4.碳纤维布加固旧桥施工工艺与要求
4．1 施工工艺
4．1．1施工前的准备作业
4．1．2基面处理．
(1)混凝土表面的劣化层(如浮浆、风化层等)要用砂轮机进行清除和打磨；
(2)基面的错位与凸出部分要磨平，转角部位要进行倒角处理：
(3)裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。
4.1.3基面的清洗
(1)先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气除去粉尘；
(2)用水或无水酒精擦试表面，也可用清水冲洗，但必须保证其充分干燥后才能进行下一道工序的施工。
4.1.4涂刷底胶
(1)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，对已失效的坚决不能使用，以确保粘接质量；
(2)用滚筒或刷子均匀地涂抹在基面上，粘度较高，不能涂得太厚；
(3)底胶硬化后，在表面有凸起部分时，应除去重涂；
(4)待底胶指触干燥后，进入下道工序。
4．1．5粘贴面的修补
注意一次调和量在可使用时间内用完，过时间的绝不能使用，注意直横均匀涂抹，自然风干。如在冬季施工，粘贴面要剐磨光机或砂纸打光。
(1)若发现粘贴面上有凹凸部位，应用找底胶进行修补，保证粘贴面的平整，以确保加固效果。
(2)待找平胶指触干燥后进人下一道工序。
4．1．6粘贴碳纤维布
(1)在待粘贴面上划出各层位置；
(2)依设计尺寸裁剪碳纤维布，应根据现场施工经验和作业空间确定下料长度，若需要进行接长时，接头的长度应根据实际情况而定，一般不得小于15cm；
(3)下料数量应以当天能用完为准；
(4)粘贴碳纤维布时，应依设计位置由上而下，由左至右有秩序地粘贴，并以滚筒压挤贴片，使碳纤维布与浸渍树脂充分结合，同时以压板去除气泡；
(5)即时观察贴片是否粘贴密实，若发现有间隙或气泡，应及时处理。
4．1．7罩面防护处理
(1)粘贴完碳纤维布后，即时在其表面再直横均匀涂抹一层浸渍树脂，自然风干；
(2)确保贴片表面已充分风干结合后，在其整体涂抹罩面胶或采取其它措施处理，以保证各层胶的耐久性。
4．2粘贴施工要求
4．2．1 对被加固陶件的整面要求
因为用碳纤维布加固混凝土构件是依赖于碳纤维布与构件表面的粘贴效果，所以要求基面的混凝上强度等级不低于C15。同时要求砼加固构件应具有较好的保护层，即基面平整且具有一定强度。对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复，并应将粘贴基面打磨平整、清理干净，且不应存在尖锐楞角和浮灰粉尘，防止碳纤维布的局部剥断破坏和粘贴失效。
4．2．2碳纤维布的粘贴
用碳纤维布加固混凝土构件宜采用薄布多层的粘结方法，使其与粘结材料充分浸润，确保粘结效率。对于受弯构件宜在受拉区沿轴向平直粘贴碳纤维布进行加固补强，并在主纤维方向的断面端部进行附加锚固处理．。
4．2．3碳纤维布的搭接与截断
加固用的碳纤维布一般不宜采取沿主纤维方向的搭接，尤其是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固。根据国内外对碳纤维布与混凝土间粘结锚固的试验结果，粘结应力主要集中于端部100mm范围内，粘结破坏是脆性的，且粘结应力一般不会产生扩展。因此，若碳纤维布确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力很大区段，搭接长度不应小于15cm，且搭援端部应平整无翘曲。多层搭接的各层接口位置不应在同一截面，每层接口位置的净距宜大于200mm。
4．2．4施工时其它应注意的事项
(1)现场气温低于5℃及雨天或可能结露时，应停止施工；
(2)在施工现场，应做好防火等安全措施；
(3)各种胶粘附在皮肤上时，要用肥皂水冲洗，特别是进入眼内，要立即用水冲洗，或接受医生诊治。
4．2．5加固所用的碳纤维布及其配套粘结材料均应有厂家所提供的材料检验证明和合格证。
碳纤维加固碳纤维布是一种由碳纤维和树脂组成的复合材料，由于具有强度高、耐、抗疲劳特性好、容重轻和电磁中性等特点，被大量应用于土木领域，特别是旧桥、旧建筑加固领域。然而传统的粘贴碳纤维布加固方法，由于碳纤维布弹性模量相对其强度低得多，发挥强度时需要较大的变形，难以抑制结构的变形与裂缝的发展，构件初期加固效果不明显；另外，由于环氧树脂的剪切强度低，粘结界面易发生碳纤维布剥离的脆性破坏，材料得不到充分利用。因此出现了预应力碳纤维布加固}昆凝土构件的技术。
国内外大量的研究人员投入到了预应力碳纤维布加固混凝土构件的研究。国外学者认为对碳纤维布施加预应力方法可分为三种类型。反拱梁类，通过外部独立的反应框架张拉碳纤维布类，反作用于加固梁张拉碳纤维布类。所有的加固方法都建议在预应力碳纤维布端部采用锚固措施，防止在高应力区预应力碳纤维布发生粘结破坏。对于预应力水平，Meier建议采用预加应力水平为50％以上，可以通过推迟碳纤维布脱落破坏，提高强度。然而实验结果表明，当预加应力水平达到50％ ～70％时，高应力的碳纤维布所剩变形能力有限，碳纤维布的初期断裂，反而会减少梁的强度。合适的预加应力水平应在50％ 左右。2000年，Darbyet a1．实验表明预加应力水平为50％的碳纤维布对于18 m的梁强度提高为46％，而传统碳纤维的加固方法强度提高只有24％ 。
2 技术优势
(1)采用预应力碳纤维布加固的构件，由于碳纤维布在被加固到构件上开始受力之前已有较大的应变，碳纤维布可以较早参与工作并发挥较大作用，所以，利用这种方法加固的构件可以明显提高梁的开裂荷载、屈服荷载和荷载，减小梁在使用阶段的变形和梁内主筋的应力，对预应力混凝土桥梁加固效果更为明显。
(2)预应力碳纤维布加固混凝土构件，在碳纤维和结构粘接界面上会产生很大的剪切应力，采用合理、可靠的锚固方式可以避免或推迟碳纤维布与混凝土基层间粘结剥离破坏或保护层混凝土剪切受拉剥离破坏，避免了碳纤维布在没有达到拉应变之前结构就被破坏，充分的利用材料，避免了脆性破坏。
(3)预应力碳纤维布加固混凝土构件可以改善构件裂缝和变形等使用性能，有效地抑制裂缝的发展，减小现存裂缝的宽度，提高结构的耐久l生。
(4)国外的研究表明在寒冷环境下，预应力碳纤维布材加固混凝土梁的粘结没有受到低温的不利影响，加固效果没有降低，说明预应力碳纤维布加固方法适用于较其恶劣的环境。
3 施工工艺
我国现行的预应力碳纤维布加固混凝土构件技术施工工艺大都属于通过外部独立的反应框架张拉碳纤维布类，一般施工工序如下。
3．1 施工准备
在施工前对粘贴部位混凝土的表面含水率和所处的环境温度进行判定，若混凝土表面或环境湿度较高，易采用高湿性配套树脂；若环境温度小于5℃时，则应采用局部加热措施。
3．2 构件缺陷修复
对所加固的构件已经存在的裂缝，应**修复，裂缝较小(宽度小于2ITI1TI)，可采用低压持续注射法，裂缝较宽，可以采用开槽法修补，混凝土的蜂窝麻面，应采用强度**构件的环氧树脂砂浆修复。
3．3 面层处理
用砂轮机或磨光机将混凝土劣化层除去，研磨至混凝土基面为止，构件转角处应打磨半径大于3era的光滑圆弧。打磨结束后，用吹风机或毛刷将表面粉尘除去，直至表面干净。
3．4 涂刷底胶与整平
由于碳纤维布张拉后呈直线，因此粘贴前构件底应严格涂刷底胶与整平，如构件底上凹，粘贴会出现脱胶现象，粘贴质量得不到可靠保证。考虑到张拉时梁会出现反拱，可以将梁底找成略微下凸的弧形。为了保证构件和碳纤维之间的粘结，应该按使用说明均匀混合底层树脂主剂和硬化剂，在可操作时间内均匀涂抹在粘贴面上。涂抹好的混凝土表面细微不平处，要采用找平胶处理。
3．5 预应力碳纤维布的粘贴与张拉
预应力碳纤维布的粘贴与张拉主要工序和注意事项如下。
(1)碳纤维布下料时，应充分考虑张拉端锚固所需的工作长度。
(2)为了尽可能充分地利用碳纤维的高强度，提高碳纤维布材中纤维单丝共同工作的性能，要用环氧树脂充分浸润到碳纤维布材。
(3)将张拉设备就位，将环氧树脂充分浸渍的碳纤维布安装至张拉机的锚固装置上，反复调整两个锚固端的平整度，直至控制截面上的应力分布的均匀为止。
(4)将张拉机具沿固定在柱子上的蜗杆机构上升，直至初步拉直的碳纤维布距受弯构件待加固表面20～30 era。
(5)正式张拉前先进行预张拉，预张拉力可取10％张拉控制应力。以设计确定的速度均匀张拉碳纤维布，张拉速度直接影响的构件能达到预应力水平。张拉速度越慢，所能达到的预应力水平越高。一般的张拉速度为350~450 MPa／h。张拉过程，采用张拉力和伸长值双控方法，可以更好控制施工质量，防止发生事故。
(6)张拉应力至设计应力时，按所选用胶使用说明配制粘贴树脂，注意避免杂质影响粘结质量。用刮板或刷子将粘贴树脂均匀涂抹于构件与碳纤维布的粘贴面，在混凝土的搭接、转角部位要多涂一些。
(7)提升张拉机具，使受弯构件的粘贴表面与碳纤维的粘贴表面紧密结合，用压辊沿纤维方向滚压以去除碳纤维增强塑料下面的气泡。处理粘贴不良处的方法：树脂未充满的空隙用注射器注入环氧树脂；较大的空隙处，可配制粘稠度较大的粘贴用环氧树脂填入。
(8)为避免碳纤维布与混凝土之间在粘结界面上发生粘结破坏，必须设置锚固。为有效的防止粘结破坏发生，可沿梁设置u型锚固带。
3．6 养护
为减少雨水、砂、灰尘等对施工质量造成的不利影响，粘贴后应采用塑料布覆盖构件，养护期长短可根据环境温度确定。一般1～2周时间。
4 小结
采用预应力碳纤维布方法加固混凝土构件，相对于传统粘贴碳纤维加固方法能够更加充分地发挥碳纤维的高性能，提高钢筋混凝土构件的使用性能、耐久性和强度。现行的施工工艺是基于大量的研究成果上的，效果良好。但是，预应力碳纤维布方法加固混凝土构件技术作为一种新技术，还不是很成熟，今后仍需做大量的研究工作。
3CFRP加固混凝土结构火灾研究有待进一步开展的工作尽管我们在CFRP加固构件火灾试验和耐火分析方面开展了一些研究，但对掌握和全面了解CFRP加固混凝土火灾反应特性并基于此确定其防火设计方法，仍有许多工作有待于完善和进一步的开展，主要体现在以下方面：
(1)CFRP材料的性能研究
目前关于CFRP材料热工性能和高温下力学性能的研究很少，且部分研究成果离散性较大，对高温下材料的性能仍然有待于进一步研究。同时应加强高温下CFRP材料与混凝土界面粘结性能和破坏机理的研究，确定高温下CFRP材料与混凝土间的界面模型，以便进行更为精确的非线性有限元分析。
(2)影响参数的深入分析
完善另一些影响基于加固构件耐火的参数分析，如混凝土强度、梁的截面形式、尺寸和跨度等对耐火的影响分析。在此基础上推导出加固构件耐火的简化计算公式，便于工程应用。
(3)CFRP加固混凝土结构体系在火灾下的性能研究
目前，对CFRP加固混凝土结构火灾下的性能研究主要集中在基本构件方面，而对由CFRP组成的梁或柱等形式的框架结构火灾下的性能研究国内外尚未见到报道。在火灾情况下，由于组成框架的梁柱间相互约束，将使框架产生内力重分布，从而可能危机结构的安全。因此，应开展这方面的研究，并提供合理的CFRP加固混凝土结构的耐火设计方法。
(4)CFRP加固混凝土结构在火灾后的性能研究和加固决策研究即便有防火保护，火灾发生后CFRP材料不会燃烧，但是CFRP同混凝土之间产生不可逆转的滑移。文献[1]试验证明，在试验后期CFRP材料同混凝土之间滑移很大，局部同混凝土失去粘结。因此火灾后CFRP加固混凝土构件的剩余承载力研究显得尤为重要，且在此基础上的加固决策研究也非常有意义。是否可以在灾后铲除原先加固的CFRP材料，重新粘贴CFRP材料，以达到修复补强的目的等，这些都是CFRP加固混凝土结构耐火研究重要课题。
碳纤维加固目前常用的预应力碳纤维加固技术，是在结构受拉区域用化学胶粘剂粘贴碳纤维板或布，使其与构件混凝土及内部钢筋共同承受拉应力。但这种加固工艺对碳纤维材料强度的利用率较低。
一．预应力碳纤维加固介绍：
预应力碳纤维板加固：
预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯性能试验研究，分别完成了底面粘贴预应力碳纤维板和侧面粘贴预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯性能试验。验证了上述张拉装置的适用性,解决侧面张拉造成混凝土梁侧向受弯不利影响的问题。并与普通外贴碳纤维板加固梁进行对比分析,考察预应力值、配筋率和碳纤维板的粘贴高度等因素对加固效果的影响;
（1）参数指标：
弹性模量
抗拉强度
拉伸应变
165～170GPa
2800MPa
1.7%
（2）对照混凝土钢筋：
弹性模量
抗拉强度
拉伸应变
200GPa
300MPa
0.15%
当碳纤维板材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应变，钢筋屈服时碳纤维板材所能发挥的强度也仅为抗拉强度的8.8%，而在让碳纤维发挥全部强度所需要的1.7%的应变下，混凝土结构会产生较大的变形及明显的裂缝。
2.预应力碳纤维布加固：
预应力碳纤维布加固混凝土结构技术即先对碳纤维布预先施加预应力，再粘贴到结构表面以起到加固修复作用的加固方法。国内外的试验研究证明：预应力碳纤维布加固技术同普通碳纤维加固技术相比可以较大提高结构的开裂荷载、屈服荷载和荷载；能提高构件的刚度，减少变形；有效抑制裂缝的形成、开展，明显改善结构的工作性能.
二．预应力碳纤维加固具体测试：
施工装置：
按照“一锚固、二安装、三张拉”的设计思路*一套用于加固混凝土结构的碳纤维板
张拉装置,该张拉装置由锚具、张拉及固定支架以及张拉设备组成。分析对锚具的关键尺寸
进行设计与校核。
混凝土梁抗弯性能试验：
底面粘贴预应力碳纤维板和侧面粘贴预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯性能试验。通外贴碳纤维板加固梁进行对比分析,考察预应力值、配筋率和碳纤维板的粘贴高度等因素对加固效果。
钢梁抗弯性能试验：
完成预应力碳纤维板加固H型钢梁抗弯性能试验,考察影响加固效果的因素,通过与普通外贴
碳纤维板加固钢梁进行对比,分析了预应力碳纤维板强度的利用率;
基于ANSYS的非线性有限元分析：
利用有限元软件——ANSYS的非线性分析功能,对本文预应力碳纤维板加固混凝土梁和H型钢梁的受力性能进行了有限元模拟,分析结果与试验结果吻合良好。
混凝土受弯构件理论和设计方法
1)分项计算各项预应力损失,给出各项预应力损失的计算方法,在试验研究的基础上建议预应力总损失的估算值;
2)为保证加固后的构件具有一定的延性**,提出了根据确定的目标延性系数反算碳纤维板初始应变的设计计算方法;
3)预应力碳纤维板加固混凝土梁分为混凝土压碎和碳纤维板拉断两种破坏模式,基于受弯截面的状态分析,分别提出了底面粘贴预应力碳纤维板和侧面粘贴预应力碳纤维板两种破坏模式的判别方法以及正截面抗弯承载力的计算公式;
4)利用我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中有关预应力混凝土梁短期刚度的计算公式,对其计算参数进行修正,提出预应力碳纤维板加固混凝土梁的挠度计算公式;
5)以钢筋屈服后混凝土压碎而碳纤维板未断作为加固设计目标,分别给出底面粘贴预应力碳纤维板和侧面粘贴预应力碳纤维板加固混凝土梁的设计方法;
6)通过—工程实例对所建议的设计方法及施工工艺进行验证;
三．预应力碳纤维加固特点：
安全可靠：
在国外已有近百项实际工程的应用，实践证明，预应力碳纤维板加固系统大大提高了结构的承载力，减小了裂缝宽度和挠度变形。
安装简便：
*特的**锚具设计，方便在现场进行安装，安装时对原结构损伤小，占用空间小，可在狭小空间进行安装作业。
可靠的**锚具系统：
经试验和工程检验，该锚具系统锚固力高，安全可靠。(经过多次实验室中试验，锚具部分均未发生破坏)。
配套的碳纤维板、胶粘剂、锚具保证了整个系统的匹配性。整个系统所需配套的碳纤维板、胶粘剂、锚具，材料性能好，匹配性好；实践证明，整个预应力碳纤维板加固系统提供了一个安全可靠的预应力碳纤维加固解决方案。
经济性好：
与普通碳纤维板加固相比，预应力碳纤维板加固系统充分发挥了碳纤维板的强度，降低了碳纤维板的用量（碳纤维板的用量降低了30%-50%）。
适合于大跨度梁、板的抗弯加固。预应力碳纤维板加固系统大大提高了结构的承载力，减小了裂缝宽度和挠度变形，这在大跨度梁、板的抗弯加固上，具有**的优势。
碳纤维加固碳纤维丝在绝氧情况下具有较佳的耐热性(可耐2000cc高温)，它的升华温度高达3650cc左右。但在有氧情况下。当温度**400cc时即发生明显氧化。当其暴露在600cc的空气中lOmin后，纤维大部分被氧化，强度下降¨。。。
(2)高温下胶粘剂的力学性能高温下结构胶粘剂达到其玻璃化温度 时，胶粘剂软化，其粘结强度显着下降。E．L．Klamer 以及吴波_1 分别通过面内剪切试验研究了结构胶在一10—120oC之间其粘结强度随温度的变化规律。
(3)高温下CFRP材料的力学性能加拿大Queen’s University的Bisbyl9 在其博士论文中整理各种FRP材料的高温下抗拉性能和弹性模量随温度的变化规律，并通过很小二乘回归分析，得到了一个s型函数拟合各种FRP材料的高温性能，离散性较大。其中CFRP高温下的抗拉强度和弹性模量随温度变化曲线分别如图6和图7所示，比值为高温下试验值与常温下试验值之比。
2 CFRP加固构件火灾试验研究与存在的问题
-/gjedhe/-
http://qljggs.cn.b2b168.com
