橋梁裂縫修補碳纖維加固混凝土技術
在碳纖維加固砼梁的實際工程施工中，操作是非常關鍵的，施工技術的與否關系著加固效果。同時，施工中對界面的處理對于剝離問題也起著重要影響。
　　1 界面處理方法
　　1.1界面對加固效果的影響
　　對表面不平整砼，應用找平材料將缺陷部位填補平整，待找平材料表面干燥及具有強度，在進行進一步施工，使被加固砼露出受力較好界面。混凝土表面如出現剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予以剔除，對較大面積的劣化層，在易除后應用聚合物水泥砂漿進行修復。裂縫部位，如有必要應行封閉處理。用混凝土角向磨光機、砂輪（砂紙）等工具，去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質，還需使用壓縮空氣將砼表面浮塵清除干凈，構件粘貼面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀。對砼表面存在裂縫，按設計要求對裂縫進行灌高強砂漿或封閉處理，待灌漿達到一定強度后在粘貼碳纖維布。
　　注意事項：
　　①表面強度的影響。暴露在空氣中的金屬表面，因氧化作用而形成的氧化鐵等氧化物，結構比較疏松，粘結后容易剝落。混凝土表面因碳化作用，會在表面形成疏松粉層，導致粘結效果明顯下降。因此碳纖維加固時須清除不利于粘結的疏松表面和粉層（如混凝土表面的碳化層清除干凈），才能獲得良好的粘結效果。
　　②表面清潔度的影響。被粘構件表面因在制造、加工、運輸、安裝和使用等過程中，表面不同程度地吸附了一層污染物。這些劣根性污染物內聚強度小，膠粘劑不易完全浸潤，粘結性能明顯下降。為加固效果，應將被粘構件表面擦拭干凈。檢查表面清潔度的簡便方法是觀察水滴在表面上浸潤和擴散的情況。干凈的表面水滴應迅速而完全展開，并在表面形成一連續不破裂的水臘，這種方法通常稱為水膜法。
　　③表面粗糙度的影響。被粘構件表面具有一定的粗糙度，能提高粘結性能，這是因為粗糙表面能夠增大有效粘結面積，且有利于機械嚙合作用。但表面過于粗糙，其高點的接觸會造成膠層厚薄不均，且容易存在氣泡而影響粘劑的浸潤，反而會降低粘結性能。不同的膠粘劑對被粘構件表面粗糙度有不同的要求，一般以加工精度表示。
　　經過以往的試驗分析可以知道，經過表面粗糙處理的粘結界面，其剪切強度能比未任何處理的粘結性能要高。但于過分粗糙反而會降低其粘結性能，過分粗糙會增加混凝土表面不規整性，出現“欠膠”現象，導致粘結界面具有不連續性和力集中點，使界面提前破壞。
　　1.2界面處理方法
　　界面的處理在碳纖維加固鋼筋混凝土施工中是非常重要的一環。施工中應當給予足夠的重視，一般的表面處理方法如下。
　　①表面處理應達到三個目的：確保結構本體與碳纖維布牢固粘結；除銹、去污、凈化處理混凝土表面的老化部位；利用結構膠修補裂縫、填補孔洞、調整高差，削除尖角，碳纖維布粘結在可靠的基礎上。
　　②鋼筋露出部位須做防銹處理，如損傷程度嚴重，應采取措施補救。
　　③裂縫修補。若裂縫在5mm以上，采用高強水泥砂漿灌注；裂縫寬度大于0.2mm以上、小于5mm，采用化學裂縫灌注膠灌注裂縫，以低壓慢注射為主，固化后打磨修飾平坦；裂縫寬度小于0.2mm，采用封縫膠表面封閉。
　　④斷面修補，被粘混凝土面如有缺陷、孔洞或蜂窩麻面，應采用修補膠修補：1）缺陷或孔洞修補。原結構施工中或后期運行中使結構產生缺角、孔洞、蜂窩麻面，用修補膠修補。2）高差調整。由于橫板錯位產生混凝土表面高低差，亦要粘貼纖維前修復，大面積用高強砂漿，局部位置用修補膠。
　　⑤表面污垢后碳化處理，處理成平坦規整、無松動、無脆弱碎塊及無污物的表面，以盤式打磨機、噴砂、高壓水沖洗等方法，不可因研磨產生尖銳的端部及棱角，油脂類污物用中性洗滌劑脫脂，用高壓氣槍消除灰塵，粘結碳纖維布前混凝土表面充分干燥。
　　1.3其他界面處理方法
　　對混凝土表面可以添加界面處理劑來對混凝土表面進行處理，粘貼法是通過粘貼界面傳遞應力，使外貼材料與原結構形成整體，有效承載。通常情況下粘貼界面主要是通過剪切方式進行應力傳遞，因此粘貼加固混凝土結構的關鍵問題是粘接界面的抗剪強度。從受彎構件外貼纖維加固的大量文獻中可見，構件在極限荷載作用下幾乎均為界面受剪破壞。以往的試驗研究表明，用不同的表面處理劑涂覆混凝土表面時，粘結界面的抗剪強度是有差別的。
　　通過以往的度驗研究可以得到，通過適當的界面劑對混凝土表面進行處理，可使加固的粘接界面抗剪強度大大提高。用偶聯劑配制的界面劑涂覆混凝土表面效果為佳；偶聯劑具有很強的選擇性，其選用可根據化學結構定性地作出判斷。酸性介質處理混凝土表面導致粘接強度下降；堿性介質使粘接強度的下降相對較小。涂覆底膠作為界面劑并不一定能使粘接強度得到改善。
　　2 中國施工技術
　　2.1 混凝土基底處理 hengshuijucheng
　　采用粘結碳纖維補強加固砼構筑物，對施工技術的要求特別嚴格。因為粘結的碳纖維與被加固物體緊密聯結，共同承受荷載共同變形。粘結的碳纖維要有良好的粘結基礎，才能起到傳遞變形和承受應力的作用。
　　①裂縫處理。寬度小于0. 2mm的裂縫，用環氧樹脂進行表面涂抹封閉；大于0. 2mm的裂縫用環氧樹脂灌縫。
　　②將混凝土構件表面的殘缺、破損部分清除干凈，使其表面平整。
　　③檢查外露鋼筋是否銹蝕。如有銹蝕，需進行必要處理。
　　④對經剔鑿、清除和露筋的構件殘缺部分，用環氧砂漿進行修補、復原，達到表面平整。
　　⑤將構件表面凸出部分(混凝土構件交接部位、模板的段差等)打磨平整，修復后的段差要盡量平順:棱角的部位，用磨光機磨成圓角，圓角半徑須≥30mm。
　　⑥結構或構件表面打磨后，用吹風機將表面灰塵和雜物清理掉，或用水及酒精清洗，并使表面充分干燥。
　　2.2涂底層涂料
　　基底樹脂作用主要是加強碳纖維布和砼表面粘結力，施工時可用滾筒刷均勻涂抹于砼表面。按一定比例將主劑和固化劑先后置于容器中，用低速旋轉的方法攪拌均勻，根據現場實際氣溫決定用量，并嚴格控制使用時間。試驗中所用底膠與底膠固化劑的比例可調為100:12。然后用滾桶刷或毛刷將膠均勻地涂抹于混凝土構件表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后（固化時間視現場化后，用手指角感干燥為宜，一般不小于2小時），再進行下一道工序。底膠固化后，若表面有凸起部分，用磨光機或砂紙打磨平整。
　　2.3用環氧膩子進行殘缺修補
　　①構件表面凹陷部位應用環氧膩子填平，并修復至表面平推、順滑。
　　②內角(段差、起拱等)要用環氧膩子填補，使之平順。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。
　　2.4粘貼碳纖維片
　　將調制的樹脂均勻涂抹于構件表面要粘貼的部位，膠層厚度應滿足設計要求，并且涂抹樹脂后，應在規定時間內，按照設計要求尺寸裁剪好的碳纖維布粘貼到位，用特制的滾筒沿碳纖維布受力方向多次滾壓擠出氣泡，使碳纖維布與砼表面緊密粘結，共同受力和變形。當碳纖維布粘貼層多于一層時，重復處理表面及擠出氣泡，后，在碳纖維布表面再涂抹一層粘接劑，并覆蓋塑料薄膜。
　　按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布，按一定比例配置、攪拌粘貼膠料，試驗中所用粘貼膠與粘貼膠固化劑的比例可調為100:40。然后用毛刷均勻涂抹于所粘貼部位，在搭接、拐角部位適當多涂抹一些，隨即指導裁剪好的碳纖維布粘貼在設計部位，然后用特制光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面，以去除氣泡，使碳纖維布充分浸潤膠料。碳纖維布粘貼后，為樹脂的充分滲浸，應至少放置30min以上，此期間若發生浮起、錯位等現象，需進行處理。多層粘貼應重復以上步驟，待纖表面指觸感干燥為宜，方可進行下一層碳纖維布的粘貼。在外一層碳纖維布的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料。
　　2.5養護
　　①碳纖維片施工后，應進行養護，養護期間的溫度不低于環氧樹脂的允許使用溫度。
　　②養護期一般在1-2周內。
　　③對于有風吹、雨淋或有可能人為擾動的地方應進行遮擋封閉養護。
　　2.6表面涂裝
　　覆蓋完成8小時后，去除塑料薄膜，在碳纖維布表面涂抹基底樹脂，待干燥后，外涂水泥砂漿處理成面層。對于有外觀裝飾要求的結構或構件，可在粘貼后的碳纖維表面涂刷基于環氧基底的涂料或噴茍琳灰后涂刷常規涂料。
　　2.7施工注意事項
　　對擬加固構件的砼表面確定如何進行處理，配齊使用材料，準備好基底樹脂，滿足要求設計的碳纖維布，研究如何進行養護，分析節點情況，及確定如何進行錨固等。
　　①主要材料的準備
　　加固所有粘結劑是大筑建筑結構碳纖維膠粘劑，包括底膠、找平膠和面膠，所用碳纖維布為比較的碳纖維布有限公司提供的合格的規格為300克的碳纖維布。
　　②輔助工具及材料的準備
　　角向磨光機、砂紙、剪子、臺秤、灰刀、自制滾子、丙酮。
　　③氣溫在5℃以下、相對濕度RH>85%、混凝土表面含水率在8%以上、有結露的可能時，無有效措施不得施工。
　　④由于碳纖維片為電的良導體，應使其遠離電源。
　　⑤施工用各種樹脂遠離明火，并避免陽光直射。
　　⑥施工及檢查人員應穿防護工作服，配戴口罩、手套、防護眼鏡等防護用具。
　　⑦施工現場通風狀況良好。
　　⑧當樹脂粘附在皮膚上時，應立即用肥皂水沖洗，濺入眼內用清水清洗或及時就醫。

查看全部介紹