CN113442285A - 一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，包括锚固端和张拉端，锚固段包含锚固装置，张拉端包括锚固装置和预张拉装置，张拉端的预张拉装置连接总张拉装置；所述预张拉装置内侧均安装有分层滚轴装置，分层滚轴装置之间安装有浇筑台，所述预张拉装置包括U形夹，U形夹开口端有挡片，挡片间固定锚筒，锚筒内插入两个锥形夹片，U形夹连接有螺纹杆，螺纹杆上套有调节螺母和弹簧，弹簧外套设有限位套筒。本发明通过设置预张拉装置，对各纤维束进行预张拉，并调整初始张拉应力一致后再进行统一的张拉，从而有效解决了碳纤维编织网预应力施加过程中存在的预应力不均的问题，提升了纤维编织网的整体张拉预应力。

Description

一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置
技术领域
本发明属于建筑领域，尤其涉及一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置。
背景技术
采用预应力板材加固，除可以充分发挥材料的性能外，相较于未施加预应力复合板材，还能提高纤维编织网与混凝土基体之间的摩擦粘结，改善两者之间的界面性能。同时，施加预应力后，可以延缓板材的裂纹发展机制，提高板材的开裂荷载，使板材的裂缝更加细密，提高板材使用的抗裂、抗渗及抗蚀性能。
目前在预应力复合板材领域中，纤维编织网的张拉装置已经存在。例如，徐世烺发明的“纤维编织网增强混凝土的预应力施加方法”(中国发明专利CN 1760154 A)利用结构胶将纤维编织网锚固到特制的夹具上后，用扳子旋转螺杆使其向后移动绷紧纤维网以此施加预应力，虽然此方法相对简单，但是纤维编织网各纤维束上的预应力施加不均，导致施加的预应力值较小，仍然难以发挥纤维的高强度的特性。周芬等发明的“一种对纤维布材施加预拉力的张拉装置及其张拉方法”(中国发明专利CN 105064694 A)利用自锁原理将纤维编织网与两根滚轴缠绕好后放入带有卡槽的滚槽中，然后利用滑道对推动滚槽实现对纤维编织网的张拉。此方式张拉编织网时，纤维编织网的两端必须保持柔软状态才能对其进行缠绕，这将使得纤维编织网的预应控制力较低，实际操作中预应力施加效果受人工缠绕的影响较大，极容易使各纤维束的张拉受力不均匀。荀勇等自制了一种纤维网锚具，该锚具可以实现多层纤维束的张拉。在特制的张拉台座上，沿纤维编织网的张拉方向布置多个锚具，每个锚具上设置有相应的液压装置可以对编织网施加预应力。此方法仍然属于多束纤维同时张拉，但是仍然存在预应力不均的问题。且及时其存在多个张拉装置无法精确实现同时张拉，导致张拉时纤维编织网容易由于张拉出现扭曲，各纤维束张拉不均一以及装置复杂成本高等问题。综上所述，实现纤维编织网内各纤维束均匀的张拉是现阶段的一个难点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，本发明通过设置预张拉装置，对各纤维束进行预张拉，并调整初始张拉应力一致后再进行统一的张拉，从而有效解决了碳纤维编织网预应力施加过程中存在的预应力不均的问题，提升了纤维编织网的整体张拉预应力。
为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：
一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，包括锚固端和张拉端，所述锚固端和张拉端均包括分层滚轴装置，分层滚轴装置外侧为U形夹，U形夹开口端有挡片，挡片固定有锚筒，锚筒内有两个锥形夹片；U形夹连接有螺纹杆；所述张拉端的螺纹杆连接有预张拉装置，预张拉装置包括螺纹杆上螺纹连接的调节螺母，调节螺母与U形夹之间的螺纹杆上套有弹簧，弹簧外套设有限位套筒，限位套筒的长度小于弹簧自然伸展状态的长度；限位套筒与U形夹之间的螺纹杆上滑动安装有锚固板，锚固板固定连接有总张拉装置；
所述锚固端的螺纹杆固定连接有锚固板。
进一步的改进，所述总张拉装置包括与锚固板相连的U形架，U形架滑动连接在滑动结构上，同时通过螺杆连接穿心式拉拔仪。
进一步的改进，所述滑动结构包括U形导向架，U形导向架通过滚轴轴接有滚轮，U形导向架顶部两侧固定有挡板，U形架连接有螺杆，螺杆穿过固定框板连接有穿心式拉拔仪，螺杆与固定框板滑动连接；所述锚固端的锚固板通过螺杆和螺母固定连接有固定框板，螺母上固定有垫片。
进一步的改进，所述螺杆上螺纹连接有与固定框板对应的第一螺母和与穿心式拉拔仪对应的第二螺母。
进一步的改进，所述浇筑台包括支撑板，支撑板顶部固定有浇筑底板，浇筑底板两侧固定有浇筑侧板。
进一步的改进，所述分层滚轴装置包括两个安装板，两个安装板之间轴接有若干组滚轴，每组滚轴包括两个滚轴。
进一步的改进，所述调节螺母上固定有垫片。
进一步的改进还包括锚具夹持前的压板装置，压板装置由上压板、下压板和螺栓组成，下压板沿预设间距设置开槽，上压板对应开槽位置凸起，通过螺栓将上下压板连接。
进一步的改进，所述预设间距为各纤维束的间距。
本发明的优点：
对纤维编织网施加预应力时，通过锚具对单束纤维锚固可以调节各纤维束的初应力，当各纤维束初应力一致后再通过锚固系统对纤维编织网实行统一张拉，可以提高纤维编织网的预应力施加强度，提高各束纤维张拉应力施加的准确性和均一性，使得纤维编织网整体张拉的更加均匀，从而提高了纤维编织网增强混凝土复合板材的整体性能。
附图说明
图1为夹具的结构示意图；
图2为一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置的结构示意图；
图3为张拉端锚固装置和预张拉装置的立体结构示意图；
图4为锚固端锚固装置的立体结构示意图；
图5为张拉端锚固装置和预张拉装置的侧视结构示意图；
图6为锚固板的结构示意图；
图7为U形导向架的结构式示意图；
图8为总张拉装置的结构示意图；
图9为浇筑台的立体结构示意图；
图10为分层滚轴装置的结构示意图；
图11为压扁装置的结构示意图；
图12为纤维束两端进行压扁操作和不进行压扁操作的拉力位移图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。
实施例1
一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，包括如下步骤：
步骤一、将纤维编织网进行浸胶处理，得到浸胶后的纤维编织网；
步骤二、对浸胶后的纤维编织网的每个纤维束两端进行压扁操作，压扁操作时的压力为Na；
步骤三、将纤维编织网的每个纤维束的压扁处固定在夹具上，夹具上连接有预张拉装置，预张拉装置均连接到总张拉装置上，预张拉装置对夹具进行预张拉，然后调整各纤维束受到的预张拉力，使得各纤维束受到的预张拉力相同为Ta；
步骤四、对各夹具同时张拉，总张拉装置先张拉至预定拉力值的50％，稳定2-3分钟，观察纤维编织网变化，稳定后张拉至各纤维束达到预定拉力Tb，维持待受力稳定；各纤维束达到预定拉力Tb时，夹具对纤维束的压力为Nb；
步骤五、向张拉的纤维编织网浇筑水泥基材料，至混凝土复合硬化后，剪断纤维编织网即制得纤维编织网增强混凝土复合板材；
其中，Na＞Nb；0＜Ta≤10％Tb。
张拉装置和总张拉装置为穿心式千斤顶，预张拉装置连接有预张拉力检测装置，预张拉力检测装置包括拉力传感器。
所述纤维编织网为碳纤维编织网。
所述步骤一中，浸胶时，用的胶水由2～3体积份的水玻璃和1～1.5体积份的内掺型防水剂组成；浸胶时间为10-15min。
内掺型防水剂为甲基硅酸钠溶液；所述甲基硅酸钠溶液的浓度为55～62％。
如图1所示，所述夹具包括U形夹1，U形夹1开口端有挡片2，挡片2内固定锚筒4，锚筒有两个锥形夹片3。
本实施例中，步骤二需要先对纤维束两端进行压扁压平操作，其原因如下：压扁压平和不压扁压平时，夹具对单个张拉纤维束的拉力与位移的对应关系与如12所示：从中可以看出，压扁压平后，夹具的位移和拉力更近似与一条直线，即拉力和位移成正比关系，从而在张拉时，各纤维束收到的张拉力更加均匀一致，而不压扁压平时，张拉时由于总张拉装置的位移和拉力为曲线，因此即使通过预张拉装置进行了预张拉力的一致性调整，但再在后续调整时，由于各纤维束受力后端部的夹具水平位移相同，必然导致对应的张拉力不同，从而使得整个网张拉不均匀。
其原因在于，如图1所示的夹具，随着拉力的增加，锥形夹片3会对纤维束有一个竖向的压力，使得两个锥形夹片3之间的间隙变小，向左侧滑动，从而叠加纤维束张拉的位移，出现如图12所示的曲线变化。而由于各纤维束形状不同，夹入的长度不同，则会导致锥形夹片3对应相同拉力时，向左滑动的距离不同，从而出现不均一。
实施例2
为了更便于实施上述方法，本发明公开了一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，包括锚固端5和张拉端6，锚固端5包括锚固装置，张拉端6包括锚固装置和预张拉装置，张拉端6的预张拉装置连接总张拉装置。锚固端5和张拉端6的内侧均为分层滚轴装置8，分层滚轴装置8之间安装有浇筑台7，分层滚轴装置8外侧包括U形夹1，U形夹1开口端内凸成形有挡片2，挡片2间插入有两个锥形夹片3，U形夹1连接有螺纹杆15，
预张拉装置包括螺纹杆15上螺纹连接的调节螺母16，调节螺母16连接有垫片17，调节螺母16与U形夹1之间的螺纹杆15上套设有弹簧18，弹簧18外套设有限位套筒19，限位套筒19的长度小于弹簧18自然伸展状态的长度；弹簧18与U形夹1之间安装有锚固板20，锚固板20与螺纹杆15滑动连接且固定连接总张拉装置。
总张拉装置包括与锚固板20相连的U形架10，U形架10滑动连接在滑动结构上，滑动结构包括U形导向架9，U形导向架9通过滚轴22轴接有滚轮23，U形导向架9顶部两侧固定有挡板14，U形架10连接有螺杆11，螺杆11穿过固定框板12连接有穿心式千斤顶13，螺杆11与固定框板12滑动连接。螺杆11上螺纹连接有与固定框板12对应的第一螺母25和与穿心式千斤顶13对应的第二螺母24。U形夹1安装有供锥形夹片3穿过的锚筒4。
浇筑台7包括支撑板27，支撑板27顶部固定有浇筑底板26，浇筑底板26两侧固定有浇筑侧板28。
分层滚轴装置8包括两个安装板29，两个安装板29之间轴接有若干组滚轴，每组滚轴包括两个滚轴21，调节螺母16上固定有垫片17。
纤维束两端进行压扁操作操作时，压扁装置包括上压板30和下压板31，下压板31上成形有若干矩形槽，上压板30上凸起有与矩形槽配合的矩形压块；上压板30和下压板31通过螺栓32固定压紧。
上述装置的使用方法如下：
(1)先对纤维编制网进行浸胶处理，锚具夹持段纤维束浸胶时用图11所示的压板装置进行夹持定型。压板装置由上、下压板和螺栓组成，下压板沿一定间距(等于各纤维束间距)设置开槽，上压板对应位置设置凸起，通过螺栓可以将上下压板连接，实现压紧。具体操作为，预先对下压板铺设塑料薄膜，将纤维网格受力方向的各纤维束放入下压板的对应开槽内，然后用刷子开槽内的各纤维束刷胶使纤维束充分浸胶，然后敷上塑料薄膜，盖上压板，用螺栓拧紧，待胶体固化后将纤维取下。
(2)将浸渍后的纤维编织网铺设于浇筑台上，纤维束两端通过锥形夹片3夹紧，并通过锚筒4进行锚固：将纤维束放置于锚具锥形夹片3之间后，将夹片往前推，通过锚筒的楔形结构初步对纤维夹紧。当铺设多层纤维编制网时，由于锚具的高度大于各层纤维沿厚度方向的间距，因此需要使用分层滚轴装置放大各层纤维沿厚度方向的距离，装置如图5所示，滚轴可以转动。
(3)批量操作锚固好纤维束后，拧紧固定端螺杆上的锁定螺母实现固定端的锚固。
(4)总张拉装置拉动预张拉装置对纤维编制网进行预张拉，预张拉后螺纹杆15带动调节螺母16压缩弹簧，此时压缩弹簧的压缩量即为对纤维束的预张拉力。然后旋转调节螺母16使得螺母16抵住限位套筒19，从而使得各弹簧压缩量相同，即各纤维束的预拉力相同。所述弹簧为特质弹簧，各弹簧的刚度一致，且通过套筒保证弹簧的压缩距离相同，使各纤维束的初应力一致，如图3所示。
(5)将张拉端的螺杆用螺母拧住，连接好穿心式千斤顶、穿心式传感器等张拉及测量设备(如拉力传感器)。
(6)待穿心式千斤顶及传感器安装完毕，千斤顶加压，拉动锚固系统在滑动系统的滑道上移动，在进行张拉时，先张拉至预应力值的50％，稳定2-3分钟，观察纤维编织网变化，然后张拉至规定张拉力值时，锁定张拉端锁定螺母，待受力稳定，即可卸载千斤顶。
(7)进行纤维复合板材浇筑，待砂浆硬化后，剪断纤维编织网，沿张拉方向敲击夹片，实现退锚后即可重复上述操作。
上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，包括锚固端(5)和张拉端(6)，所述锚固端(5)和张拉端(6)均包括分层滚轴装置(8)，分层滚轴装置(8)外侧为U形夹(1)，U形夹(1)开口端有挡片(2)，挡片(2)固定有锚筒(4)，锚筒(4)内有两个锥形夹片(3)；U形夹(1)连接有螺纹杆(15)；所述张拉端(6)的螺纹杆(15)连接有预张拉装置，预张拉装置包括螺纹杆(15)上螺纹连接的调节螺母(16)，调节螺母(16)与U形夹(1)之间的螺纹杆(15)上套有弹簧(18)，弹簧(18)外套设有限位套筒(19)，限位套筒(19)的长度小于弹簧(18)自然伸展状态的长度；限位套筒(19)与U形夹(1)之间的螺纹杆(15)上滑动安装有锚固板(20)，锚固板(20)固定连接有总张拉装置；所述锚固端(5)的螺纹杆(15)固定连接有锚固板(20)。
2.如权利要求1所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述总张拉装置包括与锚固板(20)相连的U形架(10)，U形架(10)滑动连接在滑动结构上，同时通过螺杆(11)连接穿心式拉拔仪(13)。
3.如权利要求2所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述滑动结构包括U形导向架(9)，U形导向架(9)通过滚轴(22)轴接有滚轮(23)，U形导向架(9)顶部两侧固定有挡板(14)，U形架(10)连接有螺杆(11)，螺杆(11)穿过固定框板(12)连接有穿心式拉拔仪(13)，螺杆(11)与固定框板(12)滑动连接；所述锚固端(5)的锚固板(20)通过螺杆和螺母固定连接有固定框板(12)，螺母上固定有垫片。
4.如权利要求3所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述螺杆(11)上螺纹连接有与固定框板(12)对应的第一螺母(25)和与穿心式拉拔仪(13)对应的第二螺母(24)。
5.如权利要求1所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述浇筑台(7)包括支撑板(27)，支撑板(27)顶部固定有浇筑底板(26)，浇筑底板(26)两侧固定有浇筑侧板(28)。
6.如权利要求1所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述分层滚轴装置(8)包括两个安装板(29)，两个安装板(29)之间轴接有若干组滚轴，每组滚轴包括两个滚轴(21)。
7.如权利要求1所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述调节螺母(16)上固定有垫片(17)。
8.如权利要求1所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，还包括锚具夹持前的压板装置，压板装置由上压板(30)、下压板(31)和螺栓(32)组成，下压板沿预设间距设置开槽，上压板对应开槽位置凸起，通过螺栓(32)将上下压板连接。
9.如权利要求8所述的预应力纤维编织网增强混凝土复合板材的制作装置，其特征在于，所述预设间距为各纤维束的间距。
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