桥梁加固中粘贴碳纤维布质量控制提升要点.pdf

第 3 期（总第 146 期）2023-09-25市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli设施维护 1 概述粘贴碳纤维布加固法是将高性能碳纤维布用专用树脂胶黏剂粘贴于桥梁构件表面，形成复合材料，与既有结构构件形成整体协同变形，充分利用碳纤维布较高抗拉强度的性能，来提高构件的抗弯、抗剪能力，以此来达到加固补强桥梁目的的技术。在桥梁的主梁维修加固中，可以将碳纤维布看成钢筋，沿主梁拉应力方向粘贴碳纤维布，并在两端设置锚固压条，可防止裂纹生成、扩展和提高主梁抗弯性能。在梁的侧面粘贴类似箍筋分布的碳纤维布，可提高主梁抗剪承载力。对于桥梁墩柱，可在墩柱环形粘贴碳纤维布进行径向约束，进而提高墩柱抗压强度。2 质量控制提升要点在以往粘贴碳纤维布时常见的质量问题主要有：碳纤维布及黏结材料选用不合格；混凝土基面的处理不到位；底胶涂刷不够、浸渍不充分、未涂刷面胶；加固时未卸荷；未进行碳纤维布表面防护；未进行黏结强度现场检测；碳纤维布用量问题。针对这些问题，重点从以下几个方面来提升桥梁加固中粘贴碳纤维布质量。2.1 材料的选用2.1 材料的选用目前市面上的碳纤维布质量鱼龙混杂，确保选择合格的碳纤维布及胶黏剂是避免碳纤维布加固提前失效的重要因素。碳纤维布及配套浸渍、粘贴用树脂类胶黏剂、底胶及修补胶进场前应查验产品三证及检测报告，证书及报告内应包含产品规格及主要物理、力学性能指标等技术参数。建设单位还应委托具备相应资质的第三方检测机构对碳纤维布和胶黏剂进行复验，复验项目和数量应符合抽样检验要求。桥梁加固用碳纤维布主要力学性能指标（抗拉强度、弹性模量、伸长率、弯曲强度、纤维复合材料与混凝土正拉黏结强度、层间剪切强度）应符合公路桥梁加固设计规范（JTG/T J222008）表 4.5.1 的规定。粘贴碳纤维布所使用的底胶和修补胶应与浸渍、粘贴胶黏剂相适应，胶黏剂的安全性能指标应符合 公路桥梁加固设计规范（JTG/T J222008）中表4.6.2 和 4.6.4 的规定1。2.2 加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载2.2 加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载混凝土结构加固设计规范（GB 503672013）中 10.1.6 规定，采用纤维复合材料对钢筋混凝土结构进行加固时，应采取措施卸除或大部分卸载作用在结构上的活荷载2。公路桥梁加固设计规范（JTG/T J222008）中 7.1.5 要求桥梁加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载。以上规定要求进行卸荷处理的目的在于减轻原结构受力，即降低纤维复合材料的滞后应变，使加固后的组合结构能充分利用碳纤维材料的强度，提高结构承载力。因此在具备直接卸荷条件时，应严格按施工工艺流程进行施工，例如空心板梁桥维修内容同时包含桥面铺装层更换及梁底碳纤维布粘贴时，可在桥面封闭和桥面铺装拆除后（相当于卸荷、卸载二期恒载、桥面活载）再实施碳纤维布粘贴。还可以进行间接卸荷，即通过对构件实施反向作用力以达到卸荷作用，例如采用千斤顶对拟加固梁体反向加载，形成反向微小变形，在碳纤维布粘贴完毕并卸荷后，碳纤维布与梁体结构共同协调变形，碳纤维布参与结构受力。需注意的是反力施加位置、顶力大小及顶升高度要经设计单位计算后给出相应指标，必要时经原设计单位核实，严禁施工单位自行操作。2.3 混凝土基面的处理2.3 混凝土基面的处理混凝土构件表面上出现的劣质混凝土需清理干桥梁加固中粘贴碳纤维布质量控制提升要点 柳 胜1 苏 利2摘 要在以往的粘贴碳纤维布桥梁加固施工中，容易在材料的选用、施工时是否卸荷、混凝土基面的处理、碳纤维布粘贴工序质量控制、碳纤维布表面防护、黏结强度检测及碳纤维布用量等方面出现问题，通过针对上述问题展开探讨，总结出质量控制提升要点，供相关质量管理人员参考借鉴，提升工程质量。关键词 碳纤维布 桥梁加固 质量控制-25-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25净，保证被加固混凝土强度等级不低于C15，确保碳纤维布与混凝土基面的黏结强度，若结构混凝土强度过低，它与碳纤维布的黏结强度也低，易发生剥离破坏，碳纤维布就不能充分发挥作用。粘贴前应对混凝土进行打磨，范围为每边比要粘贴的部位宽 1 2 cm，打磨至露出新鲜混凝土骨料面。对于原构件表面裂缝，应先进行灌胶（裂缝宽度大于等于 0.1 mm）或封闭处理（裂缝宽度小于0.1 mm），对于混凝土构件表面不平等缺陷部位应用专用结构修补胶找平，不得采用腻子直接修补。找平工作的好坏会直接影响加固的整体效果。如果碳纤维布粘贴表面凹凸不平，就会造成碳纤维布受力不均，严重时会导致应力集中，而碳纤维布脆性大，无法承受应力集中，便会造成致命破坏，影响加固效果，因此应对混凝土基面的处理工作予以重视。表面修平工作应注意对粘贴范围内结构的棱角部位应打磨成半径不小于20 mm的弧形，以保证碳纤维布在棱角处的匀顺过渡。表面处理完成后应除去灰尘，粘贴前再用丙酮或酒精等除去表面浮灰和油污。2.4 碳纤维布粘贴2.4 碳纤维布粘贴碳纤维布裁剪应沿着纤维丝的方向，按设计尺寸进行裁剪，裁剪后的碳纤维布严禁弯折，应小心地卷起，避免损伤纤维丝。施工时，需按规定工艺配制浸渍树脂并均匀涂刷在所要粘贴的部位，随后按照放线的位置沿纤维方向粘贴碳纤维布，用专用滚筒沿纤维方向多次滚压，挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，直到有浸渍树脂从碳纤维布间渗出为止，浸润性越好加固效果越好，滚压时注意不要损伤碳纤维布。完工后应进行空鼓检查，对于空鼓的位置可以采取注入、割刀切入填充、补丁修补法进行处理。需粘贴双层碳纤维布的应在第一层碳纤维布完工 30 min 后再进行第二层粘贴，最后还需在最外一层碳纤维布的表面均匀涂刷浸渍面胶。2.5 碳纤维布表面防护2.5 碳纤维布表面防护碳纤维布胶黏剂具有可燃性，且裸露在空气中会加速胶黏剂的老化失效。实际施工中有些单位常常忽视碳纤维布表面防护甚至不进行碳纤维布的表面防护，这点应该引起重视。进行表面防护可以保护加固修复结构的碳纤维布及树脂免受外界紫外线、火灾、高温等侵害，延长使用寿命。常见方案有在碳纤维布外表面的浸渍树脂上面撒硅砂，待固化后在其外表面涂装。2.6 加固结构黏结强度现场检测2.6 加固结构黏结强度现场检测现场检测应在已完工的碳纤维布粘贴加固结构表面上进行，试件的破坏形式及施工质量的判定详见公路桥梁加固设计规范（JTG/T J222008）中附录 D 的相关规定。在这里要注意的是有些工程仅对碳纤维布粘贴原材料、粘贴位置、数量、是否有空鼓等进行检测，但未对黏结强度进行检测，这样是无法确定碳纤维布加固效果是否达到设计要求的，因此碳纤维布加固混凝土结构黏结强度应作为施工质量检验的主控项目之一。2.7 碳纤维布用量问题2.7 碳纤维布用量问题基于粘贴碳纤维布加固桥梁具有施工便捷、不增加结构自重、对原结构扰动小、碳纤维布力学性能优等优点，粘贴碳纤维布在旧桥加固改造中已得到广泛使用。值得注意的是采用碳纤维布加固钢筋混凝土构件时，碳纤维布的数量、尺寸、间距等必须经过严格计算后确定，因为当碳纤维布用量过多时，构件的破坏形态将由碳纤维布被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然拉裂或者压碎破坏，构件延性将有所降低，钢筋混凝土可能出现超筋破坏。3 结语随着城市化推进和桥梁事业的发展，我国各类桥梁总数已经达 130 万座，桥梁安全运行及维修养护问题日益受到社会的关注。本文总结出的桥梁加固中粘贴碳纤维布施工质量提升要点可供相关质量管理人员参考，对促进工程质量的提升、延长加固桥梁使用寿命具有一定实践意义。参考文献1 JTG/TJ222008.公路桥梁加固设计规范 S.北京:人民交通出版社,2008.2 GB503672013.混凝土结构加固设计规范S.北京:中国建筑工业出版社,2013.（作者单位：1.武汉市城市管理建设工程质量安全中心，2.武汉市城市道路桥隧事务中心，收稿日期：2023-04-06）市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli柳 胜 苏 利：桥梁加固中粘贴碳纤维布质量控制提升要点-26-