預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱施工方法。對(duì)待加固的混凝土柱進(jìn)行倒角、表面打磨、補(bǔ)洞等處理，在預(yù)先設(shè)計(jì)好需加固處表面涂環(huán)氧，待固化后可起到減小碳纖維布與混凝土表面摩擦力的作用，可有效傳遞預(yù)應(yīng)力；同時(shí)碳纖維布在包裹前為防止邊緣脫絲，需對(duì)碳纖維布表面貼透明膠帶處理；通過自鎖式錨具夾片將其加緊，然后纏繞到被包裹的混凝土柱上，通過扳手扭緊螺桿以施加預(yù)應(yīng)力；待達(dá)到預(yù)定預(yù)應(yīng)力度后，在碳纖維布表面再涂一層環(huán)氧膠，此步驟可防止碳纖維布上防止個(gè)別絲束出現(xiàn)“斷裂起毛”現(xiàn)象，保證其整體受力。本發(fā)明構(gòu)思新穎，施工步驟清晰、簡(jiǎn)單、實(shí)用，充分發(fā)揮了碳纖維布的高強(qiáng)作用，從而整體改善加固效果，便于推廣應(yīng)用。
【專利說明】
預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱施工方法。本方法適用于一般房屋建筑，尤其適用大型公共建筑(如學(xué)校、商場(chǎng))以受軸心壓力為主的鋼筋混凝土柱的加固補(bǔ)強(qiáng)與改造工程。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，需加固補(bǔ)強(qiáng)的房屋建筑日漸增多，對(duì)于鋼筋混凝土柱，傳統(tǒng)的加固方式有加大截面法、粘鋼加固法以及粘碳纖維布加固等方法，其中粘碳纖維布加固法又以其施工方便、不增加建筑物自重等優(yōu)勢(shì)近年來得到廣泛應(yīng)用，但使用后問題隨之而來。首先，經(jīng)大量文獻(xiàn)試驗(yàn)研究表明，該加固方法能提高構(gòu)件的受壓承載力有限(一般在10%左右)，且未能充分發(fā)揮碳纖維高強(qiáng)度的特點(diǎn)，利用效率較低;其次，粘結(jié)碳纖維布所用的膠體耐久性能較低，接硬后，長(zhǎng)期暴露在空氣中易老化，造成碳纖維布整體的剝離、脫落，從而喪失加固效果。為了解決這些問題，可對(duì)碳纖維布施加環(huán)向預(yù)應(yīng)力，從而對(duì)核心混凝土提供主動(dòng)約束，有效提高碳纖維布的使用效率；同時(shí)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該加固方法可提高構(gòu)件的承載力比普通粘貼的方法高(能提高30%左右)，且該加固方法依靠自鎖式錨具進(jìn)行預(yù)應(yīng)力，無需使用膠體進(jìn)行粘結(jié)。但該加固方法在實(shí)施過程中也會(huì)遇到一些問題，首先，混凝土表面打磨后不是非常光滑，其與碳纖維布的摩擦阻力會(huì)影響預(yù)應(yīng)力的傳遞，從而影響其加固效果;其次碳纖維布為單向絲狀編織物，當(dāng)通過自鎖式錨具施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，由于受力不均勻，使得碳纖維布表面?zhèn)€別絲束斷裂，發(fā)生表面“起毛”現(xiàn)象，從而降低了碳纖維布的整體受力性能，影響被加固構(gòu)件承載力的提高。本發(fā)明針對(duì)于此，通過在施工過程中對(duì)被加固柱以及碳纖維布進(jìn)行預(yù)處理，使其能有效降低與被加固構(gòu)件表面的摩阻力，減小預(yù)應(yīng)力損失，更加均勻傳遞預(yù)應(yīng)力，同時(shí)加強(qiáng)碳纖維布的整體受力，使其破壞時(shí)能充分發(fā)揮碳纖維布的強(qiáng)度，從而改善加固效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱施工方法。
[0004]本發(fā)明的思路:通過對(duì)打磨處理過的混凝土表面涂環(huán)氧樹脂，待固化后再進(jìn)行碳纖維布的包裹，并使用自鎖式錨具對(duì)碳纖維布施加預(yù)應(yīng)力，能夠有效降低碳纖維布與混凝土表面的摩阻力，使其均勻傳遞預(yù)應(yīng)力；同時(shí)通過對(duì)張拉后的碳纖維布表面涂環(huán)氧樹脂，以及對(duì)布條的端部貼透明膠帶，從而防止個(gè)別絲束“斷裂起毛”現(xiàn)象，使得布條在整個(gè)截面上受力均勻，構(gòu)件破壞時(shí)能充分發(fā)揮碳纖維布的強(qiáng)度，使得鋼筋混凝土柱的核心部分處于三向受壓狀態(tài)，從而提高其承載能力，起到加固補(bǔ)強(qiáng)效果。
[0005]具體步驟為:
步驟1、將待加固鋼筋混凝土柱的四個(gè)角部用打磨機(jī)進(jìn)行打磨倒角，確定其需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維布包裹范圍，然后進(jìn)行表面清潔、打磨、補(bǔ)洞處理。
[0006]步驟2、在待加固鋼筋混凝土柱需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維布包裹范圍的表面均勻涂刷一層環(huán)氧膠，在常溫下固化5小時(shí)后，形成光滑表面，碳纖維布與該表面的摩擦系數(shù)為0.0l?
0.2;固化后的環(huán)氧膠層厚度為0.01?2mm，其為與涂刷在預(yù)應(yīng)力碳纖維布上的環(huán)氧膠同一型號(hào)或者滿足兩者粘結(jié)力大于其與混凝土粘結(jié)力條件的任一型號(hào)環(huán)氧膠。
[0007]步驟3、確定碳纖維布的下料長(zhǎng)度，碳纖維布下料長(zhǎng)度為碳纖維布在錨具錨頭裹緊3圈的長(zhǎng)度與碳纖維布在錨頭內(nèi)夾緊的長(zhǎng)度之和的2倍加上包裹位置處柱的周長(zhǎng)再減去兩錨頭中心線間距。
[0008]步驟4、根據(jù)下料長(zhǎng)度裁剪好碳纖維布，在碳纖維布兩個(gè)端部單側(cè)各自粘貼一條膠帶，在碳纖維布條上下邊緣間隔或連續(xù)粘貼膠帶，防止散絲現(xiàn)象，完成對(duì)碳纖維布的表面處理;所述膠帶為透明或半透明，其寬度不大于3cm。
[0009]步驟5、將表面處理過的碳纖維布放入錨具夾片中，錨具螺栓和螺栓墊片放入錨具安裝孔中，將其擰緊使兩錨具夾片上緊，然后將表面處理過的碳纖維布沿著錨具夾片環(huán)向纏繞I?5圈，并保證纏繞過程中碳纖維布與錨具夾片之間裹緊。
[0010]步驟6、將與自鎖式錨具連接好的碳纖維布包裹在待加固鋼筋混凝土柱表面預(yù)先涂膠處理好的相應(yīng)位置，將螺桿和螺桿墊片穿入錨具中的螺桿安裝孔，將螺母套在螺桿上。
[0011]步驟7、為了防止自鎖式錨具下墜影響碳纖維布預(yù)應(yīng)力施加的準(zhǔn)確度，在自鎖式錨具下緣用支撐水平地?fù)纹疱^具。
[0012]步驟8、對(duì)碳纖維布施加初始拉力，同步交替擰緊上下兩根螺桿上的螺母，直至碳纖維布裹緊在被加固柱表面不能自由移動(dòng)為止，撕除貼在碳纖維布上下邊緣的透明膠帶。
[0013]步驟9、對(duì)碳纖維布施加預(yù)應(yīng)力，用兩個(gè)扳手固定住上下兩個(gè)螺桿端部，另外兩個(gè)扳手同步交替擰緊上下兩根螺桿上的螺母，在擰緊的同時(shí)用刻度尺測(cè)量自鎖式錨具兩端頭的距離，保證其兩端頭水平距離相同，從而確保碳纖維布同步受力，根據(jù)扳手?jǐn)Q緊螺母的圈數(shù)與碳纖維布預(yù)應(yīng)力大小的線性關(guān)系確定碳纖維布上施加的預(yù)應(yīng)力度。
[0014]步驟10、對(duì)施加了預(yù)應(yīng)力的碳纖維布表面均勻涂刷一層環(huán)氧膠，在常溫下固化5小時(shí)。
[0015]步驟11、拆除自鎖式錨具下緣的支撐，即完成預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱的施工。
[0016]所述步驟I中的打磨倒角是針對(duì)方形截面柱，如果待加固鋼筋混凝土柱截面為圓形，則省略步驟I中的打磨倒角過程，其余步驟均相同。
[0017]本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、能夠有效降低碳纖維布與混凝土表面的摩阻力，使其均勻傳遞預(yù)應(yīng)力，從而減小預(yù)應(yīng)力損失，提高了碳纖維布的有效預(yù)應(yīng)力。
[0018]2、能夠有效避免碳纖維布在張拉過程中表面?zhèn)€別絲束斷裂而引起的碳纖維布整體受力不均勻，使得構(gòu)件破壞時(shí)能充分發(fā)揮碳纖維布的強(qiáng)度，從而改善加固效果。
[0019]3、能夠有效防止碳纖維布布邊的絲束在整個(gè)施工過程中出現(xiàn)脫絲現(xiàn)象，保證預(yù)應(yīng)力碳纖維布的截面寬度，從而保證加固效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中裝置的總體安裝圖。
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中待加固鋼筋混凝土柱加固前彈線及需涂環(huán)氧膠位置示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中待加固鋼筋混凝土柱涂環(huán)氧膠示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中待加固鋼筋混凝土柱加固前碳纖維布表面貼透明膠帶處理展開示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中使用的自鎖式錨具構(gòu)造詳圖。
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中待加固鋼筋混凝土柱加固后正立面圖。
[0026]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中待加固鋼筋混凝土柱加固后剖面圖。
[0027]圖中標(biāo)記:1-墨線;2-碳纖維布包裹范圍；3-涂膠位置;4-碳纖維布;5-2cm的透明膠帶;6-3cm的透明膠帶;7-錨具夾片;8-錨具螺栓;9-螺栓墊片；10-錨具安裝孔；11-螺桿；12-螺桿墊片;13-螺桿安裝孔;14-螺母;15-螺桿端部。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例:
如圖1?7所示，本實(shí)施例加固的是方形截面柱，具體步驟為:
步驟1、將待加固柱的四個(gè)角部用打磨機(jī)進(jìn)行打磨倒角，倒角圓弧半徑大于25_，并保證其為光滑圓弧，確定待加固鋼筋混凝土柱上的加固位置，用墨線I在其表面彈出其需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維布包裹范圍2，然后清除表面浮漿、油污等雜質(zhì)，并打磨平整，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)面，表面如遇較大孔洞，則需用粘結(jié)力強(qiáng)的修補(bǔ)材料進(jìn)行補(bǔ)洞處理。
[0030]步驟2、在待加固鋼筋混凝土柱需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維布包裹范圍的表面涂膠位置3均勻涂刷一層環(huán)氧膠。環(huán)氧膠的配制過程為:將環(huán)氧膠主劑A與固化劑B分別攪拌均勻，然后按A:B=2:1的配比倒入容器，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑敝翛]有色差。攪拌時(shí)不得有水及油污混入。環(huán)氧膠每次配膠量不宜太多，以單人操作30分鐘用膠量為宜。在常溫下(25攝氏度)固化時(shí)間為5小時(shí)。環(huán)氧膠層固化后形成光滑表面，碳纖維布與該表面的摩擦系數(shù)為0.1。該環(huán)氧膠層厚度為0.1_，其與涂刷在預(yù)應(yīng)力碳纖維布上的環(huán)氧膠同一型號(hào)。
[0031]步驟3、確定碳纖維布的下料長(zhǎng)度。碳纖維布下料長(zhǎng)度=包裹位置處柱的周長(zhǎng)+(碳纖維布在錨具錨頭裹緊3圈的長(zhǎng)度+碳纖維布在錨頭內(nèi)夾緊的長(zhǎng)度)X2—兩錨頭中心線間距。兩錨頭中心線間距與碳纖維布施加的預(yù)應(yīng)力度有關(guān)，預(yù)應(yīng)力度為0.1兩錨頭中心線間距為6.5cm，預(yù)應(yīng)力度為0.2兩錨頭中心線間距為7.5cm。
[0032]步驟4、根據(jù)下料長(zhǎng)度裁剪好碳纖維布4，在碳纖維布4兩個(gè)端部單側(cè)各自粘貼一條寬度為2cm的透明膠帶5。在碳纖維布條上下邊緣1.5cm范圍內(nèi)每間隔15cm粘貼寬度為3cm的透明膠帶6。防止散絲現(xiàn)象，完成對(duì)碳纖維布的表面處理。
[0033]步驟5、將表面處理過的碳纖維布4放入錨具夾片7中，錨具螺栓8和螺栓墊片9放入錨具安裝孔10中，將其擰緊使兩錨具夾片7上緊。然后將表面處理過的碳纖維布4沿著錨具夾片7環(huán)向纏繞3圈，并保證纏繞過程中碳纖維布4與錨具夾片7之間裹緊。
[0034]步驟6、將與自鎖式錨具連接好的碳纖維布4包裹在被加固柱表面預(yù)先涂膠處理好的涂膠位置3，將螺桿11和螺桿墊片12穿入錨具中的螺桿安裝孔13，將螺母14套在螺桿11上。
[0035]步驟7、為防止自鎖式錨具下墜影響碳纖維布4預(yù)應(yīng)力施加的準(zhǔn)確度，在自鎖式錨具下緣用支撐水平地?fù)纹疱^具。
[0036]步驟8、對(duì)碳纖維布4施加初始拉力。同步交替擰緊上下兩根螺桿11上的螺母14，直至碳纖維布4裹緊在被加固柱表面不能自由移動(dòng)為止。撕除貼在碳纖維布4上下邊緣3cm的透明膠帶6。
[0037]步驟9、對(duì)碳纖維布4施加預(yù)應(yīng)力。用兩個(gè)扳手固定住上下兩個(gè)螺桿端部15，另外兩個(gè)扳手同步交替擰緊上下兩根螺桿11上的螺母14。在擰緊的同時(shí)用刻度尺測(cè)量自鎖式錨具兩端頭的距離，保證其兩端頭水平距離相同，從而確保碳纖維布4同步受力。根據(jù)扳手?jǐn)Q緊螺母14的圈數(shù)與碳纖維布4預(yù)應(yīng)力大小的線性關(guān)系確定碳纖維布4上施加的預(yù)應(yīng)力度。
[0038]步驟10、對(duì)施加了預(yù)應(yīng)力的碳纖維布4表面均勻涂刷一層環(huán)氧膠，在常溫下(25攝氏度)固化時(shí)間為5小時(shí)。
[0039]步驟11、拆除自鎖式錨具下緣的支撐，即完成預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱的施工。
[0040]本文中所描述的具體實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)所描述的具體實(shí)施例做某些修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱施工方法，其特征在于具體步驟為: 步驟1、將待加固鋼筋混凝土柱的四個(gè)角部用打磨機(jī)進(jìn)行打磨倒角，確定其需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維布包裹范圍，然后進(jìn)行表面清潔、打磨、補(bǔ)洞處理； 步驟2、在待加固鋼筋混凝土柱需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維布包裹范圍的表面均勻涂刷一層環(huán)氧膠，在常溫下固化5小時(shí)后，形成光滑表面，碳纖維布與該表面的摩擦系數(shù)為0.0l?0.2;固化后的環(huán)氧膠層厚度為0.01?2mm，其為與涂刷在預(yù)應(yīng)力碳纖維布上的環(huán)氧膠同一型號(hào)或者滿足兩者粘結(jié)力大于其與混凝土粘結(jié)力條件的任一型號(hào)環(huán)氧膠； 步驟3、確定碳纖維布的下料長(zhǎng)度，碳纖維布下料長(zhǎng)度為碳纖維布在錨具錨頭裹緊3圈的長(zhǎng)度與碳纖維布在錨頭內(nèi)夾緊的長(zhǎng)度之和的2倍加上包裹位置處柱的周長(zhǎng)再減去兩錨頭中心線間距； 步驟4、根據(jù)下料長(zhǎng)度裁剪好碳纖維布，在碳纖維布兩個(gè)端部單側(cè)各自粘貼一條膠帶，在碳纖維布條上下邊緣間隔或連續(xù)粘貼膠帶，防止散絲現(xiàn)象，完成對(duì)碳纖維布的表面處理；所述膠帶為透明或半透明，其寬度不大于3cm; 步驟5、將表面處理過的碳纖維布放入錨具夾片中，錨具螺栓和螺栓墊片放入錨具安裝孔中，將其擰緊使兩錨具夾片上緊，然后將表面處理過的碳纖維布沿著錨具夾片環(huán)向纏繞I?5圈，并保證纏繞過程中碳纖維布與錨具夾片之間裹緊； 步驟6、將與自鎖式錨具連接好的碳纖維布包裹在待加固鋼筋混凝土柱表面預(yù)先涂膠處理好的相應(yīng)位置，將螺桿和螺桿墊片穿入錨具中的螺桿安裝孔，將螺母套在螺桿上； 步驟7、為了防止自鎖式錨具下墜影響碳纖維布預(yù)應(yīng)力施加的準(zhǔn)確度，在自鎖式錨具下緣用支撐水平地?fù)纹疱^具； 步驟8、對(duì)碳纖維布施加初始拉力，同步交替擰緊上下兩根螺桿上的螺母，直至碳纖維布裹緊在被加固柱表面不能自由移動(dòng)為止，撕除貼在碳纖維布上下邊緣的透明膠帶； 步驟9、對(duì)碳纖維布施加預(yù)應(yīng)力，用兩個(gè)扳手固定住上下兩個(gè)螺桿端部，另外兩個(gè)扳手同步交替擰緊上下兩根螺桿上的螺母，在擰緊的同時(shí)用刻度尺測(cè)量自鎖式錨具兩端頭的距離，保證其兩端頭水平距離相同，從而確保碳纖維布同步受力，根據(jù)扳手?jǐn)Q緊螺母的圈數(shù)與碳纖維布預(yù)應(yīng)力大小的線性關(guān)系確定碳纖維布上施加的預(yù)應(yīng)力度； 步驟10、對(duì)施加了預(yù)應(yīng)力的碳纖維布表面均勻涂刷一層環(huán)氧膠，在常溫下固化5小時(shí)； 步驟U、拆除自鎖式錨具下緣的支撐，即完成預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固鋼筋混凝土柱的施工； 所述步驟I中的打磨倒角是針對(duì)方形截面柱，如果待加固鋼筋混凝土柱截面為圓形，則省略步驟I中的打磨倒角過程，其余步驟均相同。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK105888277SQ201610226100
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】王強(qiáng), 盧春玲, 朱萬旭, 吳有勝, 魏峰, 席季柳
【申請(qǐng)人】桂林理工大學(xué)