專利名稱：頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法及應(yīng)用的制作方法
專利說明頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法及應(yīng)用 本發(fā)明涉及一種纖維復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法及應(yīng)用。碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)也僅是近幾年才逐步發(fā)展起來的一項技術(shù)，國產(chǎn)碳纖維原材料生產(chǎn)技術(shù)尚不過關(guān)，工程加固用的碳纖維原絲幾乎全部依賴進口，由于受進口國的限制，進口原絲價格大幅度上升。纖維復(fù)合材料具有高強、質(zhì)輕、耐侯性強、施工方便、幾乎不增加構(gòu)件截面等優(yōu)點，復(fù)合纖維布成為一種理想的加固材料，因此每年進口原絲也成倍攀升。目前，粘貼碳纖維布的施工方法為先對混凝土的表面進行修補，并打磨平整，然后涂上碳纖維專用膠水，將碳纖維布直接貼在混凝土上。
大量的試驗資料表明，不預(yù)先張拉，而是直接在構(gòu)件表面粘貼碳纖維布的加固方法，主要存在以下缺點a、碳纖維布應(yīng)力滯后，也就是說只有當被加固構(gòu)件發(fā)生二次受力，結(jié)構(gòu)進一步發(fā)生變形時，碳纖維布才可參與工作，因此這種加固方式對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力、變形的改善效果非常有限。
b、材料的性能得不到充分發(fā)揮，由于碳纖維布的強度極高，約為普通鋼筋的十倍，而其彈性模量則與鋼材基本相等，這就使得被加固構(gòu)件內(nèi)的鋼筋達到屈服時，碳纖維布僅發(fā)揮了強度的一小部分，因此這種加固方法存在很大的資源浪費。
此外，也有一些采用預(yù)應(yīng)力碳纖維布進行加固的方法，如棍筒式張拉法(參見2006年第6期《建筑技術(shù)》雜志)，其張拉方式是先將碳纖維布兩端錨固在混凝土構(gòu)件上，中間有兩排鋼棍筒，通過擰緊拉緊螺桿擠壓兩排棍筒使碳纖維布拉伸，從而獲得預(yù)應(yīng)力。這種張拉方式張拉棍筒和拉緊螺桿永久留在結(jié)構(gòu)上并暴露在外，不但增加了構(gòu)件的外形尺寸，張拉應(yīng)力控制不直觀，成本高，而且張拉棍筒對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力，一旦棍筒松動或受損，使得整個預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)突然失效，這對結(jié)構(gòu)非常不利。
其它采用預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固的方法，也因夾具和錨固不合理和張拉空間受限等問題，僅限于實驗室研究，很難在工程中得到推廣應(yīng)用。本發(fā)明的目的是為了克服常規(guī)碳纖維布粘貼方法只有在二次受力時才能參與工作、承載力提高不明顯、材料性能發(fā)揮少的缺點，同時也為了克服目前幾種預(yù)應(yīng)力碳纖維布張拉方法帶來的明顯改變外形尺寸、容易整體失效及推廣應(yīng)用困難等缺陷，提供一種頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)，張拉應(yīng)力可達到碳纖維布強度的60％左右，施工方法簡單，張拉應(yīng)力控制直觀，不僅可以提高構(gòu)件的承載能力，而且可以顯著降低材料成本。
本發(fā)明解決這些技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是a、先對需要加固的混凝土構(gòu)件表面進行修復(fù)，并打磨平整。
b、按計算裁下碳纖維布，用碳纖維專用膠水、平錨板及錨栓，將碳纖維布的一端固定在構(gòu)件預(yù)定位置，作為固定端，另一端則粘貼在異形錨板上，膠水固化后，將異形錨板與推進板進行連接固定，作為張拉端。
c、混凝土表面涂上碳纖維專用膠水，張拉端就位后，用限位板卡住推進板，安裝推進器，通過旋轉(zhuǎn)推進螺栓，帶動張拉端前移，從而使碳纖維布獲得拉應(yīng)力。
d、張拉中不斷滾壓碳纖維布，使膠水充分浸漬碳纖維布，張拉完成后，調(diào)整加壓螺栓的螺帽使限位板壓緊異形錨板，張拉端粘貼在被加固構(gòu)件上。
e、待膠水硬化以后，拆下推進器、限位板及推進板，碳纖維布獲取預(yù)應(yīng)力，直接參與構(gòu)件的受力。
推進器固定在被加固構(gòu)件上，推進器的推進動力是通過轉(zhuǎn)動推進器上的推進螺桿，使碳纖維布拉緊，張拉中推進器與碳纖維布保留一定的間隙，避免壓住碳纖維布造成應(yīng)力損失。
張拉過程中限位板能控制并使張拉端與加固構(gòu)件之間保持一定的間隙，以防止張拉應(yīng)力損失，而張拉結(jié)束后，限位板可壓緊張拉端，使張拉端貼緊加固構(gòu)件的表面，直至膠水固化。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點可以充分利用碳纖維材料抗拉強度高的特性，最大程度發(fā)揮材料性能，因此節(jié)省材料，降低成本，同時可減少國家的進口支出，社會經(jīng)濟效益顯著；碳纖維獲得預(yù)應(yīng)力并粘貼在構(gòu)件上，可避免二次受力時加固材料應(yīng)力滯后現(xiàn)象，延遲裂縫開展和減少結(jié)構(gòu)變形；能夠重新調(diào)整原結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)和應(yīng)力水平，實現(xiàn)對原結(jié)構(gòu)受拉鋼筋的卸載，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計概念明確，從預(yù)應(yīng)力施加的情況即可方便評估加固的效果；加固后外形尺寸基本不變，張拉工具拆下仍可重復(fù)使用，張拉端以外勿需張拉空間即可進行頂推張拉，適用性廣；張拉中幾乎沒有應(yīng)力損失，兩端的錨固措施可靠，避免受荷時碳纖維布錨固區(qū)出現(xiàn)剝離現(xiàn)象；本發(fā)明工藝簡單，操作方便，張拉值控制直觀，加固質(zhì)量容易保證。

圖1為本發(fā)明固定端和張拉端的安裝工藝示圖。
圖2為本發(fā)明限位板安裝原理工藝示圖。
圖3為本發(fā)明推進器的安裝和張拉原理工藝示圖。
指定圖3為摘要附圖。
圖中1.錨栓，2.平錨板，3.被加固構(gòu)件，4.碳纖維布，5.異形錨板，6.加壓螺栓，7.推進板，8.限位板，9.推進器，10.推進螺桿，11.滾筒。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明，這種施工方法對從事結(jié)構(gòu)加固專業(yè)的人來說是非常清楚的。
a、先對被加固構(gòu)件(3)表面進行修復(fù)磨平將被加固構(gòu)件(3)除去劣質(zhì)層，進行修復(fù)，并打磨平整，不留凹槽。
b、固定端和張拉端粘貼如圖1先安裝固定端錨栓(1)，在錨固區(qū)刷碳纖維布專用膠水，將裁好的碳纖維布(4)的一端粘貼在構(gòu)件(3)上，然后壓上平錨板(2)，擰緊錨栓(1)的螺帽，使其粘貼牢固成為錨固端；異形錨板(5)的一面為平面，另一面可以和推進板(7)連接固定，在其平面的一側(cè)刷上膠水，將碳纖維布(4)的另一端粘貼其上，待固化完成，將推進板(7)與異形錨板(5)進行固定，形成張拉端。
c、限位板就位如圖2首先安裝加壓螺栓(6)，然后在修復(fù)過的被加固構(gòu)件(3)及異形錨板(5)上滿涂碳纖維專用膠水，張拉端就位，安裝限位板(8)，調(diào)整加壓螺栓(6)的螺帽，使異形錨板(5)與被加固構(gòu)件(3)保持2-3mm間隙，以便張拉端可以自由推進。
d、安裝推進器進行頂推張拉如圖3將推進器(9)固定就位，旋轉(zhuǎn)推進器的推進螺桿(10)，使推進板(7)帶動張拉端緩緩向前推進，碳纖維布(4)被拉緊；根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計算張拉伸長值，達到設(shè)計推進距離后即達到張拉控制應(yīng)力；用滾筒(11)朝張拉端方向滾壓碳纖維布，使浸漬膠充分浸透碳纖維布，之后，擰緊加壓螺栓(6)的螺帽，使異形錨板(5)粘貼在構(gòu)件表面。
e、待粘結(jié)膠水固化，拆下推進器(9)、限位板(8)及推進板(7)。
由于張拉時有滾筒(11)朝張拉端滾壓，張拉中推進器(9)、異形錨板(5)與混凝土表面之間留有足夠的間隙，從涂刷浸漬膠至張拉完成只需3-5分鐘，遠小于碳纖維專用膠水的初凝時間，因此張拉中幾乎不存在應(yīng)力損失。
本發(fā)明主要用于碳纖維布對混凝土結(jié)構(gòu)的加固，同樣也適用于其它高強復(fù)合纖維材料對混凝土結(jié)構(gòu)的加固。
權(quán)利要求
1.一種頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于工藝步驟如下a.先對需要加固的混凝土構(gòu)件表面進行修復(fù)，并打磨平整；b.按計算裁下碳纖維布，用碳纖維專用膠水、平錨板及錨栓，將碳纖維布一端固定在構(gòu)件預(yù)定位置，作為固定端，另一端則粘貼在異形錨板上，膠水固化后，將異形錨板與推進板進行連接固定，作為張拉端；c.混凝土表面涂上碳纖維專用膠水，張拉端就位后，用限位板卡住推進板，安裝推進器，通過旋轉(zhuǎn)推進螺栓，帶動張拉端前移，從而使碳纖維布獲得拉應(yīng)力；d.張拉中不斷滾壓碳纖維布，使膠水充分浸漬碳纖維布，張拉完成后，調(diào)整加壓螺栓的螺帽使限位板壓緊異形錨板，張拉端粘貼在被加固構(gòu)件上；e.待膠水硬化以后，拆下推進器、限位板及推進板，碳纖維布獲取預(yù)應(yīng)力，直接參與構(gòu)件的受力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土的方法，其特征在于推進器固定在被加固構(gòu)件上，推進器的推進動力是通過轉(zhuǎn)動推進器上的推進螺桿，使碳纖維布拉緊，張拉中推進器與碳纖維布保留一定的間隙，避免壓住碳纖維布造成應(yīng)力損失。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土的方法，其特征在于張拉過程中限位板能控制并使張拉端與加固構(gòu)件之間保持一定的間隙，以防止張拉應(yīng)力損失，而張拉結(jié)束后，限位板可壓緊張拉端，使張拉端貼緊加固構(gòu)件的表面，直至膠水固化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土的方法，其特征在于還可適用于其它高強復(fù)合纖維材料對混凝土結(jié)構(gòu)的加固。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種頂推式預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法及應(yīng)用，在進行結(jié)構(gòu)加固時，先使碳纖維布一端錨固在混凝土上作為固定端，另一端貼在異形錨板上并與推進板固定，形成張拉端；張拉時，先在混凝土表面刷一層碳纖維布專用膠水，用限位板控制張拉端與被加固構(gòu)件的間隙，使其可以自由推進，安裝推進器，旋轉(zhuǎn)推進器的推進螺桿，頂住張拉端向前移動并拉緊碳纖維布；達到控制應(yīng)力以后，再調(diào)整限位板，使張拉端貼緊被加固構(gòu)件表面等待固化；固化完成后，拆下推進器、限位板和推進板。該技術(shù)所使用的設(shè)備簡單，操作簡便，便于大面積推廣應(yīng)用，由于避免了二次受力造成的應(yīng)力滯后，碳纖維布的抗拉強度可以得到充分利用，因此，可改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能，節(jié)省加固材料，加固的社會效益和經(jīng)濟效益十分明顯。
文檔編號E04G23/02GK1944915SQ200610117029
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者葛培中, 孫海 申請人:葛培中