1.前言

橋梁建筑是世界建筑史上重要的組成部分，在我國已有上千年的歷史。從最早的木橋、石橋、鋼橋到現(xiàn)代的鋼筋混凝土橋梁，橋梁材質(zhì)的變化可以說是順應(yīng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。然而由于交通車輛的大量增多，混凝土橋梁路面建筑的問題也日益突出，例如路面寬度已不適應(yīng)交通量，橋梁的老化問題，荷載量問題，橋面的坑洼、變形、腐蝕問題等。如此種種都給建筑工作者帶來了解決問題的契機(jī)。因此尋求一種施工簡便，加固效果顯著的方法已勢在必行。

混凝土橋梁加固方法傳統(tǒng)的有：粘鋼加固、化學(xué)灌漿加固、外包鋼加固、體外預(yù)應(yīng)力、套箍加固、焊接補(bǔ)筋加固、植筋加固、型鋼加固、、加大截面法加固、增設(shè)支點(diǎn)法加固等。然而目前最熱門也是最有效，從施工難易程度、美觀性、材料特性各方面考慮都是最具性價(jià)比的加固方法是纖維加固法。

碳纖維具備許多優(yōu)異性能，高強(qiáng)度和高模量，質(zhì)輕，無蠕變，耐疲勞性，耐化學(xué)腐蝕，非氧化環(huán)境下耐超高溫，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，比性能高，熱膨脹系數(shù)小，X 射線透過性好，電磁屏蔽性好等。恰是由于碳纖維具有如此優(yōu)秀的性能，其已從軍工領(lǐng)域逐步擴(kuò)大到民用領(lǐng)域，成為增強(qiáng)材料遍及于建筑、電子、航空、航天、汽車、體育器材等多個(gè)領(lǐng)域。近幾年，對(duì)碳纖維網(wǎng)格在加固領(lǐng)域的應(yīng)用研究逐漸成熟，碳纖維網(wǎng)格布不僅可以提高建筑物的穩(wěn)定性和牢固性，而且建筑領(lǐng)域是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。

 

2.碳纖維介紹

碳纖維是含碳量高于90％的無機(jī)高分子纖維 。其中含碳量高于99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復(fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。

碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。

碳纖維的抗拉強(qiáng)度為2500~6000Mpa，比玄武巖纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維都要高，彈性模量也優(yōu)于其他纖維。

性能	玄武巖纖維	聚丙烯纖維	S玻纖	芳綸纖維	碳纖維
抗拉強(qiáng)度（MPA）	3000~4800	410~800	4020~4650	2900~3400	2500~6000
彈性模量（GPA）	95~110	4.2~6.0	88~91	70~140	230~600
斷裂伸長率（%）	1.5~3.2	4.7	5.3	2.8~3.6	1.5~2.0

3．碳纖維網(wǎng)格加固施工方法

碳纖維網(wǎng)格加固是使用碳纖維網(wǎng)格和配套噴發(fā)聚合物砂漿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的辦法。碳纖維網(wǎng)格是以碳纖維為原料，通過先進(jìn)的經(jīng)編工藝制成網(wǎng)狀基材，織造成的碳纖維網(wǎng)格浸漬于耐腐蝕性的樹脂中，經(jīng)多道涂層工藝，烘干形成的網(wǎng)格狀的整體。具有經(jīng)、緯雙向很高的抗拉強(qiáng)度，并具有耐腐蝕、耐高溫、抗老化、施工便利、能夠用于惡略環(huán)境的施工等優(yōu)良特性。濕法噴發(fā)聚合物砂漿：由特種水泥及其他多種添加劑組成。具有快凝、抗擾動(dòng)、粘接強(qiáng)度高、無縮短、抗裂性能高等特色，且砂漿中的活性成分與碳纖維網(wǎng)格涂層具有匹配性。碳纖維網(wǎng)格與濕法噴發(fā)聚合物砂漿一同使用，確保碳纖維網(wǎng)格與砂漿之間有滿足的握裹力和錨固力，具有耐火性好、抗剝離性好、耐久性強(qiáng)、加固作用顯著等長處。使用范疇：在國外，碳纖維網(wǎng)格廣泛使用于隧道加固，橋梁加固，工民建加固，水利加固（堤堰的軟基增強(qiáng)），市政加固（道路的軟基增強(qiáng)）等范疇。在國內(nèi)，碳纖維網(wǎng)格的使用規(guī)模也在逐步擴(kuò)展。

碳纖維網(wǎng)格加固辦法具體步驟如下：準(zhǔn)備濕法施工機(jī)械；原始混泥土底層處理；濕法噴發(fā)聚合物砂漿的拌制；第一層砂漿噴發(fā)；碳纖維網(wǎng)格裁剪；碳纖維網(wǎng)格的鋪設(shè)；碳纖維網(wǎng)格臨時(shí)固定；碳纖維網(wǎng)格鋪設(shè)在砂漿層中；第二層砂漿噴發(fā)；養(yǎng)護(hù)。該碳纖維網(wǎng)格加固辦法工藝簡略，其具有以下特色：施工簡略、快捷便利：施工前底層無需整平修正作業(yè)，施工速度快；抗裂作用好：合適于結(jié)構(gòu)裂縫操控加固；耐久性好：碳纖維為惰性資料，因而不會(huì)發(fā)生腐蝕，且對(duì)原有鋼筋起到堿性維護(hù)的作用，使得其更便于推廣。

4．總結(jié)

碳纖維網(wǎng)格比一般纖維網(wǎng)格性能能更加優(yōu)越，具有高模量、高強(qiáng)度、抗老化、抗腐蝕及可預(yù)設(shè)計(jì)等多種性能，是加固領(lǐng)域一種新的加固材料選擇。使用碳纖維網(wǎng)格布加固，減少施工工程量，能加快施工進(jìn)度，縮短工期，降低日常維修費(fèi)用，可延長加固橋梁的使用壽命。