探究碳纤维加固技术在桥梁施工中的应用

马 骏

(邢台路桥建设总公司)

1 碳纤维材料的分析

1.1 碳纤维的性能

碳纤维的物理性能很强大，一般片材料碳纤维材料的拉伸强度在2 400 ～3 400 MPa 之间，这种高拉伸强度片材几乎超出一般普通碳素钢板拉伸强度十倍之多，碳纤维片材一般具有高模量，高强度，中等模量三种力学性能，不同力学性能的片材具有不同的弹性模量，虽然其中高模量碳纤维的弹性模量较高，但其本身也有其缺点，那就是其拉伸率也相对较低。另外，碳纤维片材的质量比一般刚才要轻，这也给运输和施工带来了巨大的便利，而且其本身化学性能稳定，不容易受腐蚀，耐寒耐热性都很好。

1.2 专用配套粘结材料

(1)底层涂料，它的主要作用是渗透混凝土表面，为以后的长久性粘结打下铺垫;(2)油灰，填充混凝土表面的空隙并形成凭证表面以便碳纤维材料的使用。

要想使碳纤维与混凝土之间的粘贴更紧密牢固，对树脂的本身性能要求也很高，其粘贴强度时整个维修过程的关键，因此必须要满足其粘贴强度大于混凝土各项物理强度的要求。

2 现今碳纤维片材的处理方法

2.1 混凝土表面处理

混凝土表面那一层经过交通工具的轧损和外界恶劣环境的风蚀和腐蚀，受到损伤的同时也会劣化层(包括粉刷层的掉落，风化，剥离的砂浆等)，只有用砂轮机先研磨掉这些劣化层再进行相应的清洁处理，水洗并干燥后，才能进行接下来的粘贴工作。

2.2 断截面的修复

这些坏掉的断面层同样也要去除表面的腐蚀，剥落等，如若混凝土里面的钢筋露出来，还要做好保护里面钢筋不被腐蚀的措施，在做好清洁措施后，在考虑运用同刚度的环氧树脂砂浆进行此处断面的修复工作，一般断面是小的裂缝，可以对已进行灌入环氧树脂，此种情况下，同时还要注意裂缝是否有漏水情况，如有漏水，应在修复之前对漏水先进行处理。

2.3 混凝土表面的维护

混凝土表面在长时间的使用，由于重物的轧损和路面之间的受力挤压，会出现高出原来表面的突起和低于表面的坑洼，此时的表面损伤已经过大，只有及时修护，才能保证表面不会出现更大面积的损害，同时也是为了保证路面车辆通行的方便。此种情况下，一般凸起的表面可以使用切割机或者砂轮切割打磨，使其平整，而凹下去的部分我们通常灌以环氧树脂等，在填补时还要注意对凹处是修整，通常是将转角处打磨成半径为20 mm 的凸角即可。

2.4 底层涂料

在上面我们已经介绍了底层涂料的用途，但是它的使用，其实也有严格的环境要求，通常气温过低(一般是低于5 ℃)，下雨或者RH 值大于95%就不能使用，在使用时还要保证现场施工空气流畅，不可点火，此外，施工人员自身必须做好防护措施，口罩，护目镜和橡皮手套是不可少的。

2.5 碳纤维材料的粘贴

在使用碳纤维材料粘贴时，其本身尺寸一般规定为长度在2 m 以内，由于其保管比较麻烦，一般都是用多少剪多少，以避免材料的浪费，施工面底漆一般可以直接用手来确认其干燥程度，同时在施工超过一星期之后，用砂轮加以磨平。

2.6 碳纤维材料的使用和处理

涂好环氧树脂后，就可以粘贴碳纤维材料了，注意粘贴时碳纤维长的以便要留有10 cm 的搭接长度，以毛刷滚轮或者橡皮挂到沿贴好的碳纤维材料表面推平，保证两个接触表面之间不会出现空气气泡，以免降低施工质量。出现多层碳纤维粘贴的时候，只要按照上述步骤即可。

3 碳纤维材料在桥梁施工方面的应用

(1)碳纤维材料的优点在于质量轻，维修时不需要设备，够方便，同时对施工地正常工作的影响够小，因此这种新技术就成为了公路路面加固的主要帮手，这样在桥下的高空作业和公路桥梁上这种碳纤维材料的技术应用就有了广泛的应用了。

(2)一般公路上使用过久的混凝土的维修还要注意方法，我们一般使用综合法，即按照现场环境的要求和相应的技术检测的反映，以一种加固方式为主，其他方法为辅进行维修，而碳纤维材料的技术就相应了这一要求，以粘贴碳纤维为主，配以配套环氧树脂进行灌封为辅。

(3)由于我国在该项技术上的发展较欧洲国家的晚，因此在此类产品上距其他国家还有差距，因此我国所用的材料进口居多，这就大大提高了施工成本，因此在这方面的技术运用一般是以加固为主，以便增强施工的利润和效益。

(4)在对技术的运用基础上，我国通过对其他国家该项技术的经验的吸收，编制了碳纤维技术的指导手册，这就为我国技术人员在这方面的工作带来了极大的方便，同时也是对这方面知识的系统化和专业化。在此基础上，我国研究人员根据自身道路的特点和环境的因素对这项技术在我国的实施和应用进行了进一步的研究，为这项技术在我国的全面应用打下了基础。

4 总 结

根据以上的分析，探究碳纤维材料的性能，及在我国桥梁领域方面的应用，根据其优越的性能特点，使其终将会成为桥梁施工道路上的领军人物，而其目前在该领域的广泛应用，也带来了巨大的经济效益。

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