桥梁结构碳纤维加固施工工艺

 

摘要：广州xx大石大桥桥跨结构维修加固，介绍了碳纤堆加固技术的工艺原理、材料与工艺特点、施工流程、操作与质量要求。：桥槊}碳纤维加固技术；施工工艺碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术，它是将碳纤维布采用高性能环氧类粘结剂粘结于砼构件表面，形成新的复合结构，利用碳纤维材料良好的抗拉强度防止裂缝扩展，并增强构件承载能力及刚度。其工艺特点：

①  高强高效，适用面广，质量易保证；

② 施工便捷，工效高，没有湿作业，不需现场固定设施，施工占用场地少}★长顺路桥 许育东 13668984898

②  耐腐蚀及耐久性能极佳，具有耐高温与抗低温特性；

③  加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸，可提高原结构的抗弯、抗剪承载力，受力后能与砼结构变形协调；

⑤ 工期短，用于桥梁加固时，对交通影响小。近几年来，该技术越来越多地用于桥梁裂缝或破损的修补及抗弯、抗剪受力结构的加固补强。下面结合广州市xx区大石大桥加固维修实例讲述桥梁结构碳纤维加固施工工艺。

l 工程概述★长顺路桥 许育东 13668984898

xx大桥位于国道G105线大石镇路段，横跨三枝香水道，1988年建成通车，长期处于超负荷运营状态。全长455 m，主跨为2×5O m预应力钢筋砼T形刚构，横截面为单室箱形梁形式，引桥为12跨25 m预应力钢筋砼简支T形梁。设计荷载为汽- 20，挂一i00。经检测，该桥出现较多破损，其中桥跨T构箱形梁腹板与横隔板出现11条竖向、斜向裂缝，缝宽0．1～2 mm，长0．5～2．6 m；引桥T形梁(其中的4片边梁)底面出现部分竖向裂缝，缝宽0．1～1 mm，长0．1～O．37 m。

2 加固补强方案

2．1 箱形粱加固

检测报告表明，全部裂缝属正常裂缝，但会影响‘梁体结构中钢筋砼的耐久性，故对裂缝进行封闭修补处理，直接在裂缝上粘贴碳纤维布进行加固，防止- 裂缝进一步扩展

2．2 T形梁加嗣★长顺路桥 许育东 13668984898

部分裂缝由弯拉应力拉裂梁底保护层砼所致，但情况普通，在梁底面粘贴2层碳纤维布进行修补，并提高抗弯承载力，在离梁端1．5 m区域及横系梁处两侧粘贴U形碳纤维布进行抗剪加固，U形箍两端外贴20 cm宽压条锚固。

3 施工工艺

3．1 材料性能

碳纤维维修加周砼结构所用材料主要为碳纤维布织物和专用树脂粘结剂。大石大桥使用的加固材料均产于新加坡，其中，碳纤维布由特种碳纤维与芳纶纤维编织而成，与树脂粘合后的复合材料的抗拉强度为A3钢板的2倍以上。专用树脂粘结剂是两种组份混合、几乎无味、可溶解、低粘性的通用环氧树脂。

3．2 机具设备★长顺路桥 许育东 13668984898

施工机具为砼角磨机、吹风机、剪刀、滚子子、灌浆设备等，数量视施工工期及施工面积而定。

3．3 工艺流程殛操作要求

1．施工准备：① 按规范要求搭设脚手架，确保安全；② 减少交通与施工的交叉影响，施工时定时封闭交通或将施工安排至深夜交通量稀少时。

2)基底处理：① 凿除砼表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位，对于较大面积的劣质层，凿除后用环氧砂浆进行修复，对梁底侧空洞或受损处也应用相同方法修复，②对裂缝部位先用环氧砂浆进行封闭处理，对宽度大于0．2 mm的裂缝，还需用环氧树脂浆液进行灌浆}③ 用砼角磨机、砂纸等除去砼表面的浮浆、油污等杂质，将构件基面的砼(特别是表面的凸起部位)打磨平整，对转角粘贴处进行倒角处理并打磨成圆弧状(半径R≥20 mm)；④ 用吹风机将砼表面清理干净，并保持干燥。★长顺路桥 许育东 13668984898

3)涂底胶(专用树脂粘结剂)：①按主剂：固化剂一1；1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用电动搅拌器搅拌约5 rain。根据现场实际温度决定用量并严格控制使用时间，一般情况下2 h内用完。施工温度要求在5℃以上，高于32℃时需防止过早硬化。② 用滚筒刷将混合好的底胶均匀涂刷于待加固的砼表面，胶固化(固化时问视现场气温而定，以指触干燥为准，一般为2～3 h)后再进行下一工序施工。

4)找平：① 砼表面凹陷部位用专用胶填平，模板接头等出现高度差的部位用专用胶填补，尽量减小高度差；②转角处用专用胶修补成光滑的圆弧，半径不小于20 mm。

5)粘贴：①按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布。② 将混合好的专用树脂粘结剂涂抹于待粘贴的碳纤维布上，须均匀湿透。③ 将湿透的碳纤维布平整贴在砼表面，确认粘贴部位无误后，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡。多层粘贴时，待碳纤维布表面指触干燥后方可进行下一层粘贴。④碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于150mm，碳纤维端部用横向碳纤维或粘钢固定。

6)养护：在自然条件下养护，碳纤维布粘贴24h后即可达到设计强度的8o 2，6，48 h后完全硬化。

3．4 质量要求．★长顺路桥 许育东 13668984898

1)所用材料必须有碳纤维布及其配套专用树脂粘结剂生产厂家所提供的材料检验证明。

2)对每一道工序均按工艺要求进行检查，包括待加固基层表面处理情况、树脂粘结剂的配合比、按图纸剪裁的碳纤维布尺寸与主纤维方向、树脂粘结剂的涂浸情况、工后养护等，并做好相关验收记录，如出现质量问题，应立即返工

3)施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与砼之间的粘结质量为主，用小锤等轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果。要求每平方米纤维布空鼓数量不超过lO个、空隙率不超过5％、空鼓最大直径小于2O mm。如出现空鼓等粘贴不密实的现象，应采用针管注胶的方法进行补救。粘结面积若少于9O
，则判定粘结无效，需重新施工

3．5 安全规定★长顺路桥 许育东 13668984898

其是高压电线及输电线路。2)碳纤维布的配套用胶要远离火源，避免阳光直接照射。3)现场施工人员应穿工作服，佩戴口罩和手套，现场严禁吸烟。4)配制及使用胶的场所必须保持良好的通风。5)与施工配套的脚手架要有足够的安全性。6)高空作业须佩戴安全带。4 结 语大石大桥桥跨结构应用碳纤维加固技术进行维修加固，在夜晚进行封闭交通施工，工期共7d。

维修完成至今已超过1年，经检测，维修加固质量与效果良好。与其他桥梁维修加固方法(如包裹钢筋砼、包夹钢板、外加预应力钢束等)相比，碳纤维加固技术具有施工简单、适用面广、效果好、经济性强等优点。该技术也适合于桥梁其他结构的维修加固，如墩、台
柱甚至水下基础等，还可应用于钢结构桥的维修加固。随着相关加固材料性能的不断改善和提高、施工工艺的不断进步和成熟，碳纤维加固技术必将更广泛地应用于桥梁和其他结构物的维修加固工程。

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