我國(guó)乃橋梁大國(guó)，尤其自改革開放以來(lái)，在橋梁建設(shè)方面我國(guó)取得了巨大的成就。然而伴隨著橋梁總數(shù)量的不斷上升，大部分橋梁正面臨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、通行能力差的問(wèn)題，以至于無(wú)法滿足當(dāng)今日益增長(zhǎng)的交通需求，甚至已經(jīng)威脅到橋梁的行駛安全。
為了保證橋梁的安全以及正常運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)橋梁的使用年限，對(duì)橋梁檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)、維修等是必不可少的。但隨著橋梁使用年限的不斷增加，易出現(xiàn)承載能力下降、通行能力超限的問(wèn)題，這時(shí)就需要對(duì)橋梁采取必要的維修與加固措施以滿足新的使用需求。
由于橋梁使用功能的特殊性，并非所有橋梁都適合加固。首先，加固改造后的橋梁，在承載力、耐久性能上都需滿足使用上的要求。對(duì)橋梁進(jìn)行加固并非意味著可以無(wú)限制的提升橋梁承載力，需要考慮到新的加固體系與舊的混凝土結(jié)構(gòu)的整體性與共同工作。避免出現(xiàn)加固體系受力滯后而混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)先破壞的情況。
在橋梁的主梁加固中，可以將碳纖維布等效為鋼筋，沿橋梁主拉應(yīng)力方向粘貼碳纖維布，同時(shí)兩端設(shè)置錨固段，可有效防止裂縫的生成以及提高主梁的抗彎剛度；也可粘貼在梁的側(cè)面，發(fā)揮類似箍筋的作用機(jī)理，提高主梁抗剪承載力。碳纖維布也可用于軸心受壓的墩柱加固中，可采用環(huán)向圍束法，在墩柱上纏繞碳纖維布對(duì)柱體側(cè)向變形起到約束，進(jìn)而提高墩柱抗壓強(qiáng)度。
在橋梁加固中，必須盡可能地減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)、損傷以及加固后自重的增加，同時(shí)兼顧施工操作的可行性。碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)，且施工方便的特性，在橋梁加固中可得到充分的發(fā)揮。因此碳纖維布在橋梁中，可用于主梁、墩臺(tái)等承重構(gòu)件中，也可在非承重構(gòu)件中加固使用。
事實(shí)上，雖然碳纖維布在橋梁加固中施工方便且對(duì)原結(jié)構(gòu)影響小，但礙于其受力滯后的特性，在橋梁加固中難以發(fā)揮材料的高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。而預(yù)應(yīng)力碳板，結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠充分發(fā)揮碳纖維復(fù)合材高抗拉強(qiáng)度、同時(shí)改變梁受力性能，為橋梁加固提供了全新的方法。預(yù)應(yīng)力碳板尤其適用于大跨徑橋梁的加固，正逐步得到越來(lái)越多的認(rèn)可。

碳纖維布粘貼技術(shù)由于不需要大型機(jī)具、設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)可任意裁剪，不像鋼板一樣需要專門的切割工具，故其施工工期短，一般比常規(guī)加固及補(bǔ)強(qiáng)方法縮短50%的時(shí)間，故可以節(jié)省大量的施工工期、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、人工費(fèi)。
碳纖維布粘貼技術(shù)的施工工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但對(duì)施工過(guò)程要求較嚴(yán)，對(duì)施工人員的素質(zhì)要求較高。在實(shí)際施工中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面的質(zhì)量控制：
01
加固必須遵循先加固后加載的原則進(jìn)行，必要時(shí)須進(jìn)行卸載處理（由設(shè)計(jì)人員驗(yàn)算確定）。
02
鋼筋混凝土構(gòu)件表面的處理程度將直接影響加固質(zhì)量效果。要求打磨平整直到露出新混凝土面。轉(zhuǎn)角粘貼處必須打磨成圓弧狀（R≥20mm），因?yàn)橹苯翘帟?huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而影響其強(qiáng)度發(fā)揮。打磨完成后用壓縮空氣將灰塵吹凈。
涂底膠前，再用丙酮或酒精刷洗一遍，保證粘結(jié)面的清潔干凈，使得碳纖維與鋼筋混凝土構(gòu)件有一個(gè)良好粘結(jié)，形成一個(gè)有效復(fù)合體。表面污物浮漿沒去除干凈或不夠平整、錯(cuò)臺(tái)的，將嚴(yán)重影響碳纖維布復(fù)合層與混凝土之間的正拉粘結(jié)強(qiáng)度，直接影響施工質(zhì)量和加固效果。
04
碳纖維布一定要用碳纖維浸漬膠浸透，盡可能讓粘接劑充分滲入碳纖維單絲之間的空隙中，提高各單絲之間的共同工作性能。
按規(guī)定要求嚴(yán)格控制浸漬膠配制的比例，并攪拌至色澤均勻。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境溫度決定樹脂膠的拌合量，并按要求控制使用時(shí)間。
碳纖維布粘貼技術(shù)由于具有許多優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，被廣泛地應(yīng)用于建筑物、隧道、橋梁、涵洞及地下結(jié)構(gòu)工程等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固工程中。由于采用了碳纖維布粘貼技術(shù)，有效提高原有結(jié)構(gòu)的承載能力、不增加構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸、施工方便、其綜合經(jīng)濟(jì)性能相當(dāng)顯著、大大的縮短工期等具有較大優(yōu)勢(shì)，隨著整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種技術(shù)必將成為未來(lái)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的主流。

目前市場(chǎng)上售賣的碳纖維布比較雜亂，很多牌子聽都沒聽過(guò)，甚至沒有匹配相應(yīng)的使用說(shuō)明書，令客戶在購(gòu)買的時(shí)候很是不安，不知道怎么選擇。所以很多客戶為了保證加固工程的質(zhì)量，指定購(gòu)買國(guó)際大品牌，如日本東麗、東邦等。
這些大品牌固然是好，但是由于航空運(yùn)輸、技術(shù)持有等因素，使得它們的價(jià)格也比一般的國(guó)產(chǎn)品牌要貴很多；另外，從情感上來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)品牌是我們傲嬌世界的敲門磚，國(guó)人理應(yīng)支持國(guó)貨，為此獻(xiàn)一份力。
有的人說(shuō)了，難道讓我放棄工程質(zhì)量來(lái)支持國(guó)貨嗎？
當(dāng)然不是了。大家之所以對(duì)國(guó)產(chǎn)碳纖維布印象不佳，是因?yàn)槟切斑z珠”你還沒有發(fā)現(xiàn)！國(guó)產(chǎn)碳纖維布并非都是差的，好的廠家比比皆是，只是做出品牌的比較少。好的品牌如上海悍馬，產(chǎn)品大多用在建筑加固補(bǔ)強(qiáng)上，其在用戶當(dāng)中的口碑很好，是國(guó)產(chǎn)品牌中的佼佼者。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能，成為近年來(lái)被大量應(yīng)用于多種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中的一種新型材料。同時(shí)隨著橋梁加固技術(shù)的不斷進(jìn)步，碳纖維粘貼補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在理論設(shè)計(jì)和施工等方面也得到了進(jìn)一步完善和發(fā)展，成為目前研究的熱點(diǎn)。
采用碳纖維加固的混凝土結(jié)構(gòu)，屈服荷載和極限承載力都有明顯提高，碳纖維高強(qiáng)高彈模的特性對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度提高也有所貢獻(xiàn)，結(jié)構(gòu)破壞形式明顯改善，從脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)變。
碳纖維布的加固原理
用于建筑結(jié)構(gòu)加固的碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍；但是碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又要確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。
試驗(yàn)方案
在預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨中混凝土及碳纖維上粘貼電阻應(yīng)變片，按《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ321-90)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。在1.0倍正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下持荷30min，其余每級(jí)荷載作用下持荷10min。持荷結(jié)束時(shí)，使用靜態(tài)電阻應(yīng)變采集儀跟蹤記錄混凝土及碳纖維在各級(jí)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況，用百分表量測(cè)空心板在各級(jí)荷載作用下的撓度變化，用讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)裂縫寬度并記錄裂縫開展情況。為檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力情況，所有試驗(yàn)均做到破壞為止。
試驗(yàn)結(jié)論
(1)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，可以有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的承載力。
(2)在同樣荷載作用下，粘貼碳纖維加固后可以有效減少預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的撓度。
(3)粘貼碳纖維加固后預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的開裂荷載增大。
(4)采取粘貼碳纖維加固預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，基本不影響構(gòu)件的截面高度及自重，對(duì)用戶空間的凈高度及建筑物的其他結(jié)構(gòu)沒有影響。
(5)試驗(yàn)中碳纖維拉應(yīng)變?yōu)?2000με，建議設(shè)計(jì)時(shí)碳纖維抗拉強(qiáng)度取2000MPa。
結(jié)語(yǔ)
隨著人們對(duì)碳纖維材料的進(jìn)一步深入研究以及碳纖維加固技術(shù)的推廣和實(shí)踐，碳纖維加固的不足會(huì)逐步得到克服，碳纖維材料的性能會(huì)更加優(yōu)良，碳纖維加固理論及加固技術(shù)將逐步走向成熟，碳纖維加固技術(shù)在工程加固領(lǐng)域?qū)缪菰絹?lái)越重要的角色。

碳纖維布越來(lái)越多的應(yīng)用在建筑加固工程上，由于其出色的抗拉性、韌性，并且抗酸抗腐蝕，已成為目前主流的加固方式之一。但是目前市面上的碳纖維布生廠商實(shí)力參差不齊，對(duì)于施工質(zhì)量的把握能力也是有高有低，很多碳纖維布加固工程結(jié)束后，并沒有系統(tǒng)的檢驗(yàn)工程質(zhì)量，給日后的安全問(wèn)題造成隱患。那碳纖維布施工之后應(yīng)如何檢測(cè)其粘貼質(zhì)量呢？現(xiàn)在，小悍給大家講講碳纖維布加固后的檢測(cè)步驟。
一般來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單的錘擊法來(lái)檢測(cè)碳纖維布的粘貼質(zhì)量，通過(guò)對(duì)每一寸的碳纖維布進(jìn)行錘擊，檢測(cè)碳纖維布與混凝土之間是否存在空鼓情況，如發(fā)現(xiàn)空鼓，則說(shuō)明碳纖維布與混凝土沒有完全貼合，沒用達(dá)到共同受力的目的，如空鼓面積低于施工總面積的95%，則說(shuō)明此次加固工程是不合格的，需要對(duì)工程進(jìn)行返工。
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)對(duì)加固構(gòu)筑物有著的效果，它可以限度地保留原來(lái)建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不增加構(gòu)筑物的重量，不改變?cè)ㄖY(jié)構(gòu)的外型，施工速度快且工程造價(jià)低。碾子溝水庫(kù)泄洪洞加固施工僅用時(shí)4 d，投資4 萬(wàn)余元便解決了安全隱患，目前，泄洪洞運(yùn)行良好。
修復(fù)加固具體做法是沿鋼筋混凝土發(fā)電管、灌溉管的全長(zhǎng)和全斷面粘貼碳纖維布和玻璃纖維布。該工程2002 年12 月15 日開工，于2003 年1 月25 日基本完工。經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行檢驗(yàn)，加固效果良好，工程造價(jià)比鋼板襯砌加固降低了30%~40% 。
碳纖維材料在隧洞加固中優(yōu)點(diǎn)十分突出，主要如下：
（1）可以任意裁剪，加固各種形狀（圓形或復(fù)雜曲面）的結(jié)構(gòu)。
（2）加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)不需要使用大型加固機(jī)具，工程效率高，施工速度快。
（3）耐腐蝕、抗?jié)B、抗沖刷。
（4）碳纖維布糙率（0.007），低于混凝土表面糙率（0.014），在加固段可以增大流量系數(shù)，提高管道的過(guò)流能力。
（5）可有效封閉混凝土裂縫，從而延緩或消除裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展。
（6）加固后不改變?cè)袛嗝娴拇笮『托螤睢?br>（7）加固效果好，不需要進(jìn)行后期維修，較為經(jīng)濟(jì)。
碳纖維加固主要用于加固受拉、受剪、拉彎的鋼筋混凝土構(gòu)件，且理論已十分成熟，相應(yīng)計(jì)算可依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2006及《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS146:2003）。
碳纖維材料雖然具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，但也要注意以下幾個(gè)問(wèn)題，一是進(jìn)口碳纖維布產(chǎn)品價(jià)格比較昂貴，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量性能還存在著一定的問(wèn)題。例如材料的勻質(zhì)性較差導(dǎo)致受力不均，碳纖維片預(yù)浸樹脂含量過(guò)高，碳纖維斷絲率過(guò)高，樹脂質(zhì)量也欠佳，這些都影響補(bǔ)強(qiáng)質(zhì)量；二是對(duì)于一些特殊構(gòu)件，加固理論還不成熟。
推薦點(diǎn)閱