碳纖維增強復合材料加固橋梁新技術
目前，在混凝土橋梁工程中常運用的加固方法也就是粘貼鋼板法，其工作原理也就是通過粘性材料來將鋼板直接粘到混凝土的構件當中，從而提高結構的承載力。在土木工程中，新材料的應用推進了新技術的發展。在20世紀70年代初，西方發達開始將纖維增強復合材料應用在土木工程當中，正因為這一材料具有強度大、剛度大、耐腐蝕能力好、自重輕、耐熱（寒）性能好等優點而被廣泛應用在混凝土結構的工程中，其修補與加固效果極好，碳纖維增強復合材料是其中運用為廣泛的一種材料。本文對此進行全面的分析。
一、碳纖維增強復合材料的概述
在碳纖維增強復合材料中，施工人員主要是運用其中高強度的連續碳纖維來加固土木工程的。在實際工作中，工作人員需要將其按照順序進行排列，然后采用凝結材料將其固化成碳纖維板，而這就是我們通常所說的碳纖維片材，此時工作人員需要將這一材料粘貼在需要加固的構件中，以此來提高結構的承載力。
眾所周知，普通的碳素鋼板的拉伸強度為240MPa，而碳纖維片材的拉伸強度為2400~3400MPa。根據碳纖維片材的力學性能的差異，我們可以將其分為三種類型：高模量碳纖維片材、高強度碳纖維片材、中等模量碳纖維片材。其中高模量碳纖維片材的彈性模量雖然比較高，然是由于其伸長率比較低，因此技術人員必須要根據實際情況才選擇。
在混凝土公路橋梁工程中，采用碳纖維片材進行加固處理的過程中，環氧樹脂發揮著非常重要的作用，它能夠在不同的溫度下進行固化作用。在加固工程的過程中，如果混凝土的表面溫度在10~40℃，在其中采用環氧樹脂進行硬化的時間需要超過15h，而必須要在粘貼之后45分鐘以上才能夠保證工程的正常使用，這種性能是能夠符合當前的混凝土橋梁工程的。
二、碳纖維片材在混凝土橋梁中的加固形式
一般來說，碳纖維片材主要是對混凝土橋梁工程的基本構件以及節點進行修補與加固，其應用的目的主要是為了提高混凝土構件的承載力以及剛度。另外，通過相關研究者對這一材料的試驗，結果發現，在已有裂縫的混凝土橋梁工程當中，通過采用碳纖維片材可以有效的控制裂縫的發展，并且效果非常好。
碳纖維片材由于自重小、質薄、靈活等優點而被廣泛應用在混凝土橋梁工程當中。在實際工作中，施工人員會根據碳纖維的性能與強度將其按照順序排列起來，通過凝結材料將其固定，從而形成碳纖維片材，若是碳纖維的纖維向與受力向是一致的，那么其拉伸強度就會達到高。所以為了保證碳纖維片材的拉伸強度，就需要工作人員在制作碳纖維片材的過程中合理的掌握纖維的布置方向。另外，工作人員可以對混凝土構件的承載力等進行合理的計算，然后采用合適的碳纖維片材進行加固處理，目前，碳纖維片材可以分為幾種類型：連續式粘貼碳纖維片材、條帶間隔粘貼碳纖維片材等。實踐證明，采用條帶間隔粘貼碳纖維片材的加固效果明顯比整條纖維布的加固效果要好很多。
三、碳纖維片材在混凝土橋梁工程中的施工技術
1混凝土表面處理
在混凝土橋梁工程中，施工人員必須要對其表面已損壞的面層進行處理，采用相應的設備將其內部的粉塵以及其他物質去除，后再采用清水將其沖洗干凈并對其進行干燥處理。
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2混凝土斷面層修復
施工人員需要對混凝土表面產生的蜂窩、腐蝕等部分進行清除，如果在其中存在鋼筋外露，那么施工人員應該先對其進行防腐蝕處理，然后在采用強度與混凝土強度類似或更大的凝結材料進行修補。在施工過程中，如果存在漏水的情況，施工人員還應該采用止水條或者其他措施來進行止水處理。
3表面修正；
表面平整度凸出部分（小突起等）以切割機或砂輪機將其鏟除并使其平滑。凹陷部分（打除部分）以環氧樹脂或樹脂砂漿填補。轉角處需研磨至凸角 R＝20毫米（R一曲率半徑）以上，凹角則以樹脂砂漿填補。
4底層涂料；
氣溫在5攝氏度以下，雨天或RH＞95％時，不可施工。施工范圍的溫度、濕度確認后，選用適當的底層涂料。施工現場空氣應十分流通，嚴禁煙火。施工時必須要穿帶保護裝備（口罩、護目鏡及橡皮手套）。
5碳纖維片材的粘貼；
纖維貼片預先以剪刀、刀子依所設計的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸、長度在2米以內適當。為防止保管期間的破損，裁剪數量只裁所需使用的數量。施工面底漆的干燥程度可以指觸確認。底漆施工超過1星期以上時，應以砂輪機磨平。
四、有關混凝土橋梁技術應用問題
粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁技術在歐洲、美國、加拿大和日本已經廣泛應用，并且進行了深入的研究。我國在這方面的工程實踐也是在二十世紀九十年代中期才開始，就我國公路混凝土橋梁有關粘貼碳纖維片材加固新技術應用推廣的問題做如下討論。
粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁是一項新技術，使得粘貼加固法成為公路橋梁快速加固方法，適合公路橋梁加固期間盡量不影響橋梁正常營運的要求。碳纖維片材輕、現場粘貼無需重型設備、施工便利，便于橋下的高空作業，可在公路橋梁上推廣應用。
對于公路舊混凝土橋梁的加固方法，在工程上應用效果較好的是綜合法，即以某種加固方法為主，輔以其它方法，這必須依照橋梁現場的外觀檢查和技術狀況評定，加固設計要求而定。目前，粘貼碳纖維片材加固方法往往輔以裂縫灌漿、裂縫封閉等方法。
我國目前在工程中采用的碳纖維片材材料及配套樹脂類粘結材料，是以國外進口材料為主，國產產品較少，且產品的勻質性及低樹脂含量等技術指標上還有差距。這樣，進口的材料單價就顯高，這往往影響技術的經濟決策。因此，除了應盡快采取先進技術及措施使國產產品提高質量外，在碳纖維片材加固技術應用中，應當更多從加固效果，耐久方面來考慮橋梁加固后正常運營效益與經濟性。
五、結束語
在國外先進的科學研究工程實踐基礎上，結合我國公路舊橋的加固維修特點與經驗，盡快編制碳纖維片材加固技術的指南，以指導工程應用。碳纖維片材加固補強公路混凝土橋梁是粘貼加固新技術，需要結合我國的工程特點進行深入研究和不斷提高，使我國公路舊橋加固維修技術達到新的水平。
參考文獻：
[1] 艾力?克力木.對混凝土橋梁加固新技術的研究[J].科技風.2010（01）
[2] 王豐彤.淺談橋梁加固新工藝[J].科技咨詢導報.2007（09）
[3] 楊樹偉，朱立雙.淺談碳纖維增強復合材料在橋梁補強加固中的應用[J].黑龍江交通科技.2008（05）
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一、碳纖維增強復合材料的概述
在碳纖維增強復合材料中，施工人員主要是運用其中高強度的連續碳纖維來加固土木工程的。在實際工作中，工作人員需要將其按照順序進行排列，然后采用凝結材料將其固化成碳纖維板，而這就是我們通常所說的碳纖維片材，此時工作人員需要將這一材料粘貼在需要加固的構件中，以此來提高結構的承載力。
眾所周知，普通的碳素鋼板的拉伸強度為240MPa，而碳纖維片材的拉伸強度為2400~3400MPa。根據碳纖維片材的力學性能的差異，我們可以將其分為三種類型：高模量碳纖維片材、高強度碳纖維片材、中等模量碳纖維片材。其中高模量碳纖維片材的彈性模量雖然比較高，然是由于其伸長率比較低，因此技術人員必須要根據實際情況才選擇。
在混凝土公路橋梁工程中，采用碳纖維片材進行加固處理的過程中，環氧樹脂發揮著非常重要的作用，它能夠在不同的溫度下進行固化作用。在加固工程的過程中，如果混凝土的表面溫度在10~40℃，在其中采用環氧樹脂進行硬化的時間需要超過15h，而必須要在粘貼之后45分鐘以上才能夠保證工程的正常使用，這種性能是能夠符合當前的混凝土橋梁工程的。
二、碳纖維片材在混凝土橋梁中的加固形式
一般來說，碳纖維片材主要是對混凝土橋梁工程的基本構件以及節點進行修補與加固，其應用的目的主要是為了提高混凝土構件的承載力以及剛度。另外，通過相關研究者對這一材料的試驗，結果發現，在已有裂縫的混凝土橋梁工程當中，通過采用碳纖維片材可以有效的控制裂縫的發展，并且效果非常好。
碳纖維片材由于自重小、質薄、靈活等優點而被廣泛應用在混凝土橋梁工程當中。在實際工作中，施工人員會根據碳纖維的性能與強度將其按照順序排列起來，通過凝結材料將其固定，從而形成碳纖維片材，若是碳纖維的纖維向與受力向是一致的，那么其拉伸強度就會達到高。所以為了保證碳纖維片材的拉伸強度，就需要工作人員在制作碳纖維片材的過程中合理的掌握纖維的布置方向。另外，工作人員可以對混凝土構件的承載力等進行合理的計算，然后采用合適的碳纖維片材進行加固處理，目前，碳纖維片材可以分為幾種類型：連續式粘貼碳纖維片材、條帶間隔粘貼碳纖維片材等。實踐證明，采用條帶間隔粘貼碳纖維片材的加固效果明顯比整條纖維布的加固效果要好很多。
三、碳纖維片材在混凝土橋梁工程中的施工技術
1混凝土表面處理
在混凝土橋梁工程中，施工人員必須要對其表面已損壞的面層進行處理，采用相應的設備將其內部的粉塵以及其他物質去除，后再采用清水將其沖洗干凈并對其進行干燥處理。
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2混凝土斷面層修復
施工人員需要對混凝土表面產生的蜂窩、腐蝕等部分進行清除，如果在其中存在鋼筋外露，那么施工人員應該先對其進行防腐蝕處理，然后在采用強度與混凝土強度類似或更大的凝結材料進行修補。在施工過程中，如果存在漏水的情況，施工人員還應該采用止水條或者其他措施來進行止水處理。
3表面修正；
表面平整度凸出部分（小突起等）以切割機或砂輪機將其鏟除并使其平滑。凹陷部分（打除部分）以環氧樹脂或樹脂砂漿填補。轉角處需研磨至凸角 R＝20毫米（R一曲率半徑）以上，凹角則以樹脂砂漿填補。
4底層涂料；
氣溫在5攝氏度以下，雨天或RH＞95％時，不可施工。施工范圍的溫度、濕度確認后，選用適當的底層涂料。施工現場空氣應十分流通，嚴禁煙火。施工時必須要穿帶保護裝備（口罩、護目鏡及橡皮手套）。
5碳纖維片材的粘貼；
纖維貼片預先以剪刀、刀子依所設計的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸、長度在2米以內適當。為防止保管期間的破損，裁剪數量只裁所需使用的數量。施工面底漆的干燥程度可以指觸確認。底漆施工超過1星期以上時，應以砂輪機磨平。
四、有關混凝土橋梁技術應用問題
粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁技術在歐洲、美國、加拿大和日本已經廣泛應用，并且進行了深入的研究。我國在這方面的工程實踐也是在二十世紀九十年代中期才開始，就我國公路混凝土橋梁有關粘貼碳纖維片材加固新技術應用推廣的問題做如下討論。
粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁是一項新技術，使得粘貼加固法成為公路橋梁快速加固方法，適合公路橋梁加固期間盡量不影響橋梁正常營運的要求。碳纖維片材輕、現場粘貼無需重型設備、施工便利，便于橋下的高空作業，可在公路橋梁上推廣應用。
對于公路舊混凝土橋梁的加固方法，在工程上應用效果較好的是綜合法，即以某種加固方法為主，輔以其它方法，這必須依照橋梁現場的外觀檢查和技術狀況評定，加固設計要求而定。目前，粘貼碳纖維片材加固方法往往輔以裂縫灌漿、裂縫封閉等方法。
我國目前在工程中采用的碳纖維片材材料及配套樹脂類粘結材料，是以國外進口材料為主，國產產品較少，且產品的勻質性及低樹脂含量等技術指標上還有差距。這樣，進口的材料單價就顯高，這往往影響技術的經濟決策。因此，除了應盡快采取先進技術及措施使國產產品提高質量外，在碳纖維片材加固技術應用中，應當更多從加固效果，耐久方面來考慮橋梁加固后正常運營效益與經濟性。
五、結束語
在國外先進的科學研究工程實踐基礎上，結合我國公路舊橋的加固維修特點與經驗，盡快編制碳纖維片材加固技術的指南，以指導工程應用。碳纖維片材加固補強公路混凝土橋梁是粘貼加固新技術，需要結合我國的工程特點進行深入研究和不斷提高，使我國公路舊橋加固維修技術達到新的水平。
參考文獻：
[1] 艾力?克力木.對混凝土橋梁加固新技術的研究[J].科技風.2010（01）
[2] 王豐彤.淺談橋梁加固新工藝[J].科技咨詢導報.2007（09）
[3] 楊樹偉，朱立雙.淺談碳纖維增強復合材料在橋梁補強加固中的應用[J].黑龍江交通科技.2008（05）
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