论文部分内容阅读
摘要：随着我国交通事业的不断发展，我国20世纪中后期建造的大部分桥梁开始进入了大修期，而采用加固技术对桥梁进行加固，恢复和提高旧桥的承载力和通行力也就成了维修的重点。而纵观一些常用的加固技术，如粘贴钢板加固法、体外施加预应力等，其在一定程度上会破坏原桥的结构。而相对于这些加固技术，碳纤维加固法因其所具有的优点，开始被广泛应用于桥梁的加固工程中。本文对碳纤维加固技术在桥梁施工进行分析。
关键词：桥梁；碳纤维加固技术；施工技术
引言
碳纤维材料用于桥梁维修与加固的技术是近年来发展成熟的一种有效的加固方法。文通碳纤维加固桥梁的技术特点，粘贴碳纤维片材加固桥梁的应用以及碳纤维布粘贴施工步骤等方面进行分析和探讨。
1 碳纤维布的加固原理
用于建筑结构加固的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；但是碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。
2 碳纤维结构加固技术简介
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高結构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的使用碳纤维布加固具有以下几个优点：
（1）强度高，抗拉强度约为普通钢材的10-15倍；
（2）加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；
（3）自重轻，本工程碳布约300g/m2，基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，适用范围广；
（4）施工简便，不需大型施工机构及周转材料，易于操作，经济性好；
（5）施工工期短，本工程实例仅用10天。
3 碳纤维材料类别
碳纤维又称增强复合材料。目前，用于混凝土结构补强加固的碳纤维材料种类较多，其分类方法也多种多样。按形式分类可分为：片材、棒材、型材和短纤维4种。按力学性能分类可分为：高模量（Ⅰ型）、高强度（Ⅱ型）和中等模量（Ⅲ型）3种。按原丝种类分类可分为：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维和沥青基碳纤维2种。
4 碳纤维加固技术的具体步骤
4.1 施工准备工作。
熟悉施工图；根据不同的施工现场和施工要求的分析，对于整体施工的用料选择具有非常重要的现实意义，同样，使用碳纤维作为工程的加固手段，同样需要进行相应的前期工作准备。
4.2 混凝土构件表面处理。
应用这种方式对工程主要构件进行加工的时候，应该对施工构件的表面进行一定程度的清洁，对残留部分和松脱部分，应该保证完全剔除。保证粘贴表面的坚固性是粘贴碳纤维的主要要求；露筋的锈块等杂物的清理同样重要。需要做相应的防锈处理，只有这样处理之后，对于裂缝进行相应的修补和加固才能够起到预期的效果；混凝土表面的浆楞、模板缝均须打磨平整；对于混凝土的表面水分控制同样具有非常重要的作用[3]，只有表面含水量保持在百分之六以下的时候，才能够达到工程的预计强度加固的目标；对加工环境的温度和适度的控制同样非常重要，环境的特点是对粘贴碳纤维工程施工之后的保养工作的主要工作要求。
4.3 配制并涂刷树脂结构胶。
粘贴碳纤维作为加固工具的时候，需要有相应的环氧树脂胶作为粘贴材料。环氧树脂胶的使用对于施工中粘贴碳纤维在建筑构件表面的作用是显而易见的，现阶段主要应用的粘结剂是环氧树脂，因此，对于该粘接剂的使用技术成为碳纤维技术的实际应用过程中，需要我们给予重点关注的重要方向。实际应用中，通常用环氧树脂作为底层粘接剂，固化剂100：18进行配置。为了保证相应的粘接强度，需要底层粘接剂完全渗透到表面构建的混凝土中。实际操作中表明，粘度上应该重点考核在不形成垂流也保证完全深入的前提下进行调配。
4.4 粘贴碳纤维布。
构件表面经过相应的清洁处理之后，再使用调配好的树脂结构胶，将根据要求裁剪好的碳纤维布料进行粘接。手工粘贴过程中，应该用手轻轻粘贴于构件表面上，利用专用滚筒来实现气泡的排除。这一过程应该多次重复，从而保证树脂结构胶能够完全的和碳纤维布料充分的结合。同时，在实际操作中应该注意不要伤及布料表面，多层粘贴之后，多次重复上述步骤，最终实现对工程构建的粘贴和加固，保证工程整体稳定程度。
4.5 表面防护及碳纤维布表面处理。
一般养护时间为一到两周，当然，可以根据施工环境的特点适当延长或者缩短。根据当时温度的不同，来进行操作和检查，固化树脂结构之后，应该根据实际需求在碳纤维表面刷一层防晒漆或者防火漆，来保证工程的整体安全性。
5 碳纤维布加固时的施工注意事项
5.1在表面处理和粘贴碳纤维布前应按加固设计部位放线定位。
5.2碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。
5.3在进行混凝土病害部位的清理时，要注意不要损伤梁体原有钢筋（尤其是主筋）。
5.4碳纤维为导电材料，使用时应尽量原理气设备及电源。
5.5碳纤维布粘贴完毕后24小时内严禁扰动，达到加固效果后严禁对碳纤维有任何的人为损伤。
5.6碳纤维布施工时宜在5℃以上环境温度条件下进行；当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。
5.7在进行碳纤维布施工时必须要穿戴保护装备（口罩、护目镜及橡皮手套）。
6 对碳纤维加固补强技术的展望
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点：（1）施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等；（2）不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m.～300g/m，设计厚度0.1l1mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计；（3）能适应各种结构外形的补强；（4）可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。
7 结语
为了合理的分配有限的公路建设资金，节省国家交通建设资源，挖掘在役旧桥的承载潜力，粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术，已经得到较为广泛的应用，并已产生较大的经济效益；在混凝土结构的加固中，碳纤维布主要是分担钢筋的受力，即碳纤维布的主要作用是提高结构构件的抗拉强度，那么在其它的结构中，碳纤维布比较优良的起到了加强抗拉强度的作用，研究开发新型的桥梁加固技术及材料，并在病危旧桥的加固工程中合理的加以应用，恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要，是切合我国当前国情的必然选择。
参考文献：
[1]王永刚. 碳纤维加固桥梁新技术[J].桥梁隧道，2010
[2]杨欣. 碳纤维加固技术在桥梁加固中的应用[J].公路交通科技，2010
[3]王海英. 碳纤维的发展前景与市场分析[J].高科技纤维与应用，2007
关键词：桥梁；碳纤维加固技术；施工技术
引言
碳纤维材料用于桥梁维修与加固的技术是近年来发展成熟的一种有效的加固方法。文通碳纤维加固桥梁的技术特点，粘贴碳纤维片材加固桥梁的应用以及碳纤维布粘贴施工步骤等方面进行分析和探讨。
1 碳纤维布的加固原理
用于建筑结构加固的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；但是碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。
2 碳纤维结构加固技术简介
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高結构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的使用碳纤维布加固具有以下几个优点：
（1）强度高，抗拉强度约为普通钢材的10-15倍；
（2）加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；
（3）自重轻，本工程碳布约300g/m2，基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，适用范围广；
（4）施工简便，不需大型施工机构及周转材料，易于操作，经济性好；
（5）施工工期短，本工程实例仅用10天。
3 碳纤维材料类别
碳纤维又称增强复合材料。目前，用于混凝土结构补强加固的碳纤维材料种类较多，其分类方法也多种多样。按形式分类可分为：片材、棒材、型材和短纤维4种。按力学性能分类可分为：高模量（Ⅰ型）、高强度（Ⅱ型）和中等模量（Ⅲ型）3种。按原丝种类分类可分为：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维和沥青基碳纤维2种。
4 碳纤维加固技术的具体步骤
4.1 施工准备工作。
熟悉施工图；根据不同的施工现场和施工要求的分析，对于整体施工的用料选择具有非常重要的现实意义，同样，使用碳纤维作为工程的加固手段，同样需要进行相应的前期工作准备。
4.2 混凝土构件表面处理。
应用这种方式对工程主要构件进行加工的时候，应该对施工构件的表面进行一定程度的清洁，对残留部分和松脱部分，应该保证完全剔除。保证粘贴表面的坚固性是粘贴碳纤维的主要要求；露筋的锈块等杂物的清理同样重要。需要做相应的防锈处理，只有这样处理之后，对于裂缝进行相应的修补和加固才能够起到预期的效果；混凝土表面的浆楞、模板缝均须打磨平整；对于混凝土的表面水分控制同样具有非常重要的作用[3]，只有表面含水量保持在百分之六以下的时候，才能够达到工程的预计强度加固的目标；对加工环境的温度和适度的控制同样非常重要，环境的特点是对粘贴碳纤维工程施工之后的保养工作的主要工作要求。
4.3 配制并涂刷树脂结构胶。
粘贴碳纤维作为加固工具的时候，需要有相应的环氧树脂胶作为粘贴材料。环氧树脂胶的使用对于施工中粘贴碳纤维在建筑构件表面的作用是显而易见的，现阶段主要应用的粘结剂是环氧树脂，因此，对于该粘接剂的使用技术成为碳纤维技术的实际应用过程中，需要我们给予重点关注的重要方向。实际应用中，通常用环氧树脂作为底层粘接剂，固化剂100：18进行配置。为了保证相应的粘接强度，需要底层粘接剂完全渗透到表面构建的混凝土中。实际操作中表明，粘度上应该重点考核在不形成垂流也保证完全深入的前提下进行调配。
4.4 粘贴碳纤维布。
构件表面经过相应的清洁处理之后，再使用调配好的树脂结构胶，将根据要求裁剪好的碳纤维布料进行粘接。手工粘贴过程中，应该用手轻轻粘贴于构件表面上，利用专用滚筒来实现气泡的排除。这一过程应该多次重复，从而保证树脂结构胶能够完全的和碳纤维布料充分的结合。同时，在实际操作中应该注意不要伤及布料表面，多层粘贴之后，多次重复上述步骤，最终实现对工程构建的粘贴和加固，保证工程整体稳定程度。
4.5 表面防护及碳纤维布表面处理。
一般养护时间为一到两周，当然，可以根据施工环境的特点适当延长或者缩短。根据当时温度的不同，来进行操作和检查，固化树脂结构之后，应该根据实际需求在碳纤维表面刷一层防晒漆或者防火漆，来保证工程的整体安全性。
5 碳纤维布加固时的施工注意事项
5.1在表面处理和粘贴碳纤维布前应按加固设计部位放线定位。
5.2碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。
5.3在进行混凝土病害部位的清理时，要注意不要损伤梁体原有钢筋（尤其是主筋）。
5.4碳纤维为导电材料，使用时应尽量原理气设备及电源。
5.5碳纤维布粘贴完毕后24小时内严禁扰动，达到加固效果后严禁对碳纤维有任何的人为损伤。
5.6碳纤维布施工时宜在5℃以上环境温度条件下进行；当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。
5.7在进行碳纤维布施工时必须要穿戴保护装备（口罩、护目镜及橡皮手套）。
6 对碳纤维加固补强技术的展望
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点：（1）施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等；（2）不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m.～300g/m，设计厚度0.1l1mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计；（3）能适应各种结构外形的补强；（4）可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。
7 结语
为了合理的分配有限的公路建设资金，节省国家交通建设资源，挖掘在役旧桥的承载潜力，粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术，已经得到较为广泛的应用，并已产生较大的经济效益；在混凝土结构的加固中，碳纤维布主要是分担钢筋的受力，即碳纤维布的主要作用是提高结构构件的抗拉强度，那么在其它的结构中，碳纤维布比较优良的起到了加强抗拉强度的作用，研究开发新型的桥梁加固技术及材料，并在病危旧桥的加固工程中合理的加以应用，恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要，是切合我国当前国情的必然选择。
参考文献：
[1]王永刚. 碳纤维加固桥梁新技术[J].桥梁隧道，2010
[2]杨欣. 碳纤维加固技术在桥梁加固中的应用[J].公路交通科技，2010
[3]王海英. 碳纤维的发展前景与市场分析[J].高科技纤维与应用，2007