粘贴碳纤维
确认粘贴表面干燥，施工时应保证相对湿度RH＜70%；而相对湿度RH＞70%、气温<10C0、雨天或可能结雾时不得施工。 为了防止碳纤维受损，碳纤维在运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受到弯折。为防止片材在保管过程中损坏，片材的裁切数量应按当天的用量确定。 粘贴碳纤维时，应根据设计位置由上而下，由左至右有序的粘贴，并用滚筒挤压贴面，使碳纤维与碳纤维胶充分结合，同时以压板、滚筒排除气泡。 胶液的主剂和固化剂应按产品说明比例乘量准确，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次调和量应在可使用时间内用完。 粘贴前用滚筒刷均匀地涂抹粘贴用碳纤维胶。 粘贴时，在碳纤维和碳纤维胶之间尽量不要有空气。可用**工具沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次，使碳纤维胶渗浸进碳纤维中。 碳纤维施工30分钟后，用滚筒刷均匀涂抹粘贴用碳纤维胶。 如碳纤维施工不符合质量标准，则需进行相应处理。碳纤维与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻敲或手压碳纤维片材表面的方法进行检查，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积不大于10000mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补；当空鼓面积大于10000mm2时，宜将空鼓部位的碳纤维片材切除，重新搭接上等质量碳纤维片材，搭接长度不小于150mm。
碳纤维加固碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。
1.1碳纤维片材
片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。
片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受碱及各类化学介质的，有良好的耐寒和耐热性。
1.2配套树脂类粘结材料
混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。
浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。
就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是适合混凝土桥梁的加固工作。
2.碳纤维加固技术的基本原理及优越性
2.1碳纤维加固技术的基本原理
针对桥梁建筑的加固工作，对碳纤维的利用应该首先用环氧树脂进行浸泡，形成符合强片材料。然后通过环氧树脂按照受力方向进行一定的裂缝方向粘贴。当构件受到拉力负载的时候，通过纤维片的作用而保证裂缝不会沿受力方向进一步开裂。从而对建筑主体提供一定的加固作用，同时也可以保证结构的稳定性。
2.2碳纤维加固技术的优越性
（1）良好的化学稳定性
碳纤维具有非常良好的防水性能，实际施工过程中发现，这种材料在抗碱和方子外线方面同样具有非常出色的表现。在不同气候环境的应用过程中，同样具有相应的优势。添加一层防火漆，则可以起到非常不错的防火效果。
（2）该材料质轻、强度高
碳纤维材料具有质量轻、强度高的特点，对于建筑物的整体质量具有非常重要的意义。色彩涂装较为方便的同时，还可以保证结构外部不出现明显拼接痕迹。
（3）出色的力学性能
碳纤维具有非常出色的力学性能。对于各种不同的结构的加固应用中都可以起到非常出色的效果。尤其是其显着的抗疲劳效果，对于工程裂缝的修补具有非常明显的效果，抗拉力试验中同样取得了让人满意的成果。
（4）施工工序比较简单
碳纤维的施工工序较为简单，在一些小型工程施工应用中，具有改变简单、工期短等特点。相关数据显示，这种材料的应用可以大程度上保证工期的缩短，同等工程量的前提下，至少可以缩短24%的工程工期。
3.碳纤维加固补强的施工工艺
3.1根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理
3.1.1将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原。
3.1.2裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
3.1.3将构件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角。
3.1.4清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。
3.2 底层涂刷（底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内）
3.2.1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准。
3.2.2用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料。
3.2.3底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光。
3.2.4注意在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。
3.3环氧腻子对构件表面残缺的修补
3.3.1构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整。
3.3.2内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。
3.4贴碳纤维片
3.4.1为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片，每段长度一般不过6rn。
3.4.2碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接。
3.4.3按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂，称为下涂。
3.4.4贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。 3.5养护
粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。
2.6涂装
根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。
4.碳纤维（片材）加固处理要点
在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支**措施，然后按以下施工工序进行加固施工。
4.1破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、等劣化混凝土，露出混凝土结构层。
4.2按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm，利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。
4.3涂刷底层树脂：用**滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。
4.4找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。
4.5粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。
4.6在很后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
5.结束语
碳纤维加固修补技术已经渐渐扩大了其在各个地区的适用范围。这项技术也通过一定的调整及优化，已经在很多项目中起到了引人注目的效果。当其慢慢成熟，从单纯对混凝土进行加固和修补，发展到对受压部件的加固，充分证明了其给社会带来的巨大价值。碳纤维加固修补技术的产生，在未来会得到更加广泛的应用，也希望随着工艺技术完善、用材用料的提高，能够在桥梁加固以及更多领域赢得人们的认可。
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3．碳纤维布加固旧桥特点
3．1 不增加恒载及断面尺寸
碳纤维布的自重仅为200～300g／m2，设计厚度为0．111～0．167mm，环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻，对整个结构重量及桥下净空的影响微乎甚微，可忽略不计。同时，碳纤维布可以多层粘贴。根据补强的要求，碳纤维布可以在一个部位重叠粘贴，充分满足补强的要求。这一优点更是传统补强方式所难以比拟的。
3．2可适应不同构件形状，成型很方便
斜、弯、坡及异型结构的补强，采用传统的方法，施工难度较大，采用碳纤维布补强法，利用碳纤维布的随型性较强的特点，可以随结构外形变化任意施工，从而降低施工难度，减少施工成本，缩短施工工期，产生巨大的社会及经济效益。
3．3施工简便
特别是当箱梁内部的作业空间受到限制时，碳纤维布加固方法是可选择的一种方法。该法工艺简便，*大型设备、模板、夹具及支撑，操作起来简单易行，因而施工时所需工作面小。在作业空间受限制时，该优点是其它加固方法无法比拟的。
3．4采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤
碳纤维布加固补强系采用环氧树脂系列的粘结材料进行粘贴，不需要设置锚固螺栓及开凿混凝土等，因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏，更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力索发生冲突而引起新的问题。
3．5能有效地封闭混凝土的裂缝
碳纤维布(片)粘贴在混凝土的表面，不仅封闭了混凝上的裂缝，其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展，改变了裂缝的形态，使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝，从而提高了混凝土构件的整体刚度。
3．6碳纤维布(片)具有优良的耐化学腐蚀性
碳纤维布(片)是一种复合材料，几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性，不仅能经得起水泥碱性的侵蚀，而且当应用于经常受害侵蚀等腐蚀性环境时，其寿命也较长。因而碳纤维布加固法，在不利环境下较其它方法更显出其优异性。
3．7 不影响结构的外观
碳纤维布(片)的厚度很薄，粘贴尉化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料，而不影响结构的外观。
碳纤维加固美国、日本等国于20世纪80年代开始对碳纤维布加固技术进行试验研究。目前已经将此技术大量投入应用。近年来，中国在这方面的研究和应用也做了大量工作，生产出一系列的碳纤维复合材料，在降低工程费用的同时也总结出了较成熟的设计方法和施工经验，为广泛推广该技术创造了有利条件。
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。
碳纤维加固碳纤维布具有高抗拉强度、高弹性模量、质量轻、厚度薄、耐腐蚀性能好、使用方便等，所以碳纤维布加固钢筋混凝土结构是新兴的一种加固技术。该技术是利用树脂类材料将碳纤维布粘贴于结构或构件表面，使碳纤维布与混凝土形成一个复合性整体，提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。碳纤维布加固技术具有施工便捷、用途广泛、不改变结构形状及重量等特点，有很大的研究推广价值。
1工程概况
某高速公路八设计段有120多万土石方要从设计的3号取土场取料进行路基填筑，该填筑路段走向与附近蜿蜒的头道花园河基本一致，与3号取土场隔河相望，仅一县道以4-20m钢筋混凝土T梁跨河通过。头道花园河河床主要是巨粒卵石和大孤石，雨季和冰融季节水流量大而急，每秒达300m3以上，修建便桥难度特别大。但该旧桥是于80年代修建，上、下部结构均采用的是C25混凝土；设计荷载标准为汽-20、挂-100级，人群荷载3.0KN/m2，设计抗震烈度为6度。通过对该桥进行现场检查、检测，发现该桥病害较多，主要集中在桥面开裂、破损严重， T梁跨中截面出现竖向受力裂缝，1/4跨处出现弯剪裂缝等。结构承载力基本满足设计要求，但安全储备不是很足，安全系数偏低。而附近高速公路施工期间经过该桥多为重载车且车流量大。经过比选，决定采取加固该旧桥的方案来实现跨河至3号取土场取料。
2加固方案及施工工艺
具体加固方案为：一是将原桥面整体化层及铺装层整体凿除，然后植筋，按要求一次性加厚施工桥面整体化层，替代了原桥水泥混凝土整体化屋及沥青混凝土桥面铺装；二是用改性环氧树脂进行裂缝处理及用碳纤维布加固梁体。碳纤维布加固方法，在T梁底粘贴与梁同宽的通长碳纤维布条2层，并在端部5m范围内按20cm间距粘贴100mm宽单层碳纤维布“U”形箍，以便更好的将梁底碳纤维布加以固定及增大端部抗剪强度。在翼缘根部，粘贴一层碳纤维布压条。
2.1裂缝处理
（1）表面清理
用打磨机将混凝土表面污物及浮浆清理干净，直至露出密实的混凝土结构。对缝宽小于0.2mm的，用改性环氧树脂进行表面涂刷密封；对大于0.2mm的裂缝用改性环氧树脂灌缝修补。
（2）安装底座
在梁的两侧裂缝处各安装两个硅酮橡胶灌浆底座，并用**底座粘贴胶进行固定，两个灌浆底座的间距约200mm。
（3）裂缝密封
用封缝胶将整条裂缝及可能漏胶的部位进行表面密封，并等待封缝胶的硬化。
（4）灌注改性环氧树脂
将装好低粘度改性环氧树脂灌缝胶的**注射筒安装至底座上，并加压灌注，直至灌满为止。灌注过程应连续施工，注意不可产生漏浆现象。
（5）拆除底座
待所灌注的改性环氧树脂硬化后，将橡胶底座拆除，并将表面用打磨机打磨平整。
2.2碳纤维布加固工艺
（1）表面处理
混凝土表面如出现的表面脱落、蜂窝、腐蚀等劣化现象部位应予以剔除，对较大面积的劣质层，在剔除后用水泥砂浆进行修复。将混凝土的表面用混凝土角磨机处理整平，除去表面松散物、尘埃、油脂等杂物，凸出部位要磨平，转角部位要倒成不小于20mm的圆角。用吹风机或吸尘器将混凝土表面清理干净并保持干燥。用脱脂棉沾清洗剂擦拭混凝土表面，若有漏水现象要作止水、导水等处理，被加固结构表面处理的好坏直接影响加固质量。
（2）涂刷底胶
把底层树脂的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入**容器内。先称量主剂，然后加入固化促进剂，搅拌均匀，1~3分钟后再加入固化剂，并用搅拌器搅拌均匀；一次调和量应在可使用时间（约30~40分钟）内用完。用**滚筒刷将底层树脂均匀的涂刷于混凝土表面，待树脂表面指触干燥（树脂表面达到固化硬结）后，表面上的凸起部分（类似结露的露珠状）要有砂纸或角磨机磨平。
（3）修补找平
用配制的环氧腻子将结构表面凹陷部位填平，并修复至表面平整、顺滑，无楞角。转角处也应修复为光滑的圆弧。腻子涂刮后，表面存在的凹凸糙纹，应用砂纸打磨平整。
（4）粘贴碳纤维布
首先，裁剪碳纤维布。根据要求裁好所需尺寸，并保证剪裁后的碳纤维方向与粘贴部位方向一致。严禁斜向裁切碳纤维布，防止出现拉丝现象。裁剪后的碳纤维布卷成卷状，防止褶皱、弯折。然后，配制浸渍胶液。按规定的比例准确称量浸渍胶液的主剂和固化剂，装入容器用搅拌器均匀搅拌。一次配制胶量要以可使用时间（约50~60分钟）内施工所需量为限。很后，粘贴碳纤维布。粘贴前应对粘贴面再次擦拭，确保无粉尘后，将浸渍胶液均匀地涂抹于所要粘贴的部位。涂刷时，必须做到“稳、准、匀”的要求，即：稳，涂刷用力适度，尽量不流不坠不掉；准，在粘贴部位准确进行涂刷，满刷且不出控制线；匀，涂刷范围内薄厚均匀一致。粘贴碳纤维布时，同样要“稳、准、匀”，使碳纤维布不皱、不折、展延平滑顺畅。滚压碳纤维布时，必须用特制的滚筒从一端向另一端多次进行滚压，挤除气泡，不宜在一个部位反复滚压揉搓，滚压中应让浸渍胶液充分渗透碳纤维布，以达到脱泡、浸润的效果。需要搭接时，沿纤维方向的搭接长度不小于100mm，并保证搭接部位的胶液浸渍质量。随着结构胶粘剂反应使粘度增高固化（碳纤维表面指触感干燥为宜），再涂二层时就可达到良好效果，多层粘贴重复以上步聚，在很后一层碳纤维布表面均匀涂抹浸渍胶。
（5）养护
粘贴碳纤维布后应进行养护，特别是在其固化时要防雨淋、防风砂等，严格不受外界干扰和碰撞，养护期约一周。
（6）检验
施工质量检验及验收标准：
a、碳纤维布片粘贴位置的中心线允许偏差不大于10mm，采用钢尺测量全部；
b、碳纤维布片粘贴量不小于设计数量，根据测量计算全部；
c、粘贴质量：单个空鼓面积小于1000mm2时采用充胶修复，不小于1000mm2时采用割除修补；空鼓面积之和与总粘贴面积之比小于5%，锤击法全部或抽样检查；
d、粘接质量不符合要求需割除修补时，应沿空鼓边沿，将空鼓部分的碳纤维布割除，用每边向外缘扩展100mm大小的同样碳纤维布，用同样粘结剂，补贴在原处。
3施工注意事项
（1）固化剂中含有**过氧化物，应使用玻璃、铝、不锈钢等材料的容器，避免使用铁、铜等制品。底胶和腻子的固化剂与浸渍胶液的固化剂不同，使用时应分清用途，不得用错。
（2）所有材料的计量必须使用计量精度为±1g的计量器，混合的顺序是：先计量树脂，然后添加固化促进剂搅拌1~3分钟，再后添加固化剂搅拌1~3分钟，严禁同时添加固化剂和固化促进剂进行混合。
（3）树脂的混合量应在可使用时间内用完，特别是在进行浸渍胶液的施工时，应考虑浸渍时间再决定混合量。树脂凝化时间一过，就会发生急剧的固化，不能再进行重复使用，为保证施工质量，一般可使用时间控制在比凝化时间短10分钟左右。主剂、固化剂混合后，严格遵守可使用时间，一旦出现凝化的前兆应立即停止使用。
（4）碳纤维布只有与所加固修补的混凝土表面紧密接触，才可能产生良好的补强效果。需加固部位表面的锐利突起物或楞角，都可能使碳纤维布产生操作而导致强度降低。因此，粘贴碳纤维布前，一定要检查需加固部位表面是否平整，否则应进行打磨，平整度保持在1mm以内。
（5）碳纤维布在运输、储存过程中不得受挤压，以免碳纤维受损，胶结材料应阴凉密闭储存。保管碳纤维布时，应避免日光直射及雨水、灰尘等的侵袭。碳纤维布裁剪后应卷成小卷，防止褶皱。
（6）由于碳纤维为导电材料，施工时应远离电气设备及电源，或采取相应的防护措施。粘结剂的配制应室内进行，其操作环境及施工现场均需保持良好的通风。施工人员应戴防护面罩、手套并着工作服。
（7）各种材料不得污染生活水源。废弃物应按环保要求集中处理，不得直接倾倒大自然或下水道。
4总结
利用碳纤维布加固技术补强后，该桥经历了施工期间高频率重载车的考验，正常使用至今，未出现任何异常现象。
该补强技术操作简便、施工快捷。补强后，不改变结构外形，不增加结构体积和重量，与传统的加固方法相比，具有明显的优越性。随着有关科研的开展，工程实践经验的积累，这项技术的应用也将会更加广阔。
-/gjedhe/-
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