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　　碳纖維用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)是一項(xiàng)新技術(shù)，它是利用浸漬樹(shù)脂將碳纖維布沿受力方向或垂直于受力方向粘貼在受損的混凝土構(gòu)件上，使之與構(gòu)件原有鋼筋共同工作，從而達(dá)到對(duì)混凝土構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)。加固后可增大結(jié)構(gòu)抗拉及及抗剪能力，有效地提高其強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延性，控制裂縫和撓度的繼續(xù)發(fā)展。碳纖維復(fù)合材料包括碳纖維布和粘接材料，簡(jiǎn)單介紹如下： 


　　2.1碳纖維布具有如下特點(diǎn)：

　　（1）高彈膜，以提供有效的增強(qiáng)作用； 
　　（2）高強(qiáng)度； 
　　（3）單根纖維間強(qiáng)度變化小； 
　　（4）在制造與處理過(guò)程中強(qiáng)度穩(wěn)定并保持不變。 

　　2.2、粘接材料具有如下特點(diǎn)： 

　　粘結(jié)材料的性能是保證碳纖維與混凝土共同合作的關(guān)鍵，也是碳纖維與混凝土傳力途徑中的薄弱環(huán)節(jié)，它應(yīng)有足夠的剛度與強(qiáng)度，保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時(shí)應(yīng)用足夠的韌性，不會(huì)因混凝土開(kāi)裂導(dǎo)致脆性粘接破壞。此外應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，即能在一般條件下固化，具有適宜的流動(dòng)性與粘度，固化收縮率小。粘接材料主要包括三類：底膠、整平材料和浸漬樹(shù)脂，其性性如下： 

　　2.2.1、底膠：浸入混凝土表面，強(qiáng)化混凝土表面強(qiáng)度從而使混凝土與碳纖維布之間的粘接性得到提高； 

　　2.2.2、整平材料：碳纖維布很有可能因混凝土表面的銳利突起物、錯(cuò)位和轉(zhuǎn)角等部位產(chǎn)生損傷或空鼓，從而引起強(qiáng)度降低。整平材料可補(bǔ)平由于混凝土表面劣化或表面處理造成的空洞或斜面，另一方面用于將矩形90o轉(zhuǎn)角打磨后補(bǔ)成圓弧狀。 

　　2.2.3、浸漬樹(shù)脂：將連續(xù)粘貼的碳纖維布結(jié)合在一起，使之呈板狀硬化，使纖維之間相互結(jié)合、均勻抵抗外力，發(fā)揮纖維整體強(qiáng)度。同時(shí)、將碳纖維布與混凝土粘接在一起，形成一個(gè)復(fù)合性整體，共同抵抗外力。 

　　本工程采用美國(guó)赫氏公司生產(chǎn)的Fabrics48226 和Fabrucs117型碳纖維布，其性能見(jiàn)表：

　　碳纖維布性能及規(guī)格表： 

　　名 稱 型 號(hào) 設(shè)計(jì)厚度mm抗拉強(qiáng)度MPa彈性模量MPa
　　高彈碳纖維布 Fabrics48226
　　(220g/m2)0.122>3550>2.35×105
　　高彈碳纖維布 Fabrics117
　　(300g/m2)0.167>3550>2.35×105

3、碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)越性 

　　3.1、優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效用于多種形式的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，包括抗彎、抗剪、抗拉、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)，控制裂縫及撓度的擴(kuò)展。 

　　3.2、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。碳纖維布具有極強(qiáng)的抗酸、堿、鹽、紫外線和防水能力。具有足夠的適應(yīng)氣溫變化能力。外加防火層后可以有效地防火。因此，可大大增強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)惡劣外部環(huán)境的適應(yīng)能力，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命。 

　　3.3、材料本身質(zhì)輕高強(qiáng)。可以不增加結(jié)構(gòu)體積和不改變結(jié)構(gòu)外型。增加的結(jié)構(gòu)重量可以忽略，便于用所需要的色彩涂裝，而不留補(bǔ)強(qiáng)痕跡。 

　　3.4、施工工序簡(jiǎn)單，可用小型電動(dòng)工具操作。工種少，用工少，工期短，進(jìn)度快。更有資料表明能在持續(xù)交通有震動(dòng)的情況下施工，而不影響補(bǔ)強(qiáng)效果，從而大大縮短了施工斷交時(shí)間，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 


4、碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的方案。 

　　4.1、主梁抗彎補(bǔ)強(qiáng)。主梁跨中梁底下彎矩壓分別采用18×800（cm）和18×400（cm）的碳纖維片，每層兩端各設(shè)一道10cm寬大的U型箍，用以固定碳纖維片。
　　4.2、主梁抗剪補(bǔ)強(qiáng)。在靠近支點(diǎn)橫隔板處開(kāi)始加固，加纖維片寬為20cm的U型外包箍，一片主梁投12道，每片主梁端部腹板用寬20cm的U型橫向外包箍。 

5.碳纖維片補(bǔ)強(qiáng)施工工序：

　　構(gòu)件表面處理→ 基底處理→ 涂底層涂料→ 刮膩?zhàn)诱�平�?nbsp;涂下一層浸漬樹(shù)脂→ 粘貼纖維片→ 涂下一層浸漬樹(shù)脂→ 養(yǎng)護(hù)→ 防護(hù)涂裝。

5.1施工中 

　　5.1.1、混凝土基面處理：混凝土基面必須仔細(xì)打磨平整，對(duì)于松散的混凝土及其夾雜的水泥硬塊、木棍、草屑、泥塊等雜物必須徹底鑿除。轉(zhuǎn)角處打磨成R≥30mm的圓角，同時(shí)基面不可存有尖銳棱角，以防止碳纖維在折角處產(chǎn)生集中或局部刻斷破壞。折磨的R角外緣線必須平行或垂直于梁肋，以免粘貼碳纖維片時(shí)發(fā)生空鼓或偏斜現(xiàn)象。 

　　5.1.2、涂底膠：底膠的主劑和固化劑按規(guī)定的比例準(zhǔn)確稱量，均勻慢速攪拌，并在可使用的時(shí)間內(nèi)用完；涂底膠前必須將基面清理干凈，并保持干燥；涂刷必須均勻，底膠指處干燥后再進(jìn)行下一道工序。 

　　5.1.3、粘貼面修整：整平材料必須按規(guī)定比例進(jìn)行調(diào)配。修整時(shí)應(yīng)進(jìn)行多次找補(bǔ)。確保坑凹處填實(shí)填滿，不得有氣泡，表面有毛刺或糙紋時(shí)，用砂紙打磨一順；指處干燥后進(jìn)行下一道工序。 

　　5.1.4、貼碳纖維片；粘接膠必須配比準(zhǔn)確，均勻攪拌，不得超時(shí)使用，其用量符合設(shè)計(jì)且涂抹均勻；在搭接、拐角部位適量多涂抹一些；纖維布裁剪尺寸準(zhǔn)確，嚴(yán)禁出現(xiàn)扭曲、彎折、跳絲、橫向脫離、錯(cuò)位等現(xiàn)象，用帶肋滾子沿纖維方向多次滾壓，確保纖維布充分浸潤(rùn)膠料并及時(shí)趕出氣泡。 

　　5.1.5、檢查驗(yàn)收：施工結(jié)束后驗(yàn)收時(shí)，以評(píng)定碳纖維布與混凝土之間的粘接質(zhì)量為主，用小錘等工具輕敲擊碳纖維布表面，以回聲來(lái)判斷粘接效果，若出現(xiàn)空鼓等粘帖不實(shí)現(xiàn)象，用針管注膠進(jìn)行補(bǔ)救。 


　　5.1.6、防護(hù)涂層：該工序一方面起到防火和表面涂裝作用，另一方面也對(duì)碳纖維布加固層的外表面進(jìn)行了密閉防護(hù)處理，從而避免碳纖維布的老化和遭受其它損傷，保證構(gòu)件加固后的正常使用。 

6、效益分析：

　　加固前后單梁測(cè)試結(jié)果及加固后整橋動(dòng)、靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示，該橋加固效果良好，實(shí)踐顯示：碳纖維加固帶來(lái)的直接效益就是工期短、見(jiàn)效快、不影響正常交通，人力資源需要少。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土加固（增大截面法）相比較，碳纖維布費(fèi)用相對(duì)較高，但兩者適用范圍有所不同：在工期緊、不宜中斷交通、基體破壞不嚴(yán)重的橋梁加固中適合采用碳纖維布加固法：而基體破壞嚴(yán)重、混凝土大面積碎裂，則適宜采用傳統(tǒng)的增大截面法，此方法相對(duì)來(lái)講工期長(zhǎng)，施工期間必須斷交，給過(guò)往車輛和行人帶來(lái)不便，且需要較多的人力和物力。 

7.結(jié)束語(yǔ) 

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量日益增大。七、八十年代修建的鋼筋混凝土橋梁，大部分已經(jīng)表現(xiàn)出不能滿足通行需求。一是荷載標(biāo)準(zhǔn)低，二是在重車、超重車的作用下，出現(xiàn)了許多病害。舊橋維修加固任務(wù)很大。在舊橋加固中急需一種新型材料。碳纖維有著優(yōu)異的力學(xué)品質(zhì)，是理想的橋梁加固材料，可喜的是，國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠生產(chǎn)碳纖維，而且品質(zhì)已接近日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的品質(zhì)，價(jià)格也在迅速下降。可以斷言，在今后的橋梁加固中碳纖維必定發(fā)揮巨大的作用。