專利名稱:一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于：包括結(jié)構(gòu)件和包覆于所述結(jié)構(gòu)件外表面的碳纖維條帶，所述碳纖維條帶螺旋纏繞緊壓于所述結(jié)構(gòu)件的外表面上。本實用新型通過采用碳纖維條帶包覆結(jié)構(gòu)件起到加固結(jié)構(gòu)件的目的，將碳纖維條帶的首端和尾端分別進行壓入纏繞和纏結(jié)處理，實現(xiàn)自鎖錨固的目的，無需采用可燃易燃的膠粘劑作為連結(jié)，使碳纖維條帶在高溫破壞下，依然能對結(jié)構(gòu)件具有較好的約束作用，并且由于碳纖維條帶與結(jié)構(gòu)件之間非永久性粘結(jié)，可拆卸后重新使用，節(jié)省了材料的投入成本，具有耐高溫、使用壽命長和綠色環(huán)保的有益效果。
【專利說明】
一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于建筑技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀我國建筑行業(yè)隨經(jīng)濟利好而大規(guī)模發(fā)展至今，大批房屋已接近設(shè)計使用年限，同時由于以往設(shè)計、施工技術(shù)的不完善，經(jīng)濟、監(jiān)管水平存在不足等問題，致使我國目前大量的房屋建筑可能面臨嚴重的質(zhì)量安全問題。全部推倒重建的措施，不僅有悖于社會可持續(xù)發(fā)展需求，以及節(jié)約型環(huán)保理念，也不利于我國現(xiàn)代化建設(shè)的需要。
[0003]纖維增強復合材料(Fibre-ReinforcedPolymer composites，簡稱FRP)由于具有高強、輕質(zhì)、抗疲勞性能好、可設(shè)計性強、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定，常溫下耐腐性高等特點，在建筑結(jié)構(gòu)加固中應用日益廣泛。其中，加固應用最廣的是具有很高強度的碳纖維增強復合材料(Carbon Fibre-Reinforced Polymer composites，簡稱CFRP)，其由碳纖維及一定比例的配套樹脂基體制成。
[0004]目前，碳纖維加固建筑結(jié)構(gòu)的方法通常是，使用樹脂等膠粘材料浸潤碳纖維后，再建筑結(jié)構(gòu)膠等膠粘材料將其粘貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固補強，或制作出新的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。其中，環(huán)氧樹脂是最常用的一種纖維基體材料和膠粘劑，目前用碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法大多采用此材料粘結(jié)。環(huán)氧樹脂屬于環(huán)氧類有機物，如果遇到火災等高溫情況，在溫度高于其玻璃化溫度時，膠粘劑發(fā)生分解或軟化，其粘結(jié)強度、抗拉強度、拉伸抗剪強度均急劇降低，嚴重削弱其傳遞纖維間剪力和防止纖維屈曲的能力，造成CFRP材料強度與剛度的降低，同時使CFRP材料與混凝土之間粘結(jié)力減弱，導致CFRP材料剝落而退出工作，最終使結(jié)構(gòu)破壞。研究表明，當溫度超過120 °C時，膠粘劑抗剪強度比常溫時削弱80%，難以保證碳纖維與混凝土的共同工作及纖維絲之間的協(xié)同工作，嚴重影響約束效果。另外，使用環(huán)氧樹脂的還有一個明顯的缺點，此材料具有易燃性，如果在沒有任何保護措施而完全暴露在熱空氣的環(huán)境中，當溫度達到450°C時，環(huán)氧樹脂會開始燃燒，同時釋放出黑煙和有毒氣體，產(chǎn)生二次污染。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是為了解決在碳纖維加固結(jié)構(gòu)件中，粘結(jié)碳纖維與結(jié)構(gòu)件的膠粘劑及纖維基體材料在火災等高溫作用下失效，容易造成結(jié)構(gòu)承載力而影響結(jié)構(gòu)耐久性的問題，提供一種耐高溫、使用壽命長且綠色環(huán)保的碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案達到:
[0007]—種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:包括結(jié)構(gòu)件和包覆于所述結(jié)構(gòu)件外表面的碳纖維條帶，所述碳纖維條帶螺旋纏繞緊壓于所述結(jié)構(gòu)件的外表面上。
[0008]作為一種優(yōu)選的方案，所述碳纖維條帶的首端纏繞重疊有不少于3圈。
[0009]作為一種優(yōu)選的方案，所述碳纖維條帶的尾端穿過不少于5圈所述碳纖維條帶，形成纏結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0010]作為一種優(yōu)選的方案，所述碳纖維條帶尾端每穿過一圈所述碳纖維條帶后，所述碳纖維條帶纏繞一圈到結(jié)構(gòu)件上。
[0011]作為一種優(yōu)選的方案，所述碳纖維條帶的徑向與水平面的夾角不大于10度。
[0012]作為一種優(yōu)選的方案，所述碳纖維條帶包括第一碳纖維條帶和與第一碳纖維條帶的尾端相連接的第二碳纖維條帶，所述第一碳纖維條帶的尾端和第二碳纖維條帶的首端緊壓入第二碳纖維條帶。
[0013]作為一種優(yōu)選的方案，所述第二碳纖維條帶的首端纏繞重疊有不少于3圈。
[0014]作為一種優(yōu)選的方案，所述第二碳纖維條帶的尾端穿過不少于5圈所述第二碳纖維條帶，形成纏結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0015]作為一種優(yōu)選的方案，所述第二碳纖維條帶尾端每穿過一圈所述第二碳纖維條帶后，所述第二碳纖維條帶纏繞一圈到結(jié)構(gòu)件上。
[0016]作為一種優(yōu)選的方案，所述結(jié)構(gòu)件為梁或柱。
[0017]本實用新型具有如下突出的有益效果:
[0018]1、本實用新型通過采用碳纖維條帶的自鎖固定結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)件進行包覆而起到加固結(jié)構(gòu)件的目的，將碳纖維條帶的首端和尾端分別進行壓入纏繞和纏結(jié)處理，實現(xiàn)自鎖錨固的目的，無需采用可燃易燃的膠粘劑作為連結(jié)，使碳纖維條帶在高溫破壞下，依然能對結(jié)構(gòu)件具有較好的約束作用，解決了粘結(jié)碳纖維與結(jié)構(gòu)件的膠粘劑及纖維基體材料在火災等高溫作用下失效，容易造成結(jié)構(gòu)承載力下降及耐久性減弱的問題。并且由于碳纖維條帶與結(jié)構(gòu)件之間非永久性粘結(jié)，可拆卸后重新使用，節(jié)省了材料的投入成本，具有耐高溫、使用壽命長、綠色環(huán)保和使用方便的特點。
[0019]2、本實用新型在結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時，其向外橫向膨脹，由于結(jié)構(gòu)件內(nèi)部混凝土材料的膨脹變形大于外部碳纖維條帶的變形，外部碳纖維條帶將被繃緊而緊貼結(jié)構(gòu)件，從而起到約束加固結(jié)構(gòu)件的效果。
【附圖說明】

[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是本實用新型一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示，本實施例涉及一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:包括結(jié)構(gòu)件和包覆于所述結(jié)構(gòu)件外表面的碳纖維條帶1，所述碳纖維條帶I螺旋纏繞緊壓于所述結(jié)構(gòu)件的外表面上。所述結(jié)構(gòu)件為梁或柱。
[0026]本實用新型通過采用碳纖維條帶I的自鎖固定結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)件進行包覆而起到加固結(jié)構(gòu)件的目的，無需采用可燃易燃的膠粘劑作為連結(jié)，使碳纖維條帶I在高溫破壞下，碳纖維條帶I依然能對結(jié)構(gòu)件具有較好的約束作用，解決了粘結(jié)碳纖維與結(jié)構(gòu)件的膠粘劑及纖維基體材料在火災等高溫作用下失效，容易造成結(jié)構(gòu)承載力下降及耐久性減弱的問題。并且在結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時，其向外橫向膨脹，由于結(jié)構(gòu)件內(nèi)部混凝土材料的膨脹變形大于外部碳纖維條帶I的變形，外部碳纖維條帶I將被繃緊而緊貼結(jié)構(gòu)件，從而起到約束加固結(jié)構(gòu)件的效果。
[0027]所述碳纖維條帶I的首端11纏繞重疊有不少于3圈，且首端11的傾斜長度不小于100mm，通過將碳纖維條帶I的首端11緊壓在纏繞的碳纖維條帶I的內(nèi)圈上，使得在建筑物結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時，碳纖維條被繃緊而不會產(chǎn)生滑移和松動，保證了碳纖維條帶I的約束效果。
[0028]所述碳纖維條帶I的尾端12穿過不少于5圈所述碳纖維條帶I，形成纏結(jié)結(jié)構(gòu)2。更佳的，所述碳纖維條帶I尾端12每穿過一圈所述碳纖維條帶I后，所述碳纖維條帶I纏繞一圈到結(jié)構(gòu)件上。在碳纖維條帶I完全包覆于結(jié)構(gòu)件上后，為了防止在建筑物結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時碳纖維條帶I產(chǎn)生滑移和松動，通過將碳纖維條帶I的尾端12與多圈碳纖維條帶I進行纏結(jié)，起到緊固碳纖維條帶I的作用。
[0029]在碳纖維條帶I纏繞的過程中，為了使相鄰兩圈碳纖維條帶I之間能相互緊貼到結(jié)構(gòu)件上，且充分發(fā)揮纖維條帶I的單向的環(huán)向抗拉性能。所述碳纖維條帶I的徑向與水平面的夾角不大于10度。
[0030]考慮結(jié)構(gòu)件的施工、搬運和使用心理等問題，所述碳纖維條帶I可浸潤有水泥漿，或水泥砂漿，或環(huán)氧樹脂。
[0031]所述碳纖維條帶I的尾端設(shè)有纏結(jié)，在碳纖維條帶I的尾端出現(xiàn)滑動的情況時，纏結(jié)起到阻擋和定位的作用。
[0032]實施例2
[0033]本實施例是在實施例1的基礎(chǔ)上，如圖2所示，在螺紋纏繞結(jié)構(gòu)件的過程中，當碳纖維條帶I不夠長時，作為對碳纖維條帶I的改進，如圖2所示，所述碳纖維條帶I包括第一碳纖維條帶3和與第一碳纖維條帶3的尾端32相連接的第二碳纖維條帶4，所述第一碳纖維條帶3的尾端32和第二碳纖維條帶4的首端41緊壓入第二碳纖維條帶4。壓入所述第二碳纖維條帶4中的所述第一碳纖維條帶3的尾端32和第二碳纖維條帶4的首端41的長度不小于100mm。
[0034]該結(jié)構(gòu)通過將第一碳纖維條帶3的尾端32先進行纏結(jié)處理，形成第一重緊固結(jié)構(gòu)，然后再將尾端32與第二碳纖維條帶4的首端41搭接，將第一碳纖維條帶3的尾端32緊壓入第二碳纖維條帶4的首端41中，形成第二重緊固結(jié)構(gòu)，最大化保證第一碳纖維條帶3的緊固性，防止在建筑物結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時第一碳纖維條帶3產(chǎn)生滑移和松動，實現(xiàn)兩條碳纖維條帶之間的緊固連接。
[0035]所述第二碳纖維條帶4的首端41纏繞重疊不少于3圈，通過將第二碳纖維條帶4的首端41緊壓在纏繞的第二碳纖維條帶4的內(nèi)圈上，使得在建筑物結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時，第二碳纖維條帶4被繃緊而不會產(chǎn)生滑移和松動，保證了第二碳纖維條帶4的約束效果。
[0036]所述第二碳纖維條帶4的尾端42穿過不少于5圈所述第二碳纖維條帶4，形成纏結(jié)結(jié)構(gòu);更佳的，所述第二碳纖維條帶4尾端42每穿過一圈所述第二碳纖維條帶4后，所述第二碳纖維條帶4纏繞一圈到結(jié)構(gòu)件上。在第二碳纖維條帶4完全包覆于結(jié)構(gòu)件上后，為了防止在建筑物結(jié)構(gòu)件自身受到軸向荷載時第二碳纖維條產(chǎn)生滑移和松動，通過將第二碳纖維條帶4的尾端42與多圈第二碳纖維條帶4進行纏結(jié)，起到緊固第二碳纖維條帶4的作用。
[0037]以上所揭露的僅為本實用新型一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:包括結(jié)構(gòu)件和包覆于所述結(jié)構(gòu)件外表面的碳纖維條帶，所述碳纖維條帶螺旋纏繞緊壓于所述結(jié)構(gòu)件的外表面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述碳纖維條帶的首端纏繞重疊有不少于3圈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述碳纖維條帶的尾端穿過不少于5圈所述碳纖維條帶，形成纏結(jié)結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述碳纖維條帶尾端每穿過一圈所述碳纖維條帶后，所述碳纖維條帶纏繞一圈到結(jié)構(gòu)件上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述碳纖維條帶的徑向與水平面的夾角不大于10度。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述碳纖維條帶包括第一碳纖維條帶和與第一碳纖維條帶的尾端相連接的第二碳纖維條帶，所述第一碳纖維條帶的尾端和第二碳纖維條帶的首端緊壓入第二碳纖維條帶。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述第二碳纖維條帶的首端纏繞重疊有不少于3圈。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述第二碳纖維條帶的尾端穿過不少于5圈所述第二碳纖維條帶，形成纏結(jié)結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求6任一所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述第二碳纖維條帶尾端每穿過一圈所述第二碳纖維條帶后，所述第二碳纖維條帶纏繞一圈到結(jié)構(gòu)件上。10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種碳纖維條帶加固結(jié)構(gòu)件，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)件為梁或柱。
【文檔編號】E04G23/02GK205713196SQ201620222181
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】陳建飛, 曾嵐, 李麗娟, 彭仕暢, 陳光明
【申請人】廣東工業(yè)大學