粘贴纤维复合材料加固旧桥施工工法

程依祖

（杭州市交通工程集团有限公司、上海建工海外事业部）

1、前言：

我国现有大、中型钢筋混凝土桥梁总计有数十万座，在二、三十年以前修建的桥梁也有十多万座，由于当时设计荷载和建设标准较低造成的历史遗留问题，同时，随着我国经济和交通事业的飞速发展，现有桥梁中相当一部分桥梁已经不能满足承载能力和使用性能上的现行要求，只能实行限载通行或禁止载货车辆通行。所以，对部分旧桥通过结构加固、补强方法来提高其原有的承载能力。另外，由于设计、施工质量缺陷和车辆严重超载以及材料腐蚀、老化等原因造成部分桥梁安全性降低及耐久性不足。虽然，已经有一部分旧桥得到了加固补强，但仍有很大一部分仍在“带病”使用。由于，我国的经济状况不可能投入大规模资金对旧桥梁进行拆除重建，因此，必须通过结构加固、补强的办法对旧桥进行改造，使其满足功能要求和保证使用安全性及耐久性。

我国已经积累了丰富的旧桥加固经验，大致有以下几种方法，加大截面法（缺点：湿作业、施工工期长）预应力加固法（缺点：施工技术要求高）、外包型钢加固法（缺点：需大型机械加工设备）、粘贴钢板加固法（缺点：施工质量难保证，需机械加工设备）、粘贴纤维复合材料加固法等。

2、纤维复合材料加固工艺特点：

2.1、材料特性：纤维复合材料具有高抗拉强度，高弹性模量，具有优良的耐腐蚀性，有良好的浸透性和均匀度。其技术指标见下表：

类别 项目 抗拉强度标准值 Ffk（MPa） 受拉弹性模量E1（MPa） 伸长率（%） ≥1.7 ≥1.5 ≥1.7 ≥1.5 ≥2.4×10 5单向织物（布）（碳纤维复合材料） 高强度Ⅰ级 ≥3400 高强度Ⅱ级 ≥3000 条形板（碳纤维复合材料） 高强度Ⅰ级 ≥2400 高强度Ⅱ级 ≥2000 ≥2.1×10 5≥1.6×10 5≥1.4×10 52.2、纤维复合材料加固修复混凝土结构技术的优点

2.2.1、高强高效。由于纤维复合材料具有优异的化学、物理力学性能，在加

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固修复混凝土结构中充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高桥梁及构件的承载力和延性，改善构件的受力性能，达到高效加固修补的目的，尤其用纤维复合材料加固混凝土柱不仅能提高承载力，并能提高混凝土柱的延性，所以在地震活动较频繁地区对桥梁墩台进行加固时，它更具优势。

2.2.2、具有良好的耐腐蚀性能和耐久性能。纤维复合材料的化学性质稳定，不与酸、碱及盐等化学物质发生反应，可以抗拒常遇的各种酸、碱及盐的腐蚀及能阻止有害介质侵蚀。所以用纤维复合材料加固的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀和耐久性，特别是在腐蚀环境下进行加固更有优势，它不同粘钢加固法所需要的定期防锈维护，可节省大量维修费用。

2.2.3、不增加构件的自重和体积。纤维复合材料的质量轻且薄，粘贴后每平方米重量（包括粘结胶）小于1公斤（0.01kn/m2），单层粘贴厚度只有1.0mm左右，经加固后的构件，基本上不增加结构的自重和尺寸，不减少建筑的使用空间，这对于有通水、通航要求的旧桥加固特别重要。

2.2.4、纤维复合材料加固修补钢筋混凝土结构可广泛适用于各种结构类型（如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等）纤维复合材料布是一种柔性材料，可任意裁剪，可弯曲缠绕成型，各种结构形状（矩形、圆形、曲面结构等）、各种结构部位（梁、板、柱、节点、拱、壳等）。这种不改变结构形状、不影响结构外观的加固修补方法是任何其他结构加固方法所不可比拟的。尤其对于大型桥梁的桥墩、桥板等结构，更具有优越性，而粘贴纤维复合材料加固技术能顺利解决。

2.2.5、施工便捷且施工工效高。纤维复合材料用于加固钢筋混凝土桥梁，在施工时没有湿作业，不需要大型施工机械设备，施工占用场地少，所以工效极高。

2.2.6、施工质量有保证。由于纤维复合材料固化前是柔软的，即使被加固的结构表面不是非常平整，也可以保证有效粘贴率近100%，即使在粘贴固化后发现局部有气泡，也很易于修补，只要用粘结剂注射入气泡中将空气赶走就可以了，而粘钢板则很难达到有效粘贴面为100%。

3、适用范围： 3.1建筑工程专业领域

◆工业、民用建筑工程专业：钢筋砼结构梁、柱、面板，屋架及钢筋砼墙、砖

砌墙体等。

◆桥梁、市政建筑工程专业：T型梁、板梁、箱梁及桥墩（台），横梁、钢筋

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砼结构弦杆、斜撑、拱脚（肋）等。

◆隧道、港口、水利等建筑工程专业的钢筋砼结构的构造物，砼、钢筋砼坝体、

壳体、筒体等。

3.2建筑构造物缺陷加固、补强范围

◆建筑构造物使用荷载增加的加固、补强及抗震加固处理。 ◆建筑构造物的使用功能改变和改造的加固、补强。 ◆建筑构造物局部受损和缺陷的修复、加固和补强处理。 ◆砼强度等级低于设计要求加固、补强。

◆钢筋砼、砼、砖体等建筑的裂缝修复和材料老化加固、补强。

◆受盐腐蚀的工业、民用建筑、桥梁、水工构造物的防腐保护和加固处理。

4、工艺原理

纤维复合材料由环氧树脂预浸成复合增强材料（单向连续纤维）具有高强度、高弹性模量，重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十几倍，弹性模量亦高于普通钢筋的弹性模量。同时，采用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝运动方向，粘贴于被补强的建筑构造物上，形成一个新的复合体，使粘贴纤维复合材料和原有钢筋砼共同受力，共同工作，从而大大增强了复合体的结构的抗裂、抗弯和抗剪性能以及防震、防腐的能力，达到了对结构物的加固和补强目的，使原建筑构造物使用的安全性、耐久性得以保证。

5、施工工艺及操作要点 5.1、施工工艺流程 施工准备 配制底胶 配制修补胶 配制结构胶粘剂 胶粘剂储存、自检、供应系统 有涂底胶 涂刷底胶 修整原构件 界面处理 免底涂胶 修补找平 5.2操作要点 刷胶、粘贴 纤维材料及养护 施工质量检验 防护面层施工 3

5.2.1、施工准备

现场检测建筑构造物裂缝，缺损状况及了解施工作业环境。落实施工机械、材料、劳动力组织及施工安全措施。

5.2.2、混凝土表面处理

（1）采用喷砂或砂轮打磨混凝土表面对其进行处理，将混凝土表面的残缺、疏松及破损部分铲除干净，同时，将油脂及附着杂物清除干净。

（2）用高压空气清除打磨时产生的尘土，如采用清水冲洗干净后，需待充分干燥后才能施工。对经过剔凿，清理和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原。

（3）对外露钢筋和生锈部分，涂刷防锈剂并进行修补，对有裂缝进行封闭处理，缝宽小于0.1mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷封闭，缝宽大于0.1mm的裂缝采用环氧树脂压力灌注封闭。

（4）对粘贴纤维复合材料处混凝土表面凸出和不平整部分采用打磨凿除和打磨平整且清洗干净、干燥。

5.2.3、补修工序

（1）确认材料的数量并按照设计要求尺寸裁切。

（2）涂刷底层环氧树脂（底胶），其作用是保证纤维复合材料与混凝土构件有足够的粘结，使之共同工作，涂刷时应该均匀，全面，避免厚度不一和局部漏刷。

（3）粘贴纤维复合材料：用浸润环氧树脂（面胶）把纤维复合材料粘贴平顺紧密，可采用专用工具，沿着纤维复合材料方向在其表面滚压多次，挤出其中的气泡且使用树脂渗进入纤维复合材料中。如为多层粘贴则重复前面步骤。保证纤维复合材料与原结构物紧密、牢固形成整体而共同工作。

5.2.4、施工质量管理及检验

（1）按照国家现行规范和生产厂家的产品质量检查表对质量进行确认。 （2）纤维复合材料的抗拉强度，弹性模量须符合设计要求和产品标准。 （3）粘结剂要有足够的粘结性能，施工过程中各部份使用环氧树脂胶结料的种类、规格、型号。应根据施工时的温度、湿度进行选择，并正确掌握主剂和固化的配比，使环氧树脂胶结渗透性，粘稠度，固结速度等方面满足不同季节施工的需要。

（4）粘结树脂的主剂，固化剂应按规定比例称量准确，装入容器搅拌均匀，

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