张掖公路管理局山丹公路管理段甘肃张掖734000
摘要：本文通过工程实例介绍了碳纤维布在桥梁养护维修中的应用情况，证实碳纤维布实际应用于桥梁养护维修等工程的可行性。碳纤维布作为一种性能优良的新型复合材料，采用粘贴碳纤维片材加固修复钢筋混凝土结构，具有高强度，优良的耐久性及腐蚀等特点，且不增加结构自重，张力均匀，不扭曲变形；施工现场没有湿作业，施工十分方便，工期比传统的加固方法大大缩短。
关键词：碳纤维布桥梁维修应用
一、工程实例
1、工程概况
我段所管养的G312线K2586+100（十号桥），始建于1974年，原桥结构为1-10米微弯板。该桥于1995年进行了加固改造，拆除原桥微弯板更换为10m空心板。近年来，随着交通量的日趋增大，大吨位车辆持续增多，当地气候条件的影响等因素，该桥出现了不同程度的裂缝、两侧边板水腐蚀、混凝土碳化等病害。通过认真分析病害成因，实地调查及勘测，采用了粘贴碳纤维布新工艺对桥梁病害进行维修处治，对空心板梁进行加固补强。
2、维修方案的实施介绍
碳纤维布加固修复混凝土结构技术是将高性能碳素纤维用树指类材料粘贴于梁板结构构件表面，形成先进复合材料，与既有结构构件协同工作，从而加固补强及改善结构构件受力性能的新型特种技术。碳纤维布加固梁板混凝土结构的关键技术如下：
（1）必须让环氧树脂胶液充分浸透碳纤维材料，把每一个细小到微米级的碳纤维丝都粘结到一起，使之共同承受应力；
（2）必须使碳纤维复合材料与既有结构构建之间粘结牢实，形成新的结构构件承受应力。
（3）碳纤维布加固施工流程
施工准备→基底处理→基底找平→涂刷底胶→粘贴碳纤维布→后期养护。
二、施工准备
1、原材料要求
碳纤维布施工所需的原材料包括碳纤维布、环氧树脂胶液、环氧砂浆（找平基底面使用）。所有进场材料，应符合质量标准，并具有产品出厂合格证和试验检测报告单，其各种性能指标及技术参数均应符合本工程加固补强设计的要求，并适合现场温度、湿度条件，这是保证工程质量的前提。
2、碳纤维布质量要求
（1）碳纤维布外观应均一整齐，表面干净，不夹杂杂物，无灰尘和其它污染；
（2）无缺纬、脱纬，无断经现象，无破损、空洞现象；
（3）碳纤维排列应平直均匀，无歪斜、起皱现象；
（4）碳纤维材料的强度、高弹性模量应符合要求。
3、环氧树脂胶液质量要求
碳纤维布施工所使用的配套树脂属改性环氧树脂胶粘剂，为碳纤维布专用粘结材料，需与碳布配套使用。要求胶液能充分地浸润、渗透碳纤维布，从而使碳丝形成强韧的复合材料层并协同受力，发挥出每一根丝的作用，同时保护复合材料层，使其免受各种不良环境因素的侵扰。
4、施工机具准备
工程所需的主要机具包括：砂轮角磨机、吹风机、剪刀、刷子若干、滚子、刮刀等。另外，现场技术工人必须配备相应的安全标志服、安全头盔、防护手套、防护面罩等防护用品。
三、施工工艺
1.施工定位放线
根据现场勘测结果及施工图纸，准确确定出需要加固补强的结构范围及部位。然后标记涂画出需要加固部位的碳纤维位置线。为便于混凝土基底处理，每边位置线应适当放大2～3㎝。
2.空心板底表面处理
粘贴碳纤维布施工作业之前，必须对桥梁空心板底存在的轻微裂缝，蜂窝、腐蚀、剥落等病害进行彻底处治。
（1）对存在裂缝的部位，须对裂缝进行封缝及灌缝处治。对于缝宽小于0.2mm的裂缝，采用涂抹改性环氧树脂封缝胶进行封闭处治；对于缝宽大于0.2mm的裂缝，采用环氧树脂灌浆树脂进行注胶灌缝。
（2）对于腐蚀、碳化的混凝土及混凝土表层出现剥落、疏松、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除。用混凝土角磨机、砂纸等机具去除待加固部位的混凝土表面风化层，除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质并凿毛，露出新茬。梁板基底表面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。板与板之间不平处及转角粘贴处，要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥10mm)。最后用吹风机将混凝土表面浮土吹扫干净，必要时课采用高压水枪对杂物进行冲洗，并保持干燥。
（3）对于较大面积的劣质层，需在凿除后采用改性环氧砂浆进行修复，严重不平的地方，应分多次修补。
3.涂刷底层树脂并找平
（1）胶液配制：底层树脂胶液的配制，需在施工现场随配制随使用，其配制量一般以可使用的时间内（30分钟左右）施工所需量为限。施工前应事先根据配合比进行掺配试验，并确定试验段进行试涂刷，以确定胶液配比、凝结时间及固化时间等技术参数。
（2）具体配制方法及注意事项：将甲、乙组分的胶液按照甲组分∶乙组分=3∶1的比例倒入干净的容器内搅拌均匀（我单位使用北京华千新技术生产的碳纤维加固系列YJS-602碳纤维底胶）。如在夏季温度较高时施工，甲乙组分液可调整为按4:1进行配制使用。胶液配制完成后用刷子或滚筒刷将底胶均匀涂刷于梁板混凝土表面，涂刷树脂胶时应均匀涂抹，厚度一致，避免粘贴碳纤维时出现不密实，空鼓、粘结不充分。待胶液固化后(一般固化时间为2～3d，固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准)方可进行下一工序施工。
4.粘贴碳纤维布
（1）碳纤维布裁剪：根据图纸设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内，为防止碳纤维材料在保管过程中损坏，材料的裁切数量应按当天的用量裁切为准。
（2）纤维布粘贴：碳纤维布沿纤维方向的搭接长度要预留10cm以上，在搭接部位应适当多涂刷一些树脂胶液，碳纤维横向不需要搭接。在确定所粘贴部位无误后，将碳纤维布拉紧展平，缓慢平整的铺在涂有浸渍树脂的基面上，然后用光滑的滚子反复沿纤维方向滚压至胶水渗出纤维布表面，以排除碳纤维布与树脂间的空气，并使碳纤维布充分浸溶胶水。要求滚压之后的碳纤维布表面要平整直顺，同时碳纤维布与树脂间无气泡。
（3）粘接质量不符合要求需割除修补时，应沿空鼓边沿，将空鼓部分的碳纤维布割除，以每边向外缘扩展100㎜大小的同样碳纤维材料，用相同的粘结剂，补贴在原处。
5.养护
粘贴碳纤维材料后，需自然养护1-2小时达到初期固化，应保证固化期间不受外界干扰和碰撞。在碳纤维固化时要防雨淋，防风沙，并防止硬物碰伤粘接表面。固化时间不得少于3-7天。
四、碳纤维布粘贴的质量检验标准
a.浸渍胶浸入碳纤维束良好；b.碳纤维布粘结密实；c.碳纤维片材无滑移、翘起、松脱现象；d.顺纤维方向搭接长度不小于10cm；e.碳纤维布规格、贴片位置、长度、宽度、纤维方向、层数应符合设计规定。
五、施工要点及注意事项
1.施工前必须将梁底表面的杂物、浮土进行彻底的打磨清理，必要时需采用高压水枪进行冲洗干净后方可进行下到工序施工；2.环氧树脂底胶需严格按照施工配合比进行配制，并充分搅匀，待胶液固化时间达到规定时间后方可进行涂刷施工；3.粘贴碳纤维布时需反复用滚子滚压，以排除空鼓部位气体，以便使碳纤维布表面平直；特别是在树脂固化期间，应避免对碳纤维片材进行扰动；4.粘贴空鼓率≤5％，且单个空鼓面积≤100c㎡。若大于100c㎡,应将空鼓处的片材切除，重新粘贴；5.碳纤维材料为导电材料，施工时碳纤维材料应尽量远离电气设备及电源设备；6.树脂的配制和使用场所，应保持通风良好；施工人员应根据现场使用树脂材料采用相应的劳动保护措施。
六、施工完毕后跟踪观测情况
目前本工程已完工两年有余，通过后期专人跟踪观测及桥梁养护情况反映，未出现碳纤维布脱落或开裂、梁板裂缝现象，桥梁整体使用状况良好，碳纤维布加固的工程质量良好，满足设计及规范的要求。
七、结束语
碳纤维自发展以来，已在混凝土构件加固工程中得到广泛应用，同时也取得了一定的经济效益和社会效益。碳纤维作为一种力学性能较好的新型材料，它补强加固的原理就是采用层压方式将浸透了树脂胶液的碳纤维布粘贴于桥梁底板表面并与混凝土结合为一体，从而达到加固混凝土桥梁的目的，值得在桥梁加固改造过程中广泛推广应用。