面板进行施工检验。由检验人员随机抽取试样，每1000m2取两组进行正拉粘结强度试验，经检验，全部合格。

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