橋梁工程碳纖維加固技術(shù)有哪些？如何進行維護管理？以下是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。隨著交通運輸量的增加，行駛密度的增加，車輛的負荷的增加，橋梁的負荷越來越重。特別是在上世紀80年代以前修建的橋梁，已經(jīng)暴露出承載力不足、老化、破損、裂縫等缺陷，更有一些新修橋梁由于對橋梁結(jié)構(gòu)形式認識不足，施工工藝、方法和材料運用缺乏科學(xué)合理的指導(dǎo)等因素，在沒有達到設(shè)計使用壽命的情況下，出現(xiàn)了耐用性能退化的危橋、病橋現(xiàn)象，嚴重制約了國民經(jīng)濟的發(fā)展。重建這些橋梁，不僅費用大，建設(shè)周期長，交通障礙、繞道等給社會帶來一定的經(jīng)濟損失。因此，對存在缺陷的橋梁進行加固補強和維修管理，使其在短時間內(nèi)恢復(fù)正常運行，已成為橋梁工程重大的研究課題。

碳纖維是一種將纖維、沙線或織物等材料通過一定的制作工藝與特定的樹脂材料復(fù)合而成的增強聚合物。碳纖維材料具有不存在屈服點和塑性區(qū)等優(yōu)良的物理性能。用于橋梁工程混凝土構(gòu)件加固的碳纖維布，則是碳纖維長絲經(jīng)過編織工藝而制成的柔軟片材。

日本是成功地將碳纖維片運用于橋梁加固的最早的國家之一，相對于美國、德國等先進國家，我國對碳纖維的研究，特別是將其用于橋梁加固的技術(shù)始于上個世紀80年代，起步較晚。

2碳纖維布加固技術(shù)簡介及加固原理

2.1技術(shù)簡介

碳纖維增強聚合物由環(huán)氧樹脂同高抗拉強度的碳纖維束粘貼而成。采用碳纖維片進行橋梁工程加固具有以下優(yōu)點：

強度高。據(jù)檢測，碳纖維板的強度約為普通鋼材的10倍

碳纖維板具有較高的拉伸強度和高強度輕等物理特性

碳纖維板具有良好的酸、堿、鹽等化學(xué)特性。經(jīng)過實驗，在稀硫酸、氫氧化鈉等堿性溶液和鹽水中浸泡強度不會降低。其本身的防腐蝕耐腐蝕性和可抵抗各種惡劣環(huán)境腐蝕的特點，大大提高了整個橋梁結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和壽命

碳纖維片具有良好的溫度穩(wěn)定性和耐水性，以及抗紫外線和抗老化性能等特點，非常適合橋梁工程的生存環(huán)境

碳纖維片密度僅為200g/m2，其較輕的自重，加固時不僅不增加橋梁結(jié)構(gòu)的自重和截面尺寸，而且柔軟，容易裁剪

施工簡單，加固時不需要太多的施工機構(gòu)和大型機械設(shè)備，

經(jīng)濟實惠，經(jīng)濟實惠，經(jīng)濟實惠，工期比較短。因此，碳纖維加固技術(shù)適用于各種橋梁工程結(jié)構(gòu)類型、梁、板、柱、橋墩、橋梁等各種結(jié)構(gòu)部位的加固和維護。

2.2加固原理

用于橋梁工程加固的碳纖維材料，應(yīng)與膠水共同使用。理論上碳纖維材料具有抗拉強度達到建筑用鋼材十幾倍的優(yōu)良的力學(xué)性能，但當碳纖維材料通過一定的工藝手段被織成碳纖維布后，各碳纖維絲之間缺乏抱合力很難共同完全工作，出現(xiàn)碳纖維絲逐漸斷裂而整體破壞的現(xiàn)象。粘結(jié)劑的使用，大大地提高了碳纖維片的整體抗拉強度，可使纖維絲更好地共同工作，達到加固的目的。

3碳纖維布加固橋梁工程的機理分析

3.1對鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件的加固

碳纖維布對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固，是通過將碳纖維布粘貼于混凝土受彎構(gòu)件的受拉區(qū)，對鋼筋的受拉性能進行替代或補充從而提高構(gòu)件的抗彎承載力而實現(xiàn)的。鋼筋混凝土彎曲部件粘貼碳纖維后。構(gòu)件拉伸部位的混凝土破裂前，碳纖維的應(yīng)變小，彎曲構(gòu)件的混凝土破裂時，特別是鋼筋屈服后，碳纖維片迅速應(yīng)變，充分體現(xiàn)了高強度高效的加固性能。

3.2鋼筋混凝土抗剪構(gòu)件的加固

鋼筋混凝土的抗剪加固，是通過將碳纖維粘貼在鋼筋混凝土構(gòu)件的剪切區(qū)域，使碳纖維發(fā)揮類似鋼筋的作用。鋼筋混凝土部件屈服前，碳纖維應(yīng)變發(fā)展緩慢，應(yīng)變值小，鋼筋混凝土部件屈服后，發(fā)揮碳纖維布替代的帶筋作用，應(yīng)變速度急劇加快，加強鋼筋混凝土的抗剪部件。

3.3對鋼筋混凝土抗震構(gòu)件的加固

應(yīng)用碳纖維布對混凝土柱進行抗震加固，是通過采用碳纖維布對鋼筋混凝土柱橫向包裹提高其延展性而實現(xiàn)的。碳纖維對鋼筋混凝土抗震構(gòu)件的加固實質(zhì)是對其內(nèi)部混凝土的約束作用。這種被動約束隨著混凝土柱軸向壓力的增大而橫向膨脹，使包裹在鋼筋混凝土抗震部件上的碳纖維布環(huán)向伸長，提高側(cè)向約束力，達到顯著改善部件的延展效果。

4碳纖維片材的選擇和加固工藝維護管理

4.1碳纖維片材的選擇

碳纖維片材編織的均勻性是直接影響橋梁工程加固和維護質(zhì)量的關(guān)鍵。只有分布和排列均勻的碳纖維束，經(jīng)過加工形成復(fù)合材料，才能充分發(fā)揮其整體均勻受力的優(yōu)良物理特性。材質(zhì)的均勻性直接影響碳纖維片的應(yīng)力分布和橋梁工程部件的加固和維護，如果處理不好，碳纖維的加固效果就無法充分發(fā)揮。因此，選擇分布和排列均勻的碳纖維片材是橋梁工程加固和維護的關(guān)鍵。

4.2加固技術(shù)維護管理

選擇碳纖維片材對橋梁工程的加固和維護應(yīng)注意以下幾點:

在對加固和維護部件進行表面處理和粘貼碳纖維片材之前，應(yīng)嚴格按照加固設(shè)計部位放線，正確定位

嚴格按照設(shè)計要求進行碳纖維片材的裁剪，裁剪后織物的長度和寬度如果需要粘貼正反兩層，請擦拭底面的碳纖維片，妥善放置，保證粘貼效果

對于擦拭干凈的碳纖維片，請立即涂抹粘結(jié)樹脂進行保護。膠層應(yīng)呈現(xiàn)凸起形狀，其平均厚度以不小于2mm為宜；

用手將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維片材，采用輕輕壓貼的方式粘貼在加固位置，順著纖維片材的方向，用橡膠滾筒均勻地平穩(wěn)壓實，使二者之間的樹脂從兩邊溢流出，保證粘貼密實無空洞。平行粘貼碳纖維時，要求兩片之間間距應(yīng)以不小于5mm為宜；

因特殊需要，需要對加固和維修部位粘貼兩層碳纖維片材時，可采用連續(xù)粘貼的方式。施工中不能連續(xù)粘貼時，基礎(chǔ)碳纖維片材應(yīng)按粘貼要求重新進行清潔作業(yè)

施工應(yīng)在符合配套樹脂使用溫度的5℃以上環(huán)境溫度條件下進行。根據(jù)施工環(huán)境溫度選擇輔助樹脂，或者環(huán)境溫度低于輔助樹脂的使用溫度時，應(yīng)采用適合低溫的輔助樹脂，或者采用升溫的處理措施

施工時，應(yīng)綜合考慮環(huán)境濕度對樹脂固化產(chǎn)生的不良影響，其粘貼部位混凝土含水率在4%以下的

樹脂的配置，應(yīng)嚴格按照產(chǎn)品使用說明規(guī)定的配置進行配置，正確稱量放置在容器中。根據(jù)操作說明，使用不含油污和雜質(zhì)的清潔攪拌機均勻攪拌到顏色均勻。攪拌量的確定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際溫度和工作量，嚴格控制每批次的使用時間

為了保證粘貼的質(zhì)量，確保橋梁工程的加固和維護，有效控制樹脂施工的可操作時間和固化時間，在不同季節(jié)、不同溫濕度條件下，選擇符合季節(jié)和溫濕度要求的不同型號的粘貼樹脂。

5結(jié)論

綜上所述，碳纖維加固技術(shù)對橋梁工程的加固和維修，具有其它加固方法不可替代的優(yōu)勢。并且，隨著碳纖維加固和修理論的完善，通過實踐深入研究和探索碳纖維材料加固修理機構(gòu)，碳纖維材料在橋梁工程和未來其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。

。