浅谈碳纤维在桥梁加固中的应用.pdf

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1、施工技术广东建材2016年第1期浅谈碳纤维在桥梁加固中的应用李天林(梅州宝诚建设工程有限公司)【摘要】本文结合省道$223线梅县剑英大桥和梅县Y035线锦江大桥两座旧桥的加固实例，介绍了碳纤维的基本特性、碳纤维加固技术的施工工艺，为同类桥梁加固施工提供借鉴。【关键词】碳纤维；桥梁：加固1引言近年来，随着经济的发展，城市化进程不断加快。受交通运输日益繁重和超重车辆增多的影响，相当一部分现有桥梁由于建成时间较长，原有设计荷载等级较低，存在不同程度的病害，不能满足现阶段及将来的通行需要。为确保桥梁运营安全，需要对旧桥进行合理有

2、效的加固改造，以恢复和提高既有桥梁的承载能力。粘贴碳纤维片材加固混凝土桥梁技术在国外的应用已广泛，日本是世界上碳纤维的生产大国，不仅产量几乎占世界的‘一半，其对碳纤维的研究也较深入。1995年以后，我国才开始这方面的研究，工程积累经验也不是很足。粘贴碳纤维加固技术作为一种新型的桥梁加固改造技术，能够恢复和提高既有桥梁的承载能力。笔者参与了我市梅县区采用粘贴碳纤维加固技术加固改造省道$223线梅县剑英大桥和梅县Y035线锦江大桥两座危旧桥的工程，根据完工后的荷载试验和监测结果，旧桥加固效果良好，加固后的桥梁承载能力均达到设

3、计预期目标。由于碳纤维片材加固混凝土桥梁是一项新技术，本文试通过两座旧桥加固的实例，对碳纤维加固桥梁技术的应用进行探讨和研究。2碳纤维材料的基本特性粘贴碳纤维片材加固混凝土桥梁技术是在桥梁需加固部位粘贴高性能的碳纤维材料来对桥梁进行加固补强的一项新技术，所采用的基本材料是碳纤维片材和配套树脂类粘结材料。其基本原理是将碳纤维片材用专门配制的树脂类粘结材料粘贴在修复处理后的桥梁加固部位表面，使碳纤维和原结构混凝土在固化后合为一体，共同受力工作。2-1碳纤维片材碳纤维片材包括碳纤维布和碳纤维板，其中碳纤维一6()一布是布状制品

4、，碳纤维板是经拉挤成型后的板状制品，碳纤维板较多应用于预应力加固。碳纤维片材具有以下几个特点：①抗拉强度高。碳纤维材料的拉伸强度较高，碳纤维布的抗拉强度标准值不低于3000MPa，碳纤维板的抗拉强度标准值不低于2000MPa，大大高于普通钢材。②弹性模量高。碳纤维布的受拉弹性模量不低于2．1×105MPa，碳纤维板的受拉弹性模量不低于1．4×10sMPa。③单位质量较轻。单层碳纤维布的单位面积质量一般不高于3009／m。。④良好的化学稳定性。由于化学结构稳定，碳纤维不易受各类化学物质的腐蚀，且耐寒和耐热性均较理想。⑤耐久

5、性好。碳纤维片材的强度和粘结性在50年内几乎没有任何变化，而且抗拉强度没有任何损失。⑥施工方便。碳纤维片材由于质轻，施工工序简单，用工量较少，工期较短，可以随意裁剪，施工极其方便。2．2碳纤维布目前加固工程中大量使用的是单向碳纤维片材，双向或多向碳纤维片材工程实践经验较少。在桥梁工程加固中，应用较多的是单向碳纤维布，单向碳纤维布又一般分为高强度I级和高强度II级两种，高强度I级的性能指标高于高强度II级。据相关应用研究表明，采用碳纤维布加固后，不仅可以增强梁、柱的抗剪能力达30％～80％，而且可以提高梁、板的抗弯能力达3

6、0％100％。单向碳纤维布用于桥梁加固时，一般应核对或抽样检测下列7个性能项目：抗拉强度、弯曲强度、层问剪切强度、仰贴条件下纤维复合材与混凝土的正拉粘结强度、受拉弹性模量、伸长率、单位面积质量。必须由具备相关资质条件的检测机构进行检测。2．3配套树脂类粘结材料配套树脂类粘结材料质量的好坏是粘贴碳纤维片材质量好坏的关键。在进行桥梁结构加固时，必须使用广东建材2016年第1期施工技术配套的底胶、修补胶和结构胶粘剂才能保证加固效果。底胶、修补胶和结构胶粘剂均为树脂类材料。(1)底胶。底胶必须严格按生产厂家提供的说明书进行配制，

7、按规定比例将主剂和固化剂配制好后，将底胶涂于桥梁加固部位的混凝士表层，其主要作用是提高加固部位的混凝土表面强度及粘结强度。底胶根据性能高低分为A级胶和B级胶，A级胶性能优于B级胶，一般应核对或抽样检测的性能项目有：湿热老化后抗剪强度降低率、混合后初黏度、与混凝土的正拉粘结强度、钢一钢拉伸抗剪强度、不挥发物含量。(2)修补胶。修补胶必须严格按生产厂家提供的说明书进行配制，修补胶的主要作用是找平修整，修复加固部位混凝土的表面质量缺陷。修补胶并不是使用得越多越好，当加固部位的混凝士表面质量和平整度均较好时，宜尽量减少修补胶的使

8、用量。修补胶一般应核对或抽样检测的性能项目有：胶体抗弯及抗拉强度、与混凝土的正拉粘结强度。(3)结构胶粘剂。结构胶粘剂的主要作用是使碳纤维材料与原结构混凝士的粘结变得充分，固化后合成一个整体，共同受力。结构胶粘剂根据性能高低分为A级胶和B级胶，A级胶性能优于B级胶。一般应核对或抽样检测的性能项目有：胶体性能(抗弯、抗