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碳纤维加固桥梁的优点
作为一种被研发的新型加固材料，碳纤维的形成过程是高温碳化聚丙烯之后的结果。在补强混凝土结构方面，自身的性质使碳纤维的补强效果非常显著。按照不同的形状可将碳纤维分为：短纤维、片材以及棒材三类；在力学性能上的划分又可以将碳纤维分为：中等弹模量纤维、高弹性模量纤维以及高强度纤维等。碳纤维对桥梁的补强原理是，在混凝土上，通过使用高强度的粘合剂，将碳纤维棒材和碳纤维布粘到上面，最终使补强的目的通过它们共同作用的手段实现。高弹性模量和高强度是碳纤维材料所具备的特点，因此其他的加固材料无法具有碳纤维对桥梁进行加固时的一些优点。首先是碳纤维的高效高强特点。物理学中高弹性模量和高强度的优异性能，使桥梁构件的承载力在通过碳纤维材料进行加固补强时，得到了充分的提高，进而使桥梁得到了充分的加固。其次，由于与酸碱盐等物质不易发生化学反应， 纤维材料具有极佳的耐腐蚀性。碳纤维材料所独具的优势和特点就是极其稳定的化学性质，持久性和耐腐蚀性是经过碳纤维材料加固补强后建筑物新具有的特 点 再次，构件的体积和自重不会因为碳纤维材料的加固补强而增加。建筑物的质量在经过质量很轻的碳纤维加固后不会有明显增加，自身的承载力也不会被减弱，同时建筑物的使用空间也不会受到影响。同时，碳纤维材料对桥梁的加固补强施工更为便利。由于质量较轻的特点，碳纤维材料的施工过程完全不需要大型机械，具有较高的工作效率、较小的占用空间及简单方便的操作程序。最后，碳纤维材料具有极好的耐寒耐热性，在-55℃~84℃之间复合材料不会降低其强度，混凝土补强试件经历51℃~-19℃，经过3小时内循环浸渍10次，不会降低其抗弯曲强度；耐酸、耐碱性，3个月浸渍在10%硫酸液或300个小时浸泡在41℃的氢氧化钙饱和盐水中，其强度均不会降低；极强的耐水性，搭接强度和抗拉强度即使在72℃的水中浸渍30天仍不会降低。
桥梁维修加固中对于碳纤维的应用
碳纤维质轻高强、耐腐蚀、抗老化，有着优异的力学性能。用其加固补强混凝土结构施工简单便捷，在桥梁维修加固中得到广泛的应用。
一、碳纤维材料特性
碳纤维增强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的，其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时，将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用极少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起，形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度标准值应大于3000Mpa，弹性模量大于2.1×l05MPa.综合材料的物理、力学特性分析，要想度地发挥材料自身的优势，适宜将C（RP材料作为桥梁结构的受拉或预应力受弯构件，特别适用于纯受拉构件，工程实践也证明了这一点。目前，用于桥梁加固的碳纤维材料主要是承受拉应力，约束裂缝的开展。
二、在桥梁加固工程的应用
1、工程概况
G325广南线那蒙大桥旧桥为T形钢筋混凝土梁桥，大桥全长240.40m，桥面宽为12.50m，该桥上构为10*22.20m（钢筋混凝土T梁）+10.00m（空心板梁），支座为板式橡胶支座。下部结构采用双柱式墩，重力式桥台和双柱式桥墩。伸缩缝为异型钢伸缩缝，栏杆为钢筋混凝土栏杆。
（1）病害特征：T型梁腹板底面横向裂缝、腹板侧面竖向裂缝、斜向裂缝；底部钢筋锈蚀，混凝土保护层开裂剥落。
（2）病害成因剖析：T梁裂缝主要由外荷载引起的结构性（受力裂缝）。底部钢筋锈蚀，混凝土保护层开裂剥落主要是由于砼施工质量造成的，砼破坏处显示砼粗集料为卵石且质量欠佳导致砼与钢筋粘结不够密实。因为有存在上述缘由的可能，加之大桥地处海洋性气候中，愈发加快了病害的程度。
（3）维修的必要性。因为大桥地处滨海，属海洋性气候，空气中具有腐蚀性的盐分较重，大气中的腐蚀介质随水分一同顺显露钢筋进入而使主筋外表的钝化层保护效果损失，构成主筋大面积锈蚀。钢筋的锈蚀产物的体积比原金属体积增大2～4倍，由此而发生的铁锈胀大对钢筋外的混凝土保护层的辐射压力远远大于混凝土的抗拉极限强度，使混凝土保护层沿着锈蚀的钢筋构成顺筋裂缝，这种顺筋裂缝进一步成为腐蚀介质进入到主筋的通道，加快了主筋的腐蚀。
另一方面，钢筋在顺筋裂缝中的锈蚀速度往往要比显露状况更快，当混凝土外表的裂缝伸展到一定程度，主筋外的混凝土保护层则开端脱落，最终使T梁布局损失承载功能。
为了保证大桥使用寿命不受到影响，有必要对现已锈蚀的显露钢筋进行除锈并防腐处治；同时，对厚度不够的混凝土维护层选用化学防腐的办法进行防护，以保证构件的正常承载。
碳纤维片材加固桥梁的方法
通过碳纤维片材的粘贴加固桥梁时，首先需要再需要加固的混凝土表面上涂刷较薄的底层涂料，这样可以使胶接性能及混凝土表面强度同时得到提高和强化，从而使碳纤维片与混凝土之间的粘结性得到提高。找平工作应在底层涂料干燥后用找平材料进行，良好的触变性能和施工性能是找平材料的特点，只有紧密接触的混凝土表面与碳纤维材料，才能使补强效果达到预期。在处理后的混凝土表面粘贴碳纤维材料时，粘合剂应选用环氧树脂，这样可在一定范围内控制其粘度。之后沿顺纤维方向使用专用滚筒进行多次滚压，使碳纤维布被浸渍树脂完全浸透，气泡被挤除，注意碳纤维布在被滚压时不得造成损伤。对粘贴质量的检查方法，可以通过对碳纤维片材表面进行手压，或是用小锤轻轻敲击等。弯折碳纤维片材的现象在施工时应尽量避免。
碳纤维棒材加固桥梁的方法
由于自身所具备的特性，碳纤维棒材在加固桥梁时的作用主要体现为：补强正截面承载力时，比较适宜的采用方式是植筋方法，先适当处理抗弯能力无法满足需求的正截面，之后进行加固；补强截面承剪和斜截面抗弯时，同样采用植筋方式进行，在梁体内和梁的侧表面应力迹线一致处，凿出沟槽，将碳纤维棒材放入其中，封闭材料为环氧树脂混凝土。
