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桥梁结构碳纤维加固技术与应用
一前言
中国桥梁工程的发展已具有---，公路交通量不断增加，行车密度及车辆载重越来越大，公路桥梁负荷日趋加重。有一部分公路桥梁是中国20世纪80年代以前修建的，因其设计荷载标准偏低，普遍存在承载力不足的问题。而20世纪80年代以后修建的，其中已有不少桥梁暴露出缺陷，更有一些在远没有达到设计寿命时出现耐久性能---退化的现象，影响其承载能力和使用寿命。因此，采用适当的加固和改造技术措施，恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以适应现代化交通运输的需要变得十分迫切。玻璃纤维复合筋的低密度减轻了施工工程自身的重量，使运输、施工和安装过程方便。
二碳纤维材料特性
碳纤维增强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的，其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时，将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起，形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度标准值应大于3000mpa，弹性模量大于2.0×l05mpa.综合材料的物理、力学特性分析，要想大限度地发挥材料自身的优势，适宜将cfrp材料作为桥梁结构的受拉或预应力受弯构件，---适用于纯受拉构件，工程实践也证明了这一点。目前，用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力，约束裂缝的开展。由于采用不同配比、性能各异的树脂又具有较高粘结强度，能有效传递芳纶纤维板与混凝土两种材料间的应力，---不产生界面的粘结剥离。
三碳纤维加固补强的施工工艺
1、根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理
(1)将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行---的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原；
(2)裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝；
(3)将构件表面凸出部分模板的段差等打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角；
(4)清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。
2、底层涂刷底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内
(1)把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准；
(2)用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料；
(3)底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光；
(4)注意在气温小于5℃，相对湿度大于85，砼表面含水率在8%以上，有结露可能而无------措施时，均不得施工。
3、环氧结构胶对构件表面残缺的修补
(1)构件表面凹陷部位应用环氧结构胶填平，修复至表面平整；
(2)内角段差、起拱等要用环氧结构胶填补使之平顺。
4、贴碳纤维
(1)为了防止碳纤维受损，在碳纤维运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折；
(2)碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接；
(3)按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂，称为下涂；
(4)贴碳纤维时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。
5、养护
粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并---固化期间不受干扰。
6、涂装
根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。
四碳纤维加固处理要点
在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支顶措施，然后按以下施工工序进行加固施工。
1、破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。
2、按设计要求对破损面钢筋处理后用环氧树脂裂缝胶进行灌缝或封闭处理，并---钢筋保护层厚度不小于15mm.利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。短切玄武岩纤维性能定义：短切玄武岩纤维是由相应的玄武岩纤维基材为原料短切而成的长度小于50mm，能均匀分散在混凝土中的无机康武---。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm.
3、涂刷底层树脂：用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。
4、找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。
5、粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如超过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。环氧树脂玻璃纤维复合筋易于切割，施工方便，刀盘可直接切割，可按不同工程要求生产各种不同规格的标准及非标准件。
6、在后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
7、---时进行表面防护及外观处理。
五注意事项
1、碳纤维片材选择注意事项
碳纤维片材的编织均匀性，将直接影响加固。碳纤维束只有分布排列均匀，加工成复合材料后才能起到整体均匀受力的作用，若材质的均匀性不好，则构件受力后到之纤维片拒不受力不均，使碳纤维补强的效果不能充分发挥出来。因此，选择均匀性较好的碳纤维片材，是加固的关键。5、粘接破坏，在达到正截面---承载力前，碳纤维片材与混凝土产生剥离破坏。
2、碳纤维片材粘贴注意事项
在表面处理和粘贴碳纤维片材前，应按加固设计部位放线定位。
按设计要求的尺寸裁剪碳纤维片材，裁剪后的织物宽度不宜小于150mm且不应小于100mm.
将碳纤维片材表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层碳纤维片材两面均应擦拭干净。
擦拭干净的碳纤维片材应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状，平均厚度不小于2mm.
将涂有粘结树脂的碳纤维片材用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡胶滚筒顺纤维片材方向均匀平稳压实，使树脂从两边溢出，---密实无空洞。当平行粘贴碳纤维时，两片之间孔隙应不小于5mm.
需粘贴两层碳纤维片材时，可连续粘贴。如不能连续粘贴，则再开始前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作。
施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。
施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响，其粘贴部位混凝土的含水率不应大于4％。
树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。
⑩为了---粘贴的，不同季节、不同温度条件下，应使用不同型号的粘贴树脂，这样才能对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制。
六对碳纤维加固补强技术的展望
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点：
1、施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等；
2、不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m2～300g/m2，设计厚度0.111mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计；
3、能适应各种结构外形的补强；
4、可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。
七结束语
随着我国---级公路的迅速发展，高速公路桥梁通车里程也在不断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维布补强技术。
预应力加固技术与碳纤维复合材料的性能与介绍
预应力加固结构的技术是自20世纪末开始研究的一项新型补强技术，在传统粘贴加固技术上取得了重大突破，它能充分利用碳纤维复合材料的高抗拉强度，避免碳纤维过早剥离的现象，有效地提高结构的强度与刚度，达到减小结构原有裂缝宽度和---裂缝的形成与发展的效果，---提高结构的工作性能。其原理与粘贴钢板加固相似，均是在结构的受拉侧粘贴抗拉材料，以起到与结构共同受力，增强配筋的作用。对于配有底胶应按说明进行涂刷和养护，不得擅自免去涂刷底胶工序。
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段---后加部分一拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可---提高。目前，用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力，约束裂缝的开展。
1、预应力加固碳纤维复合材料
预应力碳纤维板弹性模量低而拉伸强度高，充分发挥需要1.5%以上的拉伸变形，而通常构件的变形---所允许的表面应变远远小于这一变形，当加固钢筋混凝土结构时这一缺陷明显，钢筋的屈服变形仅为0.18%，即使在不考虑钢筋初始变形的条件下钢筋屈服时碳纤维所发挥的强度也不到12%，因此采用传统粘贴方式进行碳纤维加固时，碳纤维的高强度性能仅能被利用到很少的一部分，大部分的材料强度在结构的正常使用---状态内都无---常发挥，预应力加固技术可使碳纤维板在承担结构传递的荷载应力之前就已经处于较高的应力水平，预先发挥了一定的强度，从而实现了其高强性能的充分利用。碳纤维加固预应力碳纤维板即碳纤维加固补强单向板材，采用碳纤维原料与---基本树脂，碳纤维板材具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性等---性能，预应力碳纤维板在前者已有特性上提高了结构构件的开裂荷载、屈服荷载。---使用荷载下的性能。3钻植胶锚螺栓：施工放线次啊要钢筋探测仪标定螺栓钻孔位置，假如遇到钢筋需移位，应通知---记录编号，并安排现场修整支座板安装孔。
碳纤维双向布结构与材料简述
随着我国商业经济的发展，人们的物质生活水平也在不断提高，然而越来越快的生活和工作节奏也给人们带来了或大或小的压力。于是更多的人选择利用运动来舒缓自己的身心，排解自己的压力，使体育行业得到了的繁荣。然而，现代竞技体---展对体育器材的改进与研制的要求也提上日程。芳纶碳纤维板抗拉强度比钢筋大3-4倍左右，弹性模量却略低于钢板。
碳纤维双向布是以碳纤维为基体材料，以棉花为辅助材料，经经线编织工艺处理形成的一种新型复合材料。碳纤维提供了碳纤维双向布所需要的高强度，棉线使碳纤维纱线固定不脱落，编织成安正的碳纤维双向布，提高稳定性。双向碳纤维布主要以碳纤维为基体材料，以棉线为辅助材料，经引纱、经纬线编织、预成型、裁剪等处理制造而成。167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计。
碳纤维是含碳量在90%以上的纤维材料，是由有机纤维原丝在1000℃以上的高温碳化形成。碳纤维是一种力学性能十分优异的纤维材料，主要体现在其比重不到钢材的四分之一，拉伸强度在3500mpa以上。此外碳纤维还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳、耐蠕变性、导电性、导热性、小比重和热膨胀系数小的优良性能。与其他芳纶纤维、玻璃纤维不同，碳纤维具有明显的各向---，柔软可加工性。碳纤维加固缺点的这几点你必须要知道粘贴碳纤维结构加固技术见指采用---粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力，由此面达到对建筑物进行加固、补强的目的。
房屋倾斜的可能原因1、房屋设计工作的失误。许多设计人员对地基基础问题的重要性认知不足，常把复杂的地基问题简单化处理。据建设部重大工程事故统计，由于设计工作失误导致建筑物发生事故的约占事故总数40%。
1)在填土、软土或湿陷性黄土等厚薄不均地基上，采用条形或筏板等基础方案，导致建筑物倾斜。
2)在深厚淤泥软土地基上，错误选用沉管灌注桩、沉管夯扩桩等基础形式，经常发生缩颈、离析、断桩和桩长达不到持力层等事故。
3)建筑物基础设计时，没有掌握地基土性，缺乏认真方案比选、论证，采用的基础形式不当而发生事故。4)采用强夯处理地基时。由于夯击能量不足，影响---达不到加固---的要求，没有消除填土或黄土的湿陷性，如果建筑物在使用过程中地基浸水，必然造成建筑物下沉、倾斜或裂损。4安装锚具支座与预应力碳纤维布：将锚固板安装至张拉板上，调整张拉钢板，使碳纤维布的纵向轴线通过锚具中线，以---碳纤维布截面内力分布均匀。
5)同一栋建筑物上选用两种以上基础形式或将基础置于刚度不同的地基土层上，易发生---事故。
6)对于软土地基或建筑物形体复杂、高度变化较大时，必须按照变形与强度双控条件进行设计，以---建筑物的整体均匀沉降。如只做强度验算，将会使建筑物发生不均匀或过量沉降。
7)对于欠固结的填土、淤泥等软土地基，地面大量回填堆载，采用桩基方案时，如忽视负摩擦力的作用与计算，常发生布桩数量不足，导致桩基过量沉降、断桩等---事故，使建筑物开裂或倾斜。8)设计人员不熟悉或没有认真学习、掌握颁布的现行有关技术标准，等等。2、工程勘察方面的失误1)如若勘测点布置过少，或只借鉴相邻建筑物的地质资料，对建筑场地没有进行认真勘察评价，提出的地质勘察报告不能真实反映场地条件，如岩溶土洞、墓穴等没有被发现，甚至旧的人防地下道也被忽视，使新建的建筑物发生---下陷、倾斜或开裂。如不能连续粘贴，则再开始前应对底层碳纤维片材重新做好清洁工作。
2)勘察资料不准确，结论不正确、建议不合理，给结构设计人员造成误导。
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