CN101619619B

CN101619619B - 预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法

Info

Publication number: CN101619619B
Application number: CN2009101043605A
Authority: CN
Inventors: 姚国文
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: CHONGQING QIAODU BRIDGE TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: CN101619619A

Abstract

本发明公开了一种预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，通过碳纤维预浸带加固混凝土构件，能够充分发挥碳纤维预浸带良好的物理性能，进一步采用预浸带固定和预应力张拉装置对碳纤维预浸带进行张拉、锚固，能够对碳纤维预浸带施加较高的预应力，有效提高碳纤维强度的利用率，本发明粘贴效果好，避免了碳纤维预浸带端部的剪切剥离破坏，能明显改善加固后混凝土结构的受力性能，具有显著的经济技术综合效益。

Description

预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法

技术领域

本发明涉及一种预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法。

背景技术

目前，利用碳纤维布、碳纤维板等片材对混凝土结构进行加固，主要是依靠胶黏剂将碳纤维片材与结构物粘贴在一起，两者协调变形，共同受力，最终提高混凝土结构的承载能力。但是粘贴未施加预应力的碳纤维片材不能充分地发挥碳纤维的高强度特点，碳纤维片材对加固后混凝土结构的贡献十分有限。如果对碳纤维片材施加预应力，可以充分发挥碳纤维的高强度性能，有效提高碳纤维片材的利用率，并抑制混凝土结构的变形和裂缝扩展，具有明显的经济和技术优势。

但是，采用预应力碳纤维布加固混凝土结构时，一般需要粘贴2～3层纤维布，存在界面增多、胶黏剂浸渍效果差、端部易于发生剪切剥离破坏等问题，对碳纤维布施加预应力时还存在张拉力分散性大、效率低等不足之处。采用预应力碳纤维板加固混凝土结构时，对纤维板难以施加较高的预应力，而且易于发生纤维板剥离破坏。

因此，需要一种预应力碳纤维片材加固混凝土结构的施工方法，能够对碳纤维片材施加较高的预应力，有效提高碳纤维强度的利用率，胶黏剂粘贴效果好，避免碳纤维片材端部剪切剥离破坏，能明显改善加固后混凝土结构的受力性能，具有显著的技术经济综合效益。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，能够对碳纤维片材施加较高的预应力，有效提高碳纤维强度的利用率，显改善加固后混凝土结构的受力性能。

本发明的目的是提供一种预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，包括以下步骤：

1)用碳纤维丝束与浸渍胶制作碳纤维预浸带；

2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，在该区域上确定碳纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置I，在终止位置预设预浸带固定装置II；在预浸带固定装置II一侧的混凝土表面，对应安装预浸带张拉装置，预浸带固定装置I、预浸带固定装置II和预浸带张拉装置依次排列；

3)将碳纤维预浸带两端锚固部分预先加热固化；

4)将碳纤维预浸带的一端通过预浸带固定装置I固定在起始位置；

5)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹胶黏剂；

6)将碳纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧碳纤维预浸带进行张拉，施加预应力；

7)预应力张拉到控制值后，通过预浸带固定装置II将碳纤维预浸带的另一端固定在终止位置；

8)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的碳纤维预浸带；

9)在碳纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶挤压的方式对粘贴后的碳纤维预浸带实施压实操作；

10)待碳纤维预浸带、胶黏剂完全固化后，拆除受压板材。

进一步，还包括步骤11)，即对碳纤维预浸带和预浸带固定装置的表面进行防护处理；

进一步，所述步骤2)中的预浸带固定装置I和预浸带固定装置II包括底板和盖板，所述底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对碳纤维预浸带的夹持，所述底板和盖板用于夹持碳纤维预浸带的内表面设置有十字网纹结构；

进一步，所述步骤2)中的预浸带固定装置I和预浸带固定装置II的底板和盖板的端部加工成圆角；

进一步，所述步骤2)中的预浸带张拉装置包括固定本体、预浸带夹持部、丝杆结构和导轨，所述丝杆结构与预浸带夹持部螺纹连接，导轨包括导柱和导孔，所述导柱设置在固定本体上，所述导孔设置在预浸带夹持部上；

进一步，所述步骤1)中，通过缠绕成型或挤拉成型的方式制作碳纤维预浸带；

进一步，所述步骤2)中，在安装预浸带固定装置I、预浸带固定装置II和预浸带张拉装置之前，用钢筋探测仪对混凝土内部钢筋进行定位，目的在于安装时避开钢筋；

进一步，所述步骤7)中，通过安装至预浸带张拉装置上的力传感器实现对预应力张拉控制值的读取；

进一步，所述步骤9)中的受压板材包括层叠在一起的层合板和泡沫板，贴近碳纤维预浸带一侧的为泡沫板，所述泡沫板的外表面敷设有塑料薄膜；

进一步，所述步骤9)中，通过伸缩支架的顶部端面对受压板材进行下顶挤压。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用的预应力碳纤维预浸带具有突出的抗疲劳能力以及自重轻、抗碱、抗腐、抗酸、强度高、柔韧性好等特点，适用于各种构件表面(梁、柱、通风筒、管道、墙体)，本发明通过该种预浸带加固混凝土构件，能够充分发挥碳纤维预浸带良好的物理性能，通过采用预浸带固定和张拉装置，对碳纤维预浸带进行张拉、锚固，能够对碳纤维预浸带施加较高的预应力，有效提高碳纤维强度的利用率。

2.本发明通过下顶挤压的方式对粘贴后的碳纤维预浸带实施顶压，胶黏剂粘贴效果好，碳纤维预浸带固化后保留预浸带固定装置，可有效防止预浸带端部的剪切剥离破坏，改善加固后混凝土结构的受力性能，具有显著的经济技术综合效益。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是碳纤维预浸带的预应力施加图；

图2是碳纤维预浸带预应力施加完毕后的施压示意图；

图3是顶压步骤的混凝土梁断面图；

图4是预浸带固定装置的盖板和底板结构示意图；

图5是预浸带张拉装置的盖板和底板结构侧视图；

图6是预浸带张拉装置结构侧视图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1、图2和图3所示，本发明的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，包括以下步骤：

1)用碳纤维丝束与浸渍胶制作碳纤维预浸带1；本实施例中，通过缠绕成型或挤拉成型的方式进行制作；

2)确定需要加固的混凝土构件2的表面区域，在该区域上确定碳纤维预浸带1安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置I3，在终止位置预设预浸带固定装置II4；在预浸带固定装置II4一侧的混凝土表面，对应安装预浸带张拉装置5，预浸带固定装置I3、预浸带固定装置II4和预浸带张拉装置5依次排列；应当注意，在安装预浸带固定装置I3、预浸带固定装置II4和预浸带张拉装置5之前，用钢筋探测仪对混凝土构件2的内部钢筋进行定位，以便安装时避开钢筋；

3)将碳纤维预浸带1两端锚固部分预先加热固化；

4)将碳纤维预浸带1的一端通过预浸带固定装置I2锚固在起始位置；

5)在需要加固的混凝土构件2的表面涂抹胶黏剂，形成胶黏剂层15；应当保证涂抹均匀，使其完全渗入混凝土中，以确保混凝土构件2和碳纤维预浸带1之间的粘连；

6)将碳纤维预浸带1的另一端与预浸带张拉装置5连接，通过预浸带张拉装置5夹紧碳纤维预浸带1进行张拉，施加预应力；

7)通过安装至预浸带张拉装置5上的力传感器实现对预应力张拉控制值的读取，在预应力张拉到控制值后，通过预浸带固定装置II3将碳纤维预浸带1的另一端锚固在终止位置；

8)拆除预浸带张拉装置5，剪除多余的碳纤维预浸带；

9)在碳纤维预浸带1的外表面上铺设受压板材，通过下顶挤压的方式对粘贴后的碳纤维预浸带实施压实操作；本实施例中，受压板材包括层叠在一起的层合板6和泡沫板7，贴近碳纤维预浸带一侧的为泡沫板7，在泡沫板7贴近碳纤维预浸带1的表面敷设有塑料薄膜8，并且通过伸缩支架9的顶部端面对受压板材进行下顶挤压，这种板材的设置方式和挤压方式能够充分利用泡沫板微细闭孔的结构特点以及层合板的物理特性，实现受压均匀，增强胶黏剂和混凝土表面的粘连效果；

10)待碳纤维预浸带1、胶黏剂完全固化后，拆除受压板材。

11)对碳纤维预浸带和预浸带固定装置的表面进行防护处理，包括常规的防紫外线、防腐处理和外观色彩美化处理。

在实践中，碳纤维预浸带除锚固部分以外的其余部分，在处于半固化状态时，其粘贴效果较好。

本施工方法中的预浸带固定装置I3和预浸带固定装置II4结构相同，均包括底板和盖板，本实施例中，底板和盖板均采用如图4和图5所示的带螺栓安装孔的钢板结构，施工时，在步骤2)中，预浸带固定装置I3和预浸带固定装置II4的底板先通过锚栓固定在混凝土构件的表面，在步骤4)和步骤7)中，盖板和底板通过扣合后的螺栓固定实现对碳纤维预浸带2的夹持，其中，底板和盖板用于夹持碳纤维预浸带1的内表面设置有十字网纹结构，该种结构能够提高摩擦力，确保夹持安全；底板和盖板的端部加工成圆角，从而减少应力集中，延长装置的寿命。

如图6所示，本施工方法中采用的预浸带张拉装置5包括包括固定本体10、预浸带夹持部11、丝杆结构12和导轨，所述丝杆结构与预浸带夹持部螺纹连接，导轨包括导柱13和导孔14，其中，导柱13设置在固定本体10上，导孔14设置在预浸带夹持部11上，工作时，通过预浸带夹持部11夹紧碳纤维预浸带1，丝杆结构12通过螺纹与预浸带夹持部11相连，丝杆顶住固定本体10座并旋转，与预浸带夹持部11之间靠螺纹传递运动，预浸带夹持部11的螺纹将丝杆结构的旋转运动转换为直线运动，达到向碳纤维预浸带2施加预应力的目的。本装置为全机械式，依靠螺纹的自锁特性可以使碳纤维预浸带1处于连续拉伸状态，并保持预应力水平，操作简单方便。

本发明通过该种预浸带加固混凝土构件，能够充分发挥碳纤维预浸带良好的物理性能，通过采用预浸带固定和张拉装置，对碳纤维预浸带进行张拉、锚固，能够对碳纤维预浸带施加较高的预应力，有效提高碳纤维强度的利用率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)用碳纤维丝束与浸渍胶制作碳纤维预浸带；

2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，在该区域上确定碳纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置I，在终止位置预设预浸带固定装置II；在预浸带固定装置II一侧的混凝土表面，对应安装预浸带张拉装置，预浸带固定装置I、预浸带固定装置II和预浸带张拉装置依次排列；所述预浸带固定装置I和预浸带固定装置II包括底板和盖板，所述底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对碳纤维预浸带的夹持，所述底板和盖板用于夹持碳纤维预浸带的内表面设置有十字网纹结构；

3)将碳纤维预浸带两端锚固部分预先加热固化；

4)将碳纤维预浸带的一端通过预浸带固定装置I锚固在起始位置；

5)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹胶黏剂；

8)拆除预浸带张拉装置，剪除多余的碳纤维预浸带；

10)待碳纤维预浸带、胶黏剂完全固化后，拆除受压板材。

2.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：还包括步骤11)，即对碳纤维预浸带和预浸带固定装置的表面进行防护处理。

3.根据权利要求2所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤2)中的预浸带固定装置I和预浸带固定装置II的底板和盖板的端部加工成圆角。

4.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤2)中的预浸带张拉装置包括固定本体、预浸带夹持部、丝杆结构和导轨，所述丝杆结构与预浸带夹持部螺纹连接，导轨包括导柱和导孔，所述导柱设置在固定本体上，所述导孔设置在预浸带夹持部上。

5.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤1)中，通过缠绕成型或挤拉成型的方式制作碳纤维预浸带。

6.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤2)中，在安装预浸带固定装置I、预浸带固定装置II和预浸带张拉装置之前，用钢筋探测仪对混凝土内部钢筋进行定位，目的在于安装时避开钢筋。

7.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤7)中，通过安装至预浸带张拉装置上的力传感器实现对预应力张拉控制值的读取。

8.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤9)中的受压板材包括层叠在一起的层合板和泡沫板，贴近碳纤维预浸带一侧的为泡沫板，所述泡沫板的外表面敷设有塑料薄膜。

9.根据权利要求1所述的预应力碳纤维预浸带加固混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述步骤9)中，通过伸缩支架的顶部端面对受压板材进行下顶挤压。