粘貼碳纖維布橋梁加固法

1  概述

碳纖維復合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic） 加固修復混凝土結構技術是近年來在發達國家興起的一項新型加固技術， 該項技術是將碳素纖維這種高性能纖維應用于土木工程， 利用樹指類材料把碳纖維粘貼于結構或構件表面， 形成復合材料體 CFRP， 通過其與結構或構件的協同工作， 達到對結構構件補強加固及改善受力性能的目的。

2 粘貼碳纖維布施工工藝

2. 1 施工流程

放設施工線―基面處理―刷抹漆底膠―刮膩子―粘貼碳纖維布―養護―涂刷碳纖維專用漆。

2. 2 施工步驟

（1） 依據設計文件進行施工范圍內的放線作業。

（2） 將施工區域內用角磨機對基面進行磨平處理， 磨平時要見混凝土光面， 并用空氣壓縮機將粉塵吹干凈， 直至用手觸摸不粘灰為止。

（3） 將底膠按比例配制并攪拌均勻。用短毛滾刷均勻涂抹在磨平部位， 靜置 5-7 小時， 至手觸摸不沾手方可進行下一道工序。底膠拌和里每次不宜過多， 應做到隨用隨拌， 不得使用失效的環氧樹脂， 拌和器具應干凈清潔， 不得使用已浸過溶劑的毛滾。

（4） 待底膠干燥后， 按比例拌和環氧膩子， 并調和均勻， 用膩子刮平工作面的坑槽， 養生 5-7 小時。

（5） 粘貼碳纖維布

a. 用砂紙打磨一遍工作面， 并用棉絲將粉塵擦拭干凈。

b. 施放作業邊界線。

c. 按比例將積層樹脂進行拌和均勻后， 用短毛滾均勻涂抹于工作面上。

d. 將碳纖維布按順序依次粘貼于工作面， 并用消泡滾反復滾壓碳纖維布表面， 使碳纖維布與工作面緊密結合， 不至有氣泡存在。

e. 靜置 30-60 分鐘在碳纖維表面再均勻涂一層浸漬樹脂。涂抹浸漬樹脂時， 不得使粘貼的碳纖維布卷起。

（6） 碳纖維在拈貼后， 養護 24 小時， 不宜使碳纖維布受潮、 受震，也不得受荷載直接沖撞碳纖維布表面。

（7） 待樹脂初期硬化后， 在碳纖維布表面涂刷一層碳纖維專用漆，其顏色和原來結構相同。

2. 3  施工中應注意的事項

（1） 施工宜在 5℃以上環境溫度條件下進行， 并應符臺配套樹脂的施工使用溫度。當環境溫度低于 5℃時， 應使用適用于低溫的配套樹脂或采用升溫處理措施。

（2） 在表面處理和粘貼碳纖維布前， 應按加固設計部位放線定位。

（3） 樹脂配制時應按產品使用說明規定的配比稱量置于吝器中， 用攪拌器均勻攪拌至色澤均勻。攪拌所用的容器內不得有油污及雜質。宜根據現場實際溫度決定樹脂的每次拌合量， 并嚴格控制使用時間。

（4） 粘貼前板底首先要打磨平整， 除去表層浮漿、 油污等雜質， 直至完全露出結構新面， 混凝土表面應清理干凈并保持干燥；鋼筋露出部位須做防銹處理， 如損壞程度嚴重， 須采取其它措施， 以確保安全；轉角拈貼處要進行倒角處理打磨成圓弧狀， 圖弧半徑不應小于 20mm 。

（5） 按比例準確配制好底膠并攪拌均勻， 注意一次調和量在可使用時間內用完， 超過時間的絕對不能使用， 以確保粘接質量；底膠硬化后，在表面有凸起部分時， 要用磨光機或砂紙打光。

（6） 粘貼碳纖維布時要從中間向兩側進行粘貼， 可避免施工時產生氣泡影響加固效果。

（7） 碳纖維布配套樹脂的原料應密封儲存， 遠離火源， 避免陽光直接照射。

（8） 樹脂的配置和使用場所， 應保持通風良好， 現場施工人員應根據使用樹脂材料采取相應的勞動保護措施。

（9） 涂刷碳纖維專用漆必須等樹脂初期硬化后再施做， 如表面上仍有不平， 用環氧樹脂砂漿作細部找平后再涂刷碳纖維專用漆。

（10） 碳纖維布的施工應由熟悉施工工藝的專業施工隊伍完成， 并應精心組織、 精心施工。

2. 4  施工要點

（1） 碳纖維布應按順序依次粘貼于工作面， 并用手輕壓， 采用專業的消泡輥順纖維方向從中間向兩邊或沿一邊多次輥壓， 擠出氣泡， 使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布。

（2） 粘貼的混凝土表面應打磨平整， 除去表面浮塵和油污， 露出混凝土結構新面， 轉角粘貼處應進行倒角處理并打磨成圓弧， 圓弧半徑不小于 20mm， 對于混凝土表面凹陷部位應用找補材料填補平整。

2. 5 粘貼碳纖維布質量檢驗

（1） 重點應檢查碳纖維布的材料質量和纖維布的粘貼質量， 在施工之前應檢查纖維布和配套膠的產品質量合格證、 產品質量出場檢驗報告，各項性能指標均符合規范的要求， 碳纖維布與混凝土表面的粘貼應用小錘輕輕敲擊的檢查方法， 總有效粘結面積均應大于 95%。

（2） 碳纖維布空鼓部位的處理：碳纖維布粘貼完成后， 應對空鼓部分進行處理， 經過業主、 總監理工程師和施工單位的共同協商， 采用對空鼓部分用刀片割開的方法進行處理， 具體方去為：先用刀片對空鼓部位的碳纖維布割開， 割開方向順應碳纖維布的主纖維方向， 然后用專用的注射器器進行注膠， 直至填滿， 然后用手壓平。

3 粘貼碳纖維布加固技術主要優點

粘貼碳纖維布加固技術， 是近十年在日本首先應用和發展起來的， 已有一千多個工程實例。該方法的主要優點表現在：

（1） 性能穩定， 具有優良的抗化學腐蝕能力和耐久性能；

 （2） 重量輕， 不增加結構靜載， 具有較高的強度/重量比， 粘貼后原結構的自重及結構尺寸會增加得很少；

（3） 強度高， 碳纖維材料抗拉強度是普通鋼材的 8 倍左右， 彈性模量與鋼材接近， 且具有比鋼材更好的抗疲勞性能；

（4） 具有較強的變形性能， 從而能在各種形狀的結構上進行施工，適用面廣；

（5） 容易手工操作， 不需專門機械設備， 施工無灰塵和噪聲污染，并可不間斷生產運營；

（6） 施工質量易保證， 由于碳纖維布是柔性的， 即使被加固的結構表面不是非常平整， 也基本可以達到 100%的有效粘貼率。

4 粘貼碳纖維布加固技術在橋梁加固中的應用展望

在過去的幾十年間， 由于橋梁的設計等級偏低、 施工不當、 材料老化嚴重、 超載和環境惡劣等系列原因， 鋼筋混凝土橋梁的損壞越來越嚴重，對舊危橋的維修加固已迫在眉睫。碳纖維布具有高強、 輕質、 耐腐蝕、 非磁性， 其粘貼加固施工方便、 工期較短等優點而廣受國內外關注。由于粘貼碳纖維加固法有很多優點， 在我國， 有關部門已責成同濟大學編訂碳纖維布加固修補結構施工及驗收規范， 隨著國民經濟的增長， 粘貼碳纖維加固法在橋梁加固中的應用必將有廣闊的發展天地。