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环氧浸渍碳纤维加固桥梁技术宜推广

 

    针对我国公路混凝土桥梁在超负荷的压力下,出现隐患的现状,专家建议我国推广碳纤维增强复合材料加固桥梁技术,这些混凝土桥梁绝大部分可以通过加固改造就能提高或改善结构受力性能,重新投入使用。

  由于自然环境各种因素的影响、施工质量和实际交通组成变化及超载车辆的作用,已建的混凝土桥梁结构可能会出现承载能力不足、混凝土表面裂缝等问题。粘贴钢板法是公路混凝土桥梁常用的加固方法,一般是采用环氧树脂或专门结构胶将钢板直接粘贴在混凝土构件表面,使之与构件形成受力整体。土木工程中的新技术往往来自新材料的应用,自上世纪70年代末初期,欧洲进行纤维增强复合材料(FRP)在土木工程应用研究以来,具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程,形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术,其中碳纤维增强复合材料(CFRP)应用更多。粘贴碳纤维片材加固混凝土桥梁技术在欧洲、美国、加拿大和日本已经广泛应用并且进行了深入的研究,我国在这方面的工程实践是在20世纪90年代中期才开始,目前使用尚不广泛。

  碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维,单向排列成束,用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布,统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面,树脂固化后与原构件形成新的受力复合体并共同工作,从而起到加固作用。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键,因此树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言,环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义,因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料,在混凝土施工表面温度(10~40)摄氏度时,粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上,但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上,专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土桥梁的加固工作。

  粘贴碳纤维片材加固混凝土桥梁在我国还是新技术,但实践证明粘贴加固法可成为公路桥梁快速加固方法,适合公路桥梁加固期间尽量不影响桥梁正常营运的要求。特别是从材料特性看,碳纤维片材轻、现场粘贴无需重型设备、施工便利,便于桥下的高空作业,可在公路桥梁上推广应用。对于公路旧混凝土桥梁的加固方法,在工程上应用效果较好的是综合法,即以某种加固方法为主辅以其它方法,目前粘贴碳纤维片材加固方法往往辅以裂缝灌浆、裂缝封闭等方法。我国目前在工程中采用的碳纤维片材材料及配套树脂类粘结材料,是以国外进口材料为主,国产产品较少,且产品的匀质性及低树脂含量等技术指标上还有差距。由于进口的材料单价就显高,往往影响技术的经济决策,因此除了应尽快采取先进技术及措施使国产产品提高质量外,在碳纤维片材加固技术应用中,应当更多从加固效果,耐久方面来考虑桥梁加固后正常运营效益与经济性。

  专家强调,在国外先进国家的科学研究工程实践基础上,要结合我国公路桥的加固维修特点与经验,尽快编制碳纤维片材加固技术的指南,以指导工程应用。同时碳纤维片材加固补强公路混凝土桥梁作为粘贴加固新技术,需要结合我国的工程特点进行深入研究和不断提高,才能使使我国公路桥梁加固维修技术达到新的水平。


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