專利名稱：高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力張拉和錨固的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高強(qiáng)度復(fù)合材料增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)的施工方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度復(fù)合材料〔如碳纖維增強(qiáng)塑料、高分子聚合物纖維增塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等〕具有自重輕、強(qiáng)度高、抗疲勞、耐腐蝕等特性，是增強(qiáng)或加固土木工程結(jié)構(gòu)〔如鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等〕的理想材料。在實際工程中已有用碳纖維布加固補強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，例如，專利申請?zhí)枮?9105829.1《補強(qiáng)加固混凝土建筑物的方法》中采用碳纖維布粘合法補強(qiáng)加固鋼筋混凝土。雖然該方法在一定程度上提高了被補強(qiáng)加固的混凝土的承載力，但實際工程和試驗室試驗均證明，該方法的補強(qiáng)加固效果有限，且可靠性差。例如對鋼筋混凝土梁進(jìn)行粘貼碳纖維布加固，一方面碳纖維布粘貼層數(shù)受到限制，層數(shù)越多，碳纖維布的利用率越低，另一方面，受粘貼工藝限制，被加固鋼筋混凝土梁在極限荷載作用下，通常發(fā)生碳纖維布的剝離破壞，因此碳纖維布的材料強(qiáng)度不能得到充分發(fā)揮。為了改善碳纖維布的粘結(jié)效果，近來有人采用碳纖維布U形壓條或鋼板壓條作為附加錨固措施。但是試驗證明，這些措施雖然有一定效果，但未能根本改變碳纖維布利用率低的局面。事實上，碳纖維布U形壓條仍然存在剝離破壞的現(xiàn)象。利用本發(fā)明人申請的《高強(qiáng)度復(fù)合材料波形齒夾具錨》(申請?zhí)枮?2244587.0)專利為專用的張拉和錨固設(shè)備，采用本發(fā)明人申請的《高強(qiáng)度復(fù)合材料預(yù)應(yīng)力張拉和錨固的施工方法》(申請?zhí)枮?2128047.8)專利為施工方法，能可靠靈活、經(jīng)濟(jì)有效地用高強(qiáng)度復(fù)合材料對新建或已建的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)或加固，使工程結(jié)構(gòu)的承載能力大為提高，使用壽命增加。
在本發(fā)明人申請的申請?zhí)枮?2128047.8專利的施工方法中，對高強(qiáng)度復(fù)合材料采用兩端固定、中間橫向張拉錨固的施工方法，雖然能可靠而有效地利用高強(qiáng)度復(fù)合材料實現(xiàn)對工程結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力加固，但是在某些特殊情況下該方法有不足之處。例如當(dāng)工程結(jié)構(gòu)不需要施加預(yù)應(yīng)力時不能使用該方法；又比如，當(dāng)某些工程結(jié)構(gòu)形狀特殊或者由于使用環(huán)境的限制，不便于使用該方法；等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力張拉和錨固的施工方法，可克服上述施工方法的不足之處，使高強(qiáng)度復(fù)合材料在增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)的施工方法更靈活、方便，擴(kuò)大高強(qiáng)度復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力張拉和錨固的施工方法，仍采用本發(fā)明人申請的申請?zhí)枮?2244587.0的《高強(qiáng)度復(fù)合材料波形齒夾具錨》為專用錨固設(shè)備，對高強(qiáng)度復(fù)合材料進(jìn)行張緊和錨固，其特征主要是用波形齒夾具錨對高強(qiáng)度復(fù)合材料采用單向(如從左向右或從右向左或從中間向兩邊等)順次固定的施工方法來增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)。其施工步驟如下1.固接下波形齒板或預(yù)留波形齒槽先將波形齒夾具錨的下波形齒板固定連接〔如焊接、錨入、嵌固等方式〕在被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)的表面〔限于平面、凸面、分段平面、分段凸面及其組合面〕內(nèi)，或在被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)的表面內(nèi)預(yù)留波形齒槽。下波形齒板的波形面或預(yù)留的波形齒槽的波形面應(yīng)與被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)表面平順相接，并在每個固接的下波形齒板或預(yù)留的波形齒槽的四個角處或兩端部，各設(shè)置一根或多根螺栓。固接的下波形齒板或預(yù)留的波形齒槽分布在被增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)表面的兩端及中間，其間間隔一定距離。固接的下波形齒板或預(yù)留的波形齒槽的個數(shù)、形狀及其間隔距離，根據(jù)被增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)的表面形狀、尺寸大小等具體情況而定；2.進(jìn)行表面處理對固接的下波形齒板的波形面或預(yù)留的波形齒槽的波形面以及需要粘貼復(fù)合材料的工程結(jié)構(gòu)表面以及待錨固的上波形齒板的波形面進(jìn)行平整、清潔等表面處理；3.對復(fù)合材料進(jìn)行張緊并粘貼在已經(jīng)過表面處理后的下波形齒板的波形面或預(yù)留的波形齒槽的波形面以及需要粘貼復(fù)合材料的工程結(jié)構(gòu)表面上，涂刷粘結(jié)劑，并將高強(qiáng)度復(fù)合材料片材張緊后將其粘貼在這些已涂刷粘結(jié)劑的表面上，反復(fù)碾壓并涂刷粘結(jié)劑，直到復(fù)合材料充分浸漬于粘結(jié)劑中；4.對已粘貼的高強(qiáng)度復(fù)合材料進(jìn)行單向順次錨固在已經(jīng)過表面處理的上波形齒板的波形齒面上，涂刷粘結(jié)劑，再采用單向(如從左向右、或從右向左、或從中間向兩邊等)順次錨固的施工順序，用經(jīng)表面處理過并涂刷粘結(jié)劑的波形齒夾具錨的上波形齒板，通過螺栓與固接的下波形齒板或預(yù)留的波形齒槽固定連接，通過螺栓的緊固將復(fù)合材料夾持并錨固于上波形齒板與下波形齒板或預(yù)留的波形齒槽之間的波形齒面中。
5.然后自然養(yǎng)生。
在經(jīng)過上述1～4步的施工后，自然養(yǎng)生。
本發(fā)明的施工方法靈活方便，可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的形狀、大小以及使用要求靈活運用，彌補了申請?zhí)枮?2128047.8的專利技術(shù)的不足之處。此外，采用波形齒夾具錨將高強(qiáng)度復(fù)合材料片材錨固在被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)表面，徹底解決復(fù)合材料粘結(jié)錨固失效的難題。采用該方法，使工程結(jié)構(gòu)表面粘貼的復(fù)合材料片材層數(shù)可大大增加，并且復(fù)合材料的強(qiáng)度也將得到更充分發(fā)揮。本發(fā)明的方法及施工工藝簡單，經(jīng)濟(jì)實用，可靠性極高，能擴(kuò)大高強(qiáng)度復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。
四

圖1為本發(fā)明采用自左向右順次錨固高強(qiáng)度復(fù)合材料片材的施工示意圖；圖2為本發(fā)明采用自右向左順次錨固高強(qiáng)度復(fù)合材料片材的施工示意圖；圖3為本發(fā)明試驗梁施工示意圖；圖中1下波形齒板、2復(fù)合材料、3上波形齒板、4工程結(jié)構(gòu)、5波形齒槽、6螺栓、7碳纖維布。
五具體實施例方式
下面再結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
如圖3所示，本實施例以長3.40米，高0.32米，寬0.16米的鋼筋混凝土梁為試驗梁和對比梁。在試驗梁中預(yù)埋波形齒夾具錨的下波形齒板1，共用四個波形齒夾具錨，其中兩個位于梁的兩端部，另兩個位于梁的兩個三分點處。在試驗梁的梁底粘貼厚3×0.111毫米、寬100毫米的碳纖維布7，并在梁底用四個波形齒夾具錨錨固。另在對比梁梁底同樣粘貼3×0.111毫米厚的碳纖維布，但不用波形齒夾具錨錨固。為了便于各種施工操作，試驗梁和對比梁在粘貼碳纖維布的施工操作時，梁底底面朝上，因此附圖3也畫成底面朝上，在加載試驗時，試驗梁和對比梁底面是朝下的。
采用本發(fā)明對試驗梁進(jìn)行碳纖維布無預(yù)應(yīng)力張拉和錨固施工的操作步驟如下1.在試驗梁的梁底混凝土中預(yù)埋波形齒夾具錨的下波形齒板1，共用四個波形齒夾具錨，其中兩個位于梁的兩端部，另兩個位于梁的兩個三分點處。
2.先對試驗梁底面混凝土工程結(jié)構(gòu)4進(jìn)行表面處理，清除表層浮漿，打磨平整，同時對試驗梁底面預(yù)埋的波形齒夾具錨的下波形齒板1的波形面進(jìn)行除銹、打磨、清潔等表面處理；用丙酮清洗表面(包括梁底混凝土表面及下波形齒板1的波形表面)并保持干凈、干燥，然后涂刷底層樹脂(即界面膠)，待界面膠指觸干燥后用找平樹脂填補凹陷部位，特別注意預(yù)埋波形齒夾具錨的下波形齒板1與混凝土交界處的找平樹脂的填補，應(yīng)平滑過渡，使試驗梁底面(亦即將粘貼碳纖維布的表面)平整、光順；待填補的找平樹脂干燥后方可進(jìn)行下一步施工；3.在試驗梁底面(包括梁底混凝土表面及下波形齒板1的波形表面)涂刷環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，然后將3×0.111毫米厚的碳纖維布7用手工拉緊放置于試驗梁底面，反復(fù)碾壓并涂刷粘結(jié)環(huán)氧樹脂直到碳纖維布7充分浸漬于粘結(jié)劑中；4.先對試驗梁底面中間兩個三分點處的兩個錨固點進(jìn)行錨固施工，即用波形齒面經(jīng)清潔等表面處理過并涂刷粘結(jié)劑的波形齒夾具錨的上波形齒板3通過螺栓6與下波形齒板1連接并擰緊螺母；然后再對試驗梁底面兩端部的兩個錨固點進(jìn)行錨固施工，即用波形齒面經(jīng)清潔等表面處理過并涂刷粘結(jié)劑的波形齒夾具錨的上波形齒板3通過螺栓6與下波形齒板1連接并擰緊螺母；
5.自然養(yǎng)生24小時以上，待環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑產(chǎn)生強(qiáng)度。
分別對試驗梁和對比梁進(jìn)行加載試驗。試驗梁加載到7.2噸時，碳纖維布7的拉應(yīng)變達(dá)到1.4％，梁頂中部的混凝土出現(xiàn)壓碎現(xiàn)象，進(jìn)而喪失承載能力；自始至終，粘貼并錨固于梁底的3層碳纖維布7未出現(xiàn)剝離失效現(xiàn)象。而對比梁在相同條件下加載到4.2噸左右時，梁底粘貼的3層碳纖維布在端部發(fā)生剝離，加固梁迅速喪失承載能力而破壞。試驗結(jié)果表明采用波形齒夾具錨對工程結(jié)構(gòu)用體外錨固碳纖維布7來加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不會發(fā)生剝離破壞，碳纖維布7可得到充分發(fā)揮，加固效果是有效的、可靠的。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力張拉和錨固的施工方法，其特征在于施工的方法步驟如下①固接下波形齒板或預(yù)留波形齒槽先將波形齒夾具錨的下波形齒板(1)固定連接在被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)(4)的表面內(nèi)，或在被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)(4)的表面內(nèi)預(yù)留波形齒槽(5)，下波形齒板(1)的波形面或預(yù)留的波形齒槽(5)的波形面應(yīng)與被增強(qiáng)或加固的工程結(jié)構(gòu)(4)的表面平順相接，在每個固接的下波形齒板(1)或預(yù)留的波形齒槽(5)的四個角處或兩端部設(shè)置螺栓(6)，固接的下波形齒板(1)或預(yù)留的波形齒槽(5)分布在被增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)(4)的兩端及中間；②進(jìn)行表面處理對固接的下波形齒板(1)的波形面或預(yù)留的波形齒槽(5)的波形面以及將要粘貼復(fù)合材料(2)的工程結(jié)構(gòu)(4)的表面及待錨固的上波形齒板(3)的表面，進(jìn)行平整、清潔的表面處理；③對復(fù)合材料進(jìn)行張緊并粘貼在已經(jīng)過表面處理的下波形齒板(1)的波形面或預(yù)留的波形齒槽(5)波形面以及需要粘貼復(fù)合材料(2)的工程結(jié)構(gòu)(4)的表面上，涂刷粘結(jié)劑，并將復(fù)合材料(2)張緊后，粘貼在這些已涂刷粘結(jié)劑的表面上，反復(fù)碾壓并涂刷粘結(jié)劑，直到復(fù)合材料(2)充分浸漬于粘結(jié)劑中；④對粘貼的復(fù)合材料進(jìn)行單向順次錨固再采用從左向右或從右向左或從中間向兩邊的單向順次錨固的施工順序，用經(jīng)表面處理過并涂刷粘結(jié)劑的上波形齒板(3)，通過擰緊螺栓(6)將復(fù)合材料(2)夾持并錨固于上波形齒板(3)與下波形齒板(1)或預(yù)留的波形齒槽(5)之間；⑤自然養(yǎng)生經(jīng)過上述①～④步施工后，自然養(yǎng)生。
全文摘要
一種高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力張拉和錨固的施工方法，屬于增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高強(qiáng)度復(fù)合材料無預(yù)應(yīng)力增強(qiáng)和加固工程結(jié)構(gòu)的施工方法。本發(fā)明的施工方法主要是將高強(qiáng)度復(fù)合材料單向順次地錨固于被加固結(jié)構(gòu)上，徹底解決復(fù)合材料錨固失效的難題，更充分發(fā)揮高強(qiáng)度復(fù)合材料的高強(qiáng)度性能，以提高被增強(qiáng)或加固工程結(jié)構(gòu)的承載能力，增加其使用壽命。本發(fā)明方法靈活、方便，特別是對于無需預(yù)應(yīng)力加固的或不便于施加預(yù)應(yīng)力加固的工程結(jié)構(gòu)的情況下，更是經(jīng)濟(jì)實用、可靠性極高的施工方法，從而使高強(qiáng)度復(fù)合材料的應(yīng)用范圍更加廣泛。
文檔編號E04G23/00GK1546822SQ20031011117
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者卓靜, 卓 靜 申請人:卓靜, 卓 靜