CN105888277B - 预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱施工方法。对待加固的混凝土柱进行倒角、表面打磨、补洞等处理，在预先设计好需加固处表面涂环氧，待固化后可起到减小碳纤维布与混凝土表面摩擦力的作用，可有效传递预应力；同时碳纤维布在包裹前为防止边缘脱丝，需对碳纤维布表面贴透明胶带处理；通过自锁式锚具夹片将其加紧，然后缠绕到被包裹的混凝土柱上，通过扳手扭紧螺杆以施加预应力；待达到预定预应力度后，在碳纤维布表面再涂一层环氧胶，此步骤可防止碳纤维布上防止个别丝束出现“断裂起毛”现象，保证其整体受力。本发明构思新颖，施工步骤清晰、简单、实用，充分发挥了碳纤维布的高强作用，从而整体改善加固效果，便于推广应用。

Description

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱施工方法

技术领域

本发明属于结构加固领域，特别涉及一种预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱施工方法。本方法适用于一般房屋建筑，尤其适用大型公共建筑(如学校、商场)以受轴心压力为主的钢筋混凝土柱的加固补强与改造工程。

背景技术

近年来，需加固补强的房屋建筑日渐增多，对于钢筋混凝土柱，传统的加固方式有加大截面法、粘钢加固法以及粘碳纤维布加固等方法，其中粘碳纤维布加固法又以其施工方便、不增加建筑物自重等优势近年来得到广泛应用，但使用后问题随之而来。首先，经大量文献试验研究表明，该加固方法能提高构件的受压承载力有限(一般在10％左右)，且未能充分发挥碳纤维高强度的特点，利用效率较低；其次，粘结碳纤维布所用的胶体耐久性能较低，接硬后，长期暴露在空气中易老化，造成碳纤维布整体的剥离、脱落，从而丧失加固效果。为了解决这些问题，可对碳纤维布施加环向预应力，从而对核心混凝土提供主动约束，有效提高碳纤维布的使用效率；同时，经研究发现该加固方法可提高构件的承载力比普通粘贴的方法高(能提高30％左右)，且该加固方法依靠自锁式锚具进行预应力，无需使用胶体进行粘结。但该加固方法在实施过程中也会遇到一些问题，首先，混凝土表面打磨后不是非常光滑，其与碳纤维布的摩擦阻力会影响预应力的传递，从而影响其加固效果；其次碳纤维布为单向丝状编织物，当通过自锁式锚具施加预应力时，由于受力不均匀，使得碳纤维布表面个别丝束断裂，发生表面“起毛”现象，从而降低了碳纤维布的整体受力性能，影响被加固构件承载力的提高。本发明针对于此，通过在施工过程中对被加固柱以及碳纤维布进行预处理，使其能有效降低与被加固构件表面的摩阻力，减小预应力损失，更加均匀传递预应力，同时加强碳纤维布的整体受力，使其破坏时能充分发挥碳纤维布的强度，从而改善加固效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱施工方法。

本发明的思路：通过对打磨处理过的混凝土表面涂环氧树脂，待固化后再进行碳纤维布的包裹，并使用自锁式锚具对碳纤维布施加预应力，能够有效降低碳纤维布与混凝土表面的摩阻力，使其均匀传递预应力；同时通过对张拉后的碳纤维布表面涂环氧树脂，以及对布条的端部贴透明胶带，从而防止个别丝束“断裂起毛”现象，使得布条在整个截面上受力均匀，构件破坏时能充分发挥碳纤维布的强度，使得钢筋混凝土柱的核心部分处于三向受压状态，从而提高其承载能力，起到加固补强效果。

具体步骤为：

步骤1、将待加固钢筋混凝土柱的四个角部用打磨机进行打磨倒角，确定其需进行预应力碳纤维布包裹范围，然后进行表面清洁、打磨、补洞处理。

步骤2、在待加固钢筋混凝土柱需进行预应力碳纤维布包裹范围的表面均匀涂刷一层环氧胶，在常温下固化5小时后，形成光滑表面，碳纤维布与该表面的摩擦系数为0.01～0.2；固化后的环氧胶层厚度为0.01～2mm，其为与涂刷在预应力碳纤维布上的环氧胶同一型号或者满足两者粘结力大于其与混凝土粘结力条件的任一型号环氧胶。

步骤3、确定碳纤维布的下料长度，碳纤维布下料长度为碳纤维布在锚具锚头裹紧3圈的长度与碳纤维布在锚头内夹紧的长度之和的2倍加上包裹位置处柱的周长再减去两锚头中心线间距。

步骤4、根据下料长度裁剪好碳纤维布，在碳纤维布两个端部单侧各自粘贴一条胶带，在碳纤维布条上下边缘间隔或连续粘贴胶带，防止散丝现象，完成对碳纤维布的表面处理；所述胶带为透明或半透明，其宽度不大于3cm。

步骤5、将表面处理过的碳纤维布放入锚具夹片中，锚具螺栓和螺栓垫片放入锚具安装孔中，将其拧紧使两锚具夹片上紧，然后将表面处理过的碳纤维布沿着锚具夹片环向缠绕3圈，并保证缠绕过程中碳纤维布与锚具夹片之间裹紧。

步骤6、将与自锁式锚具连接好的碳纤维布包裹在待加固钢筋混凝土柱表面预先涂胶处理好的相应位置，将螺杆和螺杆垫片穿入锚具中的螺杆安装孔，将螺母套在螺杆上。

步骤7、为了防止自锁式锚具下坠影响碳纤维布预应力施加的准确度，在自锁式锚具下缘用支撑水平地撑起锚具。

步骤8、对碳纤维布施加初始拉力，同步交替拧紧上下两根螺杆上的螺母，直至碳纤维布裹紧在被加固柱表面不能自由移动为止，撕除贴在碳纤维布上下边缘的透明胶带。

步骤9、对碳纤维布施加预应力，用两个扳手固定住上下两个螺杆端部，另外两个扳手同步交替拧紧上下两根螺杆上的螺母，在拧紧的同时用刻度尺测量自锁式锚具两端头的距离，保证其两端头水平距离相同，从而确保碳纤维布同步受力，根据扳手拧紧螺母的圈数与碳纤维布预应力大小的线性关系确定碳纤维布上施加的预应力度。

步骤10、对施加了预应力的碳纤维布表面均匀涂刷一层环氧胶，在常温下固化5小时。

步骤11、拆除自锁式锚具下缘的支撑，即完成预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱的施工。

所述步骤1中的打磨倒角是针对方形截面柱，如果待加固钢筋混凝土柱截面为圆形，则省略步骤1中的打磨倒角过程，其余步骤均相同。

本发明方法与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、能够有效降低碳纤维布与混凝土表面的摩阻力，使其均匀传递预应力，从而减小预应力损失，提高了碳纤维布的有效预应力。

2、能够有效避免碳纤维布在张拉过程中表面个别丝束断裂而引起的碳纤维布整体受力不均匀，使得构件破坏时能充分发挥碳纤维布的强度，从而改善加固效果。

3、能够有效防止碳纤维布布边的丝束在整个施工过程中出现脱丝现象，保证预应力碳纤维布的截面宽度，从而保证加固效果。

附图说明

图1为本发明实施例中装置的总体安装图。

图2为本发明实施例中待加固钢筋混凝土柱加固前弹线及需涂环氧胶位置示意图。

图3为本发明实施例中待加固钢筋混凝土柱涂环氧胶示意图。

图4为本发明实施例中待加固钢筋混凝土柱加固前碳纤维布表面贴透明胶带处理展开示意图。

图5为本发明实施例中使用的自锁式锚具构造详图。

图6为本发明实施例中待加固钢筋混凝土柱加固后正立面图。

图7为本发明实施例中待加固钢筋混凝土柱加固后剖面图。

图中标记：1-墨线；2-碳纤维布包裹范围；3-涂胶位置；4-碳纤维布；5-2cm的透明胶带；6-3cm的透明胶带；7-锚具夹片；8-锚具螺栓；9-螺栓垫片；10-锚具安装孔；11-螺杆；12-螺杆垫片；13-螺杆安装孔；14-螺母；15-螺杆端部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例：

如图1～7所示，本实施例加固的是方形截面柱，具体步骤为：

步骤1、将待加固柱的四个角部用打磨机进行打磨倒角，倒角圆弧半径大于25mm，并保证其为光滑圆弧，确定待加固钢筋混凝土柱上的加固位置，用墨线1在其表面弹出其需进行预应力碳纤维布包裹范围2，然后清除表面浮浆、油污等杂质，并打磨平整，直至完全露出混凝土结构面，表面如遇较大孔洞，则需用粘结力强的修补材料进行补洞处理。

步骤2、在待加固钢筋混凝土柱需进行预应力碳纤维布包裹范围的表面涂胶位置3均匀涂刷一层环氧胶。环氧胶的配制过程为：将环氧胶主剂A与固化剂B分别搅拌均匀，然后按A:B＝2:1的配比倒入容器，充分搅拌均匀直至没有色差。搅拌时不得有水及油污混入。环氧胶每次配胶量不宜太多，以单人操作30分钟用胶量为宜。在常温下(25摄氏度)固化时间为5小时。环氧胶层固化后形成光滑表面，碳纤维布与该表面的摩擦系数为0.1。该环氧胶层厚度为0.1mm，其与涂刷在预应力碳纤维布上的环氧胶同一型号。

步骤3、确定碳纤维布的下料长度。碳纤维布下料长度＝包裹位置处柱的周长+(碳纤维布在锚具锚头裹紧3圈的长度+碳纤维布在锚头内夹紧的长度)×2－两锚头中心线间距。两锚头中心线间距与碳纤维布施加的预应力度有关，预应力度为0.1两锚头中心线间距为6.5cm，预应力度为0.2两锚头中心线间距为7.5cm。

步骤4、根据下料长度裁剪好碳纤维布4，在碳纤维布4两个端部单侧各自粘贴一条宽度为2cm的透明胶带5。在碳纤维布条上下边缘3cm范围内每间隔15cm粘贴宽度为3cm的透明胶带6。防止散丝现象，完成对碳纤维布的表面处理。

步骤5、将表面处理过的碳纤维布4放入锚具夹片7中，锚具螺栓8和螺栓垫片9放入锚具安装孔10中，将其拧紧使两锚具夹片7上紧。然后将表面处理过的碳纤维布4沿着锚具夹片7环向缠绕3圈，并保证缠绕过程中碳纤维布4与锚具夹片7之间裹紧。

步骤6、将与自锁式锚具连接好的碳纤维布4包裹在被加固柱表面预先涂胶处理好的涂胶位置3，将螺杆11和螺杆垫片12穿入锚具中的螺杆安装孔13，将螺母14套在螺杆11上。

步骤7、为防止自锁式锚具下坠影响碳纤维布4预应力施加的准确度，在自锁式锚具下缘用支撑水平地撑起锚具。

步骤8、对碳纤维布4施加初始拉力。同步交替拧紧上下两根螺杆11上的螺母14，直至碳纤维布4裹紧在被加固柱表面不能自由移动为止。撕除贴在碳纤维布4上下边缘3cm的透明胶带6。

步骤9、对碳纤维布4施加预应力。用两个扳手固定住上下两个螺杆端部15，另外两个扳手同步交替拧紧上下两根螺杆11上的螺母14。在拧紧的同时用刻度尺测量自锁式锚具两端头的距离，保证其两端头水平距离相同，从而确保碳纤维布4同步受力。根据扳手拧紧螺母14的圈数与碳纤维布4预应力大小的线性关系确定碳纤维布4上施加的预应力度。

步骤10、对施加了预应力的碳纤维布4表面均匀涂刷一层环氧胶，在常温下(25摄氏度)固化时间为5小时。

步骤11、拆除自锁式锚具下缘的支撑，即完成预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱的施工。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可对所描述的具体实施例做某些修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱施工方法，其特征在于具体步骤为：

步骤1、将待加固钢筋混凝土柱的四个角部用打磨机进行打磨倒角，确定其需进行预应力碳纤维布包裹范围，然后进行表面清洁、打磨、补洞处理；

步骤2、在待加固钢筋混凝土柱需进行预应力碳纤维布包裹范围的表面均匀涂刷一层环氧胶，在常温下固化5小时后，形成光滑表面，碳纤维布与该表面的摩擦系数为0.01~0.2；固化后的环氧胶层厚度为0.01~2mm，其为与涂刷在预应力碳纤维布上的环氧胶同一型号或者满足两者粘结力大于其与混凝土粘结力条件的任一型号环氧胶；

步骤3、确定碳纤维布的下料长度，碳纤维布下料长度为碳纤维布在锚具锚头裹紧3圈的长度与碳纤维布在锚头内夹紧的长度之和的2倍加上包裹位置处柱的周长再减去两锚头中心线间距；

步骤4、根据下料长度裁剪好碳纤维布，在碳纤维布两个端部单侧各自粘贴一条胶带，在碳纤维布条上下边缘间隔或连续粘贴胶带，防止散丝现象，完成对碳纤维布的表面处理；所述胶带为透明或半透明，其宽度不大于3cm；

步骤5、将表面处理过的碳纤维布放入锚具夹片中，锚具螺栓和螺栓垫片放入锚具安装孔中，将其拧紧使两锚具夹片上紧，然后将表面处理过的碳纤维布沿着锚具夹片环向缠绕3圈，并保证缠绕过程中碳纤维布与锚具夹片之间裹紧；

步骤6、将与自锁式锚具连接好的碳纤维布包裹在待加固钢筋混凝土柱表面预先涂胶处理好的相应位置，将螺杆和螺杆垫片穿入锚具中的螺杆安装孔，将螺母套在螺杆上；

步骤7、为了防止自锁式锚具下坠影响碳纤维布预应力施加的准确度，在自锁式锚具下缘用支撑水平地撑起锚具；

步骤8、对碳纤维布施加初始拉力，同步交替拧紧上下两根螺杆上的螺母，直至碳纤维布裹紧在被加固柱表面不能自由移动为止，撕除贴在碳纤维布上下边缘的透明胶带；

步骤9、对碳纤维布施加预应力，用两个扳手固定住上下两个螺杆端部，另外两个扳手同步交替拧紧上下两根螺杆上的螺母，在拧紧的同时用刻度尺测量自锁式锚具两端头的距离，保证其两端头水平距离相同，从而确保碳纤维布同步受力，根据扳手拧紧螺母的圈数与碳纤维布预应力大小的线性关系确定碳纤维布上施加的预应力度；

步骤10、对施加了预应力的碳纤维布表面均匀涂刷一层环氧胶，在常温下固化5小时；

步骤11、拆除自锁式锚具下缘的支撑，即完成预应力碳纤维布加固钢筋混凝土柱的施工；

所述步骤1中的打磨倒角是针对方形截面柱，如果待加固钢筋混凝土柱截面为圆形，则省略步骤1中的打磨倒角过程，其余步骤均相同。