基于粘贴碳纤维布施工工艺的桥梁养护加固方法

摘要：为增强桥梁结构的抗弯性能，本研究以特定大桥的修复加固工程为案例，对采用粘贴碳纤维布技术的桥梁养护加固方法进行了深入探讨。本研究详细描述了粘贴碳纤维布施工技术的步骤及其关键操作要点，并对加固后的桥梁结构进行了抗弯承载力的测试分析。测试结果显示，钢筋混凝土梁的抗弯承载力得到了显著提升，验证了粘贴碳纤维布施工技术在桥梁加固中的有效性，并满足了相关施工规范的要求。

关键词：桥梁养护;粘贴碳纤维布;桥梁加固

粘贴碳纤维布技术广泛用于桥梁养护和加固，有效提升桥梁承载力、延长寿命、增强耐久性和抗震性。该技术对交通影响小，应用前景广阔。本文将深入研究基于该技术的桥梁养护加固方法，包括施工流程、操作要点、技术难题及实际案例分析。目的是为工程师提供科学合理的施工指导，确保桥梁安全可靠，并探讨优化技术以提升桥梁性能。

1 工程概况

该桥梁的上部结构由25至29米长的预应力混凝土连续箱梁构成，总长度达到737.6米，宽度为12米。桥墩和桥基采用的是重力式矩形墩柱与桩基础设计，能够承受公路-Ⅰ级的荷载。自从大桥开始运营以来，随着时间的推移，箱梁底板出现了多处裂缝，部分区域还出现了表面起皮和空鼓脱落现象。更严重的是，由于混凝土密实度不足，箍筋外露，导致了锈蚀问题的加剧，这可能会对桥梁的安全构成威胁。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

施工准备→碳纤维布剪裁→构件表面处理→底层树脂配制与涂刷→找平树脂配制与整平→浸渍树脂配制与涂刷→粘贴碳纤维布→质量检验与表面防护。

2.2 构件表面干湿度要求

在进行维修加固作业时，若发现待处理的构件表面因多种因素导致严重潮湿，必须采取人工干燥措施。建议采用红外线灯进行干燥处理；若条件限制，可考虑其他干燥手段。通过分阶段的干燥和烘干程序，确保构件表面彻底干燥。干燥处理所需的具体时间应依据构件的湿度状况以及所选用的热源种类来确定。

2.3 构件表面处理

（1） 首先彻底清除待加固构件表面的劣化物质，包括腐蚀、疏松和蜂窝状缺陷。随后，使用修复材料对构件表面进行精心修补，确保表面恢复平整状态。

（2） 对于计划粘贴碳纤维布的构件表面，需先进行打磨以确保其平整，并彻底清除油污、浮浆以及其他所有杂质，直至露出干净的新鲜表面。接着，彻底清扫表面，确保其干燥无尘。

2.4 涂刷底层树脂

依据制造商提供的指导，调配底层树脂，随后利用滚筒刷将调配好的底层树脂均匀涂抹于构件表面。待树脂涂层干燥后，应立即进行下一工序的施工。

2.5 找平处理

（1） 应使用找平材料填补构件表面的凹陷部分，确保表面平整无棱角。特别注意转角处的倒角处理，将其打磨成圆弧形状。圆弧的半径必须精确符合规定，若无具体指示，则应至少为20毫米。

（2） 找平材料的配制必须遵循制造商的指导要求。一旦配制好的找平材料表面干燥，应立即进行后续工序的施工。

2.6 碳纤维布剪裁

依据设计要求，对碳纤维布料进行精确剪裁。

2.7 调胶

胶料的混合必须严格遵循设计规定的比例。搅拌完成后，应确保胶料中无气泡、无沉淀、无色差，并且要防止灰尘及其他杂质的混入。

2.8 粘贴碳纤维布

（1） 应在受拉区域粘贴碳纤维布，并进行弯曲加固处理，确保碳纤维布的纤维方向与加固区域的受拉方向一致。

（2） 梁构件需通过封闭式粘贴技术进行剪切加固，使碳纤维布的纤维方向与构件的轴向垂直。

（3） 在采用此加固方法时，必须移除结构上的活荷载。

（4） 纤维受力方向上的实际搭接长度应超过100毫米，若需粘贴多层碳纤维布，相邻层或条带的搭接处应适当错开。

2.9 检查验收

（1） 碳纤维布的检查验收工作必须遵循相应的规范标准。

（2） 在施工启动之前，需核验所有粘接材料的检验报告和合格证明，确保其性能指标满足规范要求。

（3） 在采用碳纤维布和树脂材料对结构进行加固时，必须严格依照设计要求执行检查和验收程序。若质量检查合格，则可继续施工；若不合格，则必须采取补救措施或进行返工。

（4） 碳纤维布粘贴并固化后，应进行细致的检验。密实度检验可通过敲击小锤进行，根据声音反馈判断密实程度。只有当密实度符合要求时，方可进行下一步操作。若密实度不足，需进行修补并重新检查，直至满足标准。若碳纤维布出现大面积空鼓，应使用针管注入胶粘剂进行修补。若空鼓面积超过1000平方毫米，应切除该部分，并重新粘贴相同数量的碳纤维布，确保搭接长度不少于100毫米。

2.10 表面防护处理

在胶料完全固化之前，必须在碳纤维布表面均匀地撒上一层细砂。一旦胶料固化完成，接着应用水泥砂浆进行表面的防护处理。

3 碳纤维布加固质量的现场检测方法

3.1 设备及试样的选择

若试样面积在500平方米以内，仅需取一组样本；若面积介于500至1000平方米之间，则应取两组样本；对于超过1000平方米的区域，应按照每1000平方米取两组样本的规则进行，同时确保各样本间的间距至少为500毫米。

3.2 试验步骤

本次实验采用粘结强度检测仪，严格按照相应的操作手册进行有序的试验安排。加载速度设定在每分钟1500至2000牛顿之间，确保在试样遭受破坏的瞬间进行荷载检测，并精确记录数据。

3.3 试验结果

3.3.1 破坏形式

（1） 混凝土破坏，表示为Ar。

（2） 层间破坏，表示为Br，位于树脂与混凝土界面。

（3） 碳纤维片材破坏，表示为Cr，多发生在片材内部。

（4） 粘结失效，表示为Dr，发生在片材与钢标准块连接处。

3.3.2 试验结果的整理

每组试样的数量均设定为3个。通过计算所获得的试验数据，我们得到了算术平均值，并将此值作为正拉粘结强度的代表。此外，试验结果详细记录了具体的破坏形式以及正拉粘结强度的平均值。

3.3.3 施工质量的判断

（1） 当破坏形式为Ar时，这表明施工质量达到了既定标准。

（2） 若破坏形式为Br、Cr或Dr，首先需评估各组试件的平均正拉粘结强度，确保其不低于2.5MPa；其次，审视每个试件的正拉粘结强度最小值，要求该最小值不得低于2.25MPa。只有同时满足这两个条件，施工质量才能被认为是合格的。

（3） 对于破坏形式为Br或Cr的情况，采用与前述相同的方法进行分析。如果一组试件的平均正拉粘结强度在2.5MPa以下，或者所有试件的正拉粘结强度最小值未达到2.25MPa，则施工质量未达到要求。在这种情况下，必须增加样本数量，并重复进行相同的检验程序。

（4） 若破坏形式为Dr，同样需要考虑各组试件的平均正拉粘结强度。如果该值低于2.5MPa，并且所有试件的正拉粘结强度最小值未达到2.25MPa，则施工质量不符合要求。此时，必须重新制备试样，并依照相同的方法进行检验。

4 加固效果

在完成上述施工后，为了确保加固处理后的桥梁满足既定标准，必须对其进行严格的验证。检验结果显示，底层和上层刷涂的树脂胶均成功渗透至碳纤维布内，并形成了优异的粘结效果。在工程中应用的碳纤维布粘结区域未出现任何滑移、裂缝或松散剥落的问题。同时，粘结位置的精确度和粘结长度均达到了设计要求。自施工完毕并投入使用两年来，桥梁的质量得到了显著提升，且未发现任何裂缝现象。

结束语

本文介绍了一种创新的桥梁养护加固技术，该技术基于粘贴碳纤维布的施工工艺，并已在某大桥的加固工程中得到实施。研究结果表明，此方法显著提高了桥梁梁体的竖向极限承载能力，同时增强了施工技术的实用性，并确保了桥梁的高效养护与安全施工。尽管如此，该技术设计仍面临一些挑战，包括碳纤维布的质量监管难题以及施工时间管理问题。未来的研究应着重于在维持施工技术优势的同时，进一步提升碳纤维布的质量控制标准。在挑选工程材料时，必须依据明确的标准进行评估和选择。此外，通过设计优化和施工工艺改进，应致力于降低施工偏差，从而提高桥梁加固的品质和安全性，确保修复工作的长期效果和安全可靠性。

参考文献

[1]孙广俊，焦阳，吴炳延，等.基于技术状况的混凝土公路桥梁周期性预防性养护策略研究[J].南京工业大学学报（自然科学版），2022，44（1）：82-91.

[2]徐勇，赵鹏鑫，刘战利，等.高效保湿养护膜在桥梁墩身混凝土养护中的应用[J].铁道建筑，2021，61（7）：59-61，79.