碳纤维加固

浅释桥梁碳纤维加固

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效益分析： 

    加固前后单梁测试结果及加固后整桥动、静载试验结果显示，该桥加固效果良好，实践显示：碳纤维加固带来的直接效益就是工期短、见效快、不影响正常交通，人力资源需要少。与传统的钢筋混凝土加固（增大截面法）相比较，碳纤维布费用相对较高，但两者适用范围有所不同：在工期紧、不宜中断交通、基体破坏不严重的桥梁加固中适合采用碳纤维布加固法：而基体破坏严重、混凝土大面积碎裂，则适宜采用传统的增大截面法，此方法相对来讲工期长，施工期间必须断交，给过往车辆和行人带来不便，且需要较多的人力和物力。

碳纤维布性能及规格表： 

名 称 型 号 设计厚度mm 抗拉强度MPa 弹性模量MPa

高弹碳纤维布 

(200g/m2) 0.122 >3550 >2.35×105

高弹碳纤维布 

(300g/m2) 0.167 >3550 >2.35×105

一、碳纤维补强技术的特点及优越性 

1、优异的力学性能，可有效用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗拉、抗疲劳、抗震、抗风，控制裂缝及挠度的扩展。 

2、优异的化学稳定性。碳纤维布具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力。具有足够的适应气温变化能力。外加防火层后可以有效地防火。因此，可大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命。 

3、材料本身质轻高强。可以不增加结构体积和不改变结构外型。增加的结构重量可以忽略，便于用所需要的色彩涂装，而不留补强痕迹。

4、施工工序简单，可用小型电动工具操作。工种少，用工少，工期短，进度快。更有资料表明能在持续交通有震动的情况下施工，而不影响补强效果，从而大大缩短了施工断交时间，具有较大的经济效益和社会效益。 

二、碳纤维加固补强的方案 

1、主梁抗弯补强，主梁跨中梁底下弯矩压分别采用18×800（cm）和18×400（cm）的碳纤维片，每层两端各设一道10cm宽大的U型箍，用以固定碳纤维片。 

2、主梁抗剪补强，在靠近支点横隔板处开始加固，加纤维片宽为20cm的U型外包箍，一片主梁投12道，每片主梁端部腹板用宽20cm的U型横向外包箍。 

三、碳纤维片补强施工工序： 

构件表面处理→ 裁剪碳纤维布→ 配制涂刷碳纤维胶→ 粘贴纤维布→ 固化→ 验收→ 防护涂装 

1、混凝土基面处理：混凝土基面必须仔细打磨平整，对于松散的混凝土及其夹杂的水泥硬块、木棍、草屑、泥块等杂物必须彻底凿除。转角处打磨成R≥30mm的圆角，同时基面不可存有尖锐棱角，以防止碳纤维在折角处产生集中或局部刻断破坏。折磨的R角外缘线必须平行或垂直于梁肋，以免粘贴碳纤维片时发生空鼓或偏斜现象。粘贴面修整：整平材料必须按规定比例进行调配。修整时应进行多次找补。确保坑凹处填实填满，不得有气泡，表面有毛刺或糙纹时，用砂纸打磨一顺；指处干燥后进行下一道工序。  

2、裁剪碳纤维布；按照施工图纸要求裁剪碳纤维布，不得斜切碳纤维布，裁剪好的碳纤维布保持整齐干净。

3、配制涂刷碳纤维胶：胶的主剂和固化剂按规定的比例准确称量，均匀慢速搅拌，并在可使用的时间内用完；涂底胶前必须将基面清理干净，并保持干燥；涂刷必须均匀，底胶指处干燥后再进行下一道工序。

4、贴碳纤维布；粘接胶必须配比准确，均匀搅拌，不得超时使用，其用量符合设计且涂抹均匀；在搭接、拐角部位适量多涂抹一些；纤维布裁剪尺寸准确，严禁出现扭曲、弯折、跳丝、横向脱离、错位等现象，用带肋滚子沿纤维方向多次滚压，确保纤维布充分浸润胶料并及时赶出气泡。 

5、检查验收：施工结束后验收时，以评定碳纤维布与混凝土之间的粘接质量为主，用小锤等工具轻敲击碳纤维布表面，以回声来判断粘接效果，若出现空鼓等粘帖不实现象，用针管注胶进行补救。 

6、防护涂层：该工序一方面起到防火和表面涂装作用，另一方面也对碳纤维布加固层的外表面进行了密闭防护处理，从而避免碳纤维布的老化和遭受其它损伤，保证构件加固后的正常使用。