環(huán)氧浸漬碳纖維加固橋梁技術

    針對我國公路混凝土橋梁在超負荷的壓力下，出現(xiàn)隱患的現(xiàn)狀，專家建議我國推廣碳纖維增強復合材料加固橋梁技術，這些混凝土橋梁絕大部分可以通過加固改造就能提高或改善結構受力性能，重新投入使用。

　　由于自然環(huán)境各種因素的影響、施工質(zhì)量和實際交通組成變化及超載車輛的作用，已建的混凝土橋梁結構可能會出現(xiàn)承載能力不足、混凝土表面裂縫等問題。粘貼鋼板法是公路混凝土橋梁常用的加固方法，一般是采用環(huán)氧樹脂或?qū)ｉT結構膠將鋼板直接粘貼在混凝土構件表面，使之與構件形成受力整體。土木工程中的新技術往往來自新材料的應用，自上世紀70年代末初期，歐洲進行纖維增強復合材料（FRP）在土木工程應用研究以來，具有極好的比強度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增強復合材料已廣泛用于混凝土結構的粘貼加固工程，形成了纖維增強復合材料補強加固已有混凝土橋梁的新技術，其中碳纖維增強復合材料（CFRP）應用更多。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(jīng)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是在20世紀90年代中期才開始，目前使用尚不廣泛。

　　碳纖維增強復合材料補強加固所采用的基本材料是高強度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束，用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹脂浸漬固化的碳纖維布，統(tǒng)稱碳纖維片材。將片材用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構件需補強加固部位表面，樹脂固化后與原構件形成新的受力復合體并共同工作，從而起到加固作用。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(www.epoxy-e.cn)專家介紹，浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片粘附于混凝土構件表面并與之緊密地結合在一起形成整體共同工作的關鍵，因此樹脂同混凝土的粘貼強度大于混凝土的拉伸強度和剪切強度。就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術而言，環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義，因為這涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時間緊密相關。采用專配的環(huán)氧樹脂材料，在混凝土施工表面溫度（10～40）攝氏度時，粘貼環(huán)氧樹脂固化時間約15小時以上，但粘貼后就可以使用的時間為45分鐘以上，專配的環(huán)氧樹脂材料的這一性能是完全適合混凝土橋梁的加固工作。

　　粘貼碳纖維片材加固混凝土橋梁在我國還是新技術，但實踐證明粘貼加固法可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。特別是從材料特性看，碳纖維片材輕、現(xiàn)場粘貼無需重型設備、施工便利，便于橋下的高空作業(yè)，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，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(chǎn)產(chǎn)品較少，且產(chǎn)品的勻質(zhì)性及低樹脂含量等技術指標上還有差距。由于進口的材料單價就顯高，往往影響技術的經(jīng)濟決策，因此除了應盡快采取先進技術及措施使國產(chǎn)產(chǎn)品提高質(zhì)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(jīng)濟性。

　　專家強調(diào)，在國外先進國家的科學研究工程實踐基礎上，要結合我國公路橋的加固維修特點與經(jīng)驗，盡快編制碳纖維片材加固技術的指南，以指導工程應用。同時碳纖維片材加固補強公路混凝土橋梁作為粘貼加固新技術，需要結合我國的工程特點進行深入研究和不斷提高，才能使使我國公路橋梁加固維修技術達到新的水平。