CN105544870A - 预应力碳纤维增强塑料板材的锚具及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具及其制作方法，包括用于夹持板材的上、下两块钢板，方法如下：上、下两块钢板之间开有多个楔形沟槽，楔形沟槽表面均匀涂抹有脱模剂，然后沟槽内填充有环氧树脂，上、下两块钢板之间通过锚固螺栓锁紧，将板材沿着表面沟槽缓缓的从两块钢板的一端插入到另一端，待环氧树脂完全固化之后，通过锚固螺栓锚固到需要加固的混凝土构件上。按如上所述方法制作的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具。本发明设计简单、传力合理、可靠、稳定性很好。具有高效的锚固性能，可以将碳纤维板材拉伸至爆裂而不会产生板材滑移或锚具内板材破坏的现象。

Description

预应力碳纤维增强塑料板材的锚具及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具及其制作方法。
背景技术
当建筑结构在正常使用状态下长期暴露在环境中，结构的老化问题使其承载能力下降，裂纹增多。因此，对结构进行加固与修复的工作迫在眉睫，一般可采用增大构件的截面尺寸、增加必要的辅助构件甚至通过改变结构体系以达到加固与修复的目的。
碳纤维增强塑料板材以其轻质高强、耐腐蚀性能优越、耐疲劳性能强等优势而逐渐的在土木工程领域被广泛的采用。对于一般的碳纤维板材的拉伸强度可达到2000-3000MPa，相当于普通钢材强度的7-10倍左右。因此，更多的应用集中于充分的利用碳纤维板材的拉伸性能对老化的结构进行修复和加固。
预应力碳纤维板材以施加一定的预应力，来提高结构的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载，控制结构的挠度和变形，极大的改善了结构在正常使用状态下的裂纹的宽度，对钢筋的锈蚀和结构的耐久性能起到十分积极的作用。
目前申请的有关CFRP板材的锚具和锚固方法的专利一般采用夹片式来对CFRP板材进行夹持，这类方法往往导致CFRP板材在拉伸过程中受到剪切作用而失效。还有一种是波形锚具，但此类锚具的夹持厚度受到限制，且也易在张拉过程中受剪破坏。另一类压片锚具虽然能克服CFRP板材在张拉过程中的受剪破坏的问题。然而，此类锚具在长期环境侵蚀下锚具内部的压片会发生锈蚀作用，另一方面在长期动荷载作用下锚具内部的连接件之间会发生松动，从而造成预应力损失。
发明内容
基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具及其制作方法。
本发明采用的技术方案如下：一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具，包括用于夹持板材的上、下两块钢板，上、下两块钢板之间开有多个楔形沟槽，楔形沟槽表面均匀涂抹有脱模剂，然后沟槽内填充有环氧树脂，上、下两块钢板之间通过锚固螺栓锁紧，将板材沿着表面沟槽缓缓的从两块钢板的一端插入到另一端，待环氧树脂完全固化之后，通过锚固螺栓锚固到需要加固的混凝土构件上。
本发明还具有如下技术特征：
1.上、下两块钢板之间基本没有间隙，防止填充环氧树脂的从钢板中外溢。
2.楔形沟槽在宽度和厚度的尺寸方向应比板材大2-3mm。
3.板材表面要进行正或负45度方向进行打磨，增强其与环氧树脂之间的粘结性能。
4.在板材插入钢板后，在插入端沿着表面沟槽的宽度和厚度方向设置垫片，保证板材位于沟槽的中心。
5.在上下两块钢板接触处表面缠绕2-3层胶带，保证胶带平整的粘到钢板表面，防止钢板内部环氧树脂的漏出。
6、按如上所述方法制作的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具。
本发明具有以下优点：
(1)钢板内部沟槽填充的环氧树脂紧紧和碳纤维板材粘结在一起，通过使用脱模剂，而使得两者在拉伸过程中脱离钢板而独自成为一个整体共同受力，同时钢板提供给两者反力作用，以使得整个锚固系统在拉伸过程中形成自锁结构。
(2)内部填充的环氧树脂密实、均匀的分布在沟槽里面并与碳纤维紧紧的粘结在一起，一方面使得碳纤维板材在拉伸荷载下受力均匀可靠，另一方面，锚具内部处于封闭环境，具有很好的耐环境侵蚀，可以进行长期使用。
(3)相对于其他的压片或夹片锚固系统，本锚固系统内部填充的环氧树脂具有很好的延性和变形能力，使得此锚固系统在长期动荷载作用下锚具内部的不会松动，进而不会造成预应力损失现象，保证了长期使用的可靠性。
(4)综上所述，本发明设计简单、传力合理、可靠、稳定性很好。具有高效的锚固性能，可以将碳纤维板材拉伸至爆裂而不会产生板材滑移或锚具内板材破坏的现象。同时通过在板材的插入端设置小型垫片而很好的避免了板材的偏心受力问题。
附图说明
图1为碳纤维增强塑料板材的锚具的侧视结构示意图；
图2为碳纤维增强塑料板材的锚具的俯视结构示意图；
图中：1、钢板，2、环氧树脂，3、楔形沟槽，4、锚固螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1-2所示，制作方法如下：将CFRP试样沿着±45度的方向进行打磨，打磨完毕之后用丙酮将表面进行清洗干净；用丙酮进行清洗钢板外表面及沟槽的内表面2-3次，使得灰尘和杂质全部被清洗干净；在钢板的楔形沟槽内部均匀的涂抹脱模剂，其厚度应保持适中；将配好的环氧树脂缓缓的倒入两块钢板的楔形沟槽内部，使得沟槽饱满、均匀；将其中的一块钢板迅速的盖到另一块钢板上，此动作速度应敏捷，以防止钢板沟槽内部的环氧树脂洒落；用胶带沿着两块钢板的缝隙处进行缠绕2-3圈，以防止钢板内部环氧树脂的漏出；用扳手将钢板上的螺栓拧紧；用壁纸刀将CFRP板材的入口处的胶带切断，并将CFRP板材缓缓的插入钢板中，此过程溢出的环氧树脂及时的清理干净；在钢板的插入口处放置小垫片同时用胶带将CFRP板固定在钢板的中心位置，以保证CFRP板的粘结长度和粘结可靠性。其中螺栓的直径为16-20mm，并保证螺栓孔的中心位于一条直线上。楔形沟槽在宽度及厚度的尺寸方向应比板材大2-3mm。
本发明充分利用CFRP板材与环氧树脂之间的粘结性能，将CFRP承受的外部拉伸荷载通过环氧树脂均匀的传递到钢板上，以达到自锁的状态。同时应用环氧树脂和钢板沟槽之间的摩擦给整个锚固系统提供摩擦阻力。对于延性很好的环氧树脂对CFRP板材进行密实的包裹并共同受力，因此，不会对板材造成剪切破坏。

Claims (7)

1.一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法，包括用于夹持板材的上、下两块钢板，其特征在于，方法如下：上、下两块钢板之间开有多个楔形沟槽，楔形沟槽表面均匀涂抹有脱模剂，然后沟槽内填充有环氧树脂，上、下两块钢板之间通过锚固螺栓锁紧，将板材沿着表面沟槽缓缓的从两块钢板的一端插入到另一端，待环氧树脂完全固化之后，通过锚固螺栓锚固到需要加固的混凝土构件上。
2.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法，其特征在于：上、下两块钢板之间基本没有间隙，防止填充环氧树脂的从钢板中外溢。
3.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法，其特征在于：楔形沟槽在宽度及厚度的尺寸方向应比板材大2-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法，其特征在于：板材表面要进行正或负45度方向进行打磨，增强其与环氧树脂之间的粘结性能。
5.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法，其特征在于：在板材插入钢板后，在插入端沿着表面沟槽的宽度和厚度方向设置垫片，保证板材位于沟槽的中心。
6.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法，其特征在于：在上下两块钢板接触处表面缠绕2-3层胶带，保证胶带平整的粘到钢板表面，防止钢板内部环氧树脂的漏出。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具的制作方法制作的一种预应力碳纤维增强塑料板材的锚具。
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