专利名称：碳纤维布预应力加固施工方法及其专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑上的施工方法及设备，特别是房屋结构加固用的碳纤维布的施工方法及其设备。
碳纤维是一种高科技材料，最早用于航空航天等高科技领域，后来逐步发展到飞机制造业、船舶、汽车、建筑、体育娱乐用品等领域。根据其生产原料不同，碳纤维有很多种类，并且有不同的特点。在建筑方面，由于各种原因会造成房屋结构的承载能力下降，需要进行结构加固。采用碳纤维布加固是主要手段之一。用于房屋结构加固修补的碳纤维布主要采用PAN基础纤维，该碳纤维布具有优异的物理力学性能、良好的粘结性、耐热性和抗腐蚀性。与传统加固修补方法相比具有明显的技术优势。主要表现在用于房屋结构加固的碳纤维布，其强度约建筑用钢材的十倍左右，弹性模量与建筑用钢材在同一水平上，并略有提高，是一种很好的结构加固材料。房屋结构加固用的碳纤维材料为碳纤维织物，称它为碳纤维布(CFS)，现有的碳纤维布加固砼构件的施工方法为在砼基层上涂一层界面剂，其作用是浸透进砼表面，第二层为找平面，保证CFS粘贴平整，第三层用树脂粘贴CFS。目前CFS加固均采用上述方法进行施工，通常用手工或简单工具完成。这种施工方法由于被加固构件在加固前已受力，因此CFS粘贴在已受力的构件上存在一定的应力滞后，又由于CFS的弹性模量与建筑钢材基本相同，加固构件受变形条件的限制，CFS的强度不能被充分利用，一般只用到CFS强度的40％左右。使得房屋结构加固的效果不理想。
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种加固效果十分理想的碳纤维布预应力加固施工方法及其专用设备。
本发明的技术解决方案一种碳纤维布预应力加固施工方法，其特征在于a、先对需加固的房屋结构构件进行表面处理；b、将由PAN基础纤维制成的碳纤维布按需加固的构件大小裁剪下来，其两端粘贴在具有一定刚性的材料板上，并对该碳纤维布内表面涂胶，将其一端的材料板固定在需加固构件底面的一端，然后将涂胶的碳纤维布与需加固构件的表面贴合，再对另一端的刚性材料板进行张拉，使碳纤维布的拉应变值达到其极限应变值的10-60％，最后将该端刚性材料板固定在需加固构件表面的另一端即可。
一种碳纤维布预应力加固施工专用设备，其特征在于它由两个固定支架和一个张拉连接板组成，固定支架由两根相互垂直的角钢一体组成，其竖向角钢的内端固定面设有固定螺栓孔，其外端一面的下部设有竖向长槽螺孔，固定支架的横向角钢的一端与竖向角钢中部连为一体，横向角钢内端一面上也设有固定螺栓孔，其外端一面上开有上长槽；张拉连接板为一板体，其表面上设有与碳纤维布端头的刚性材料板相吻合的凹腔，且凹腔底面上开有射钉枪孔，张拉连接板外端固连有两根伸出的张拉螺杆，两张拉螺杆之间的间距略大于所要加固构件的宽度，使得两固定支架固定在被加固构件的两侧面后，张拉连接板的两张拉螺杆正好穿入两固定支架的竖向角钢外端一面下部的竖向长槽螺孔内，在张拉连接板的两侧均开有一条与固定支架横向角钢外端面上的上长槽相吻合的下长槽，两下长槽之间的间距亦略大于被加固构件的宽度，使得两固定支架固定在被加固构件的两侧面后，张拉连接板的两侧下长槽正好与两固定支架的横向角钢外端一面的两个上长槽一一对应，并由各自的调整螺杆穿入固定。
本发明具有下列优点1、用CFS预应力加因施工技术可以解决上述普通CFS加固施工技术的缺点，由于用于加固的CFS在粘贴前进行张拉使CFS提前受力，解决了应力滞后问题，并使构件的受拉区受到预压应力，减少了砼构件荷载作用下的拉应变，使CFS的强度得到充分发挥，CFS的强度利用率可达90％左右，节省了材料，提高了构件的加固效果。
2、本发明张拉工艺简便可行，张拉设备也简单，设备费用低。本发明操作容易，加固质量好，寿命长，效果十分理想。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明专用设备的实际安装结构示意图。
图2是本发明专用设备的张拉连接板及其与碳纤维布的连接示意图。
图3是本发明专用设备的张拉连接板及碳纤维布的安装示意侧视图。
本发明碳纤维布预应力加固施工方法为1、先对需加固的房屋结构构件进行表面处理。
2、将由PAN基础纤维制成的碳纤维布(CFS)按需加固的构件大小裁剪下来，其两端粘贴在具有一定刚性的材料板上，并对该碳纤维布内表面涂胶，将其一端的材料板固定在需加固构件底面的一端，然后将涂胶的碳纤维布与需加固构件的表面贴合，再对另一端的刚性材料板进行张拉，使碳纤维布的拉应变值达到其极限应变值的10-60％，最后将该端刚性材料板固定在需加固构件表面的另一端即可。
本发明碳纤维布预应力加固施工专用设备如图1-3，它由两个固定支架1和一个张拉连接板2组成，固定支架1由两根相互垂直的角钢3、4一体组成，其竖向角钢3的内端固定面设有固定螺栓孔5，其外端一面的下部设有竖向长槽螺孔6，固定支架1的横向角钢4的一端与竖向角钢3中部连为一体，横向角钢4内端一面上也设有固定螺栓孔5，其外端一面上开有上长槽7；张拉连接板2为一板体，其表面上设有与碳纤维布15端头的刚性材料板8相吻合的凹腔9，且凹腔9底面上开有射钉枪孔10，张拉连接板2外端固连有两根伸出的张拉螺杆11，两张拉螺杆11之间的间距略大于所要加固构件12的宽度，使得两固定支架1固定在被加固构件12的两侧面后，张拉连接板2的两张拉螺杆11正好穿入两固定支架1的竖向角钢3外端一面下部的竖向长槽螺孔6内，在张拉连接板2的两侧均开有一条与固定支架1横向角钢4外端面上的上长槽7相吻合的下长槽13，两下长槽13之间的间距亦略大于被加固构件12的宽度，使得两固定支架1固定在被加固构件12的两侧面后，张拉连接板2的两侧下长槽13正好与两固定支架1的横向角钢4外端一面的两个上长槽7一一对应，并由各自的调整螺杆14穿入固定。
本发明的实施例(以加固构件底面为例)先对需被加固的房屋构件12的底面进行打磨、除灰、涂界面剂、找平等表面处理，并根据该被加固构件12的大小裁剪下对应一段大小的碳纤维布15，将该碳纤维布15的两端内表面均涂胶(如树脂胶)，然后粘固在两刚性材料板8上，刚性材料板8可采用铝板或钢板，也可采用其它具有一定刚性的材料板。此时，将两固定支架1分别安置在被加固构件12的外端两侧面处，并用膨胀螺栓穿过固定支架1的竖向角钢3和横向角钢4的固定螺栓孔5将两固定支架1固定在被加固构件12的外端两侧面上，然后将张拉连接板2的两根张拉螺杆11穿入两固定支架1的竖向角钢3外端面上的长槽螺孔6内，并带上上紧螺帽16，此时，张拉连接板2两侧的下长槽13正好与两固定支架1的横向角钢4外端一面上的上长槽7一一对应，它们之间亦穿有调整螺杆14，并也带上调整螺帽17，由于调整螺帽17没上紧，则此时张拉连接板2的表面与被加固构件12底面之间的间距较大，以便放入碳纤维布15一端的刚性材料板8。当固定支架1安装装好后，可对两刚性材料板8之间的碳纤维布15的上表面进行均匀涂胶(如树脂胶)，然后将碳纤维布15一端的刚性材料板8固定在被加固构件12的没设固定支架1的一端底面上，该固定方法可采用射钉枪来完成，再将碳纤维布15另一端的刚性材料板8放入张拉连接板2表面的相吻合的凹腔9内，为了固定效果更好，可从张拉连接板2的凹腔9底面通过螺栓18与凹腔9内的刚性材料板9连接。此时即可将碳纤维布15的涂胶面与被加固构件12的底面贴合，同时收紧调整螺帽17和上紧螺帽16，使得碳纤维布15涂胶面紧贴在被加固构件12的底面。当碳纤维布15紧贴在被加固构件12的底面后，即可对其进行预应力张拉，此时用两扭力扳手同时扳动张拉连接板2上两张拉螺杆11上的上紧螺帽16，该两扭力扳手应保持相同的扭力矩，以同时达到所要求的扭力矩值。扭力扳手的施力根据碳纤维布15所需达到的应变值来定，若要求碳纤维布15达到其极限应变值的10％时(若以三米长碳纤维布为例)，可对扭力扳手施加约20N.m的力，若要求碳纤维布15达到其极限值的30％时，可施加约50N.m的力，若要求碳纤维布15达到其极限值的60％时，可施加约80N.m的力。通常碳纤维布的预应力控制值最好为其极限应变值的40-50％。在上述施力过程中，由于固定支架1和张拉连接板2设有一一对应的上、下长槽7、13，则碳纤维布15在张拉过程中，调整螺杆14会随张拉连接板2在上、下长槽7、13中移动，从而保证碳纤维布15在整个张拉过程中一直紧贴在被加固构件12的底面。当碳纤维布15被张拉到所要求的应变值后，用射钉枪通过张拉连接板2凹腔9底面的射钉孔10将凹腔9内的刚性材料板8射固在被加固构件12对应端的底面上(若用螺栓18加固凹腔9内的刚性材料板8，则应先拆下螺栓18)，此时即可拆除固定支架1和张拉连接板2。最后再对固定在被加固构件12底面上的碳纤维布15的下表面刷一层胶，使碳纤维布15与胶混成一体。由于碳纤维布15在加固构件12的过程中提前受力，则它对构件12的受拉区产生预压应力，故减少了构件荷载作用下的拉应变，使碳纤维布15的强度得到了充分发挥。
本发明的方法和专用设备同理也可将碳纤维布加固在被加固构件的上表面，以解决房屋构件抵抗负弯矩承载力不足的问题。
权利要求
1.一种碳纤维布预应力加固施工方法，其特征在于a、先对需加固的房屋结构构件进行表面处理；b、将由PAN基础纤维制成的碳纤维布按需加固的构件大小裁剪下来，其两端粘贴在具有一定刚性的材料板上，并对该碳纤维布内表面涂胶，将其一端的材料板固定在需加固构件底面的一端，然后将涂胶的碳纤维布与需加固构件的表面贴合，再对另一端的刚性材料板进行张拉，使碳纤维布的拉应变值达到其极限应变值的10-60％，最后将该端刚性材料板固定在需加固构件表面的另一端即可。
2.根据权利要求1所述的碳纤维布预应力加固施工方法，其特征在于所述碳纤维布的拉应变值应达到其极限应变值的40-50％。
3.一种碳纤维布预应力加固施工专用设备，其特征在于它由两个固定支架和一个张拉连接板组成，固定支架由两根相互垂直的角钢一体组成，其竖向角钢的内端固定面设有固定螺栓孔，其外端一面的下部设有竖向长槽螺孔，固定支架的横向角钢的一端与竖向角钢中部连为一体，横向角钢内端一面上也设有固定螺栓孔，其外端一面上开有上长槽；张拉连接板为一板体，其表面上设有与碳纤维布端头的刚性材料板相吻合的凹腔，且凹腔底面上开有射钉枪孔，张拉连接板外端固连有两根伸出的张拉螺杆，两张拉螺杆之间的间距略大于所要加固构件的宽度，使得两固定支架固定在被加固构件的两侧面后，张拉连接板的两张拉螺杆正好穿入两固定支架的竖向角钢外端一面下部的竖向长槽螺孔内，在张拉连接板的两侧均开有一条与固定支架横向角钢外端面上的上长槽相吻合的下长槽，两下长槽之间的间距亦略大于被加固构件的宽度，使得两固定支架固定在被加固构件的两侧面后，张拉连接板的两侧下长槽正好与两固定支架的横向角钢外端一面的两个上长槽一一对应，并由各自的调整螺杆穿入固定。
全文摘要
本发明涉及一种房屋结构加固用的碳纤维布的施工方法及其设备,它先对需加固的房屋结构构件进行表面处理,将由PAN基础纤维制成的碳纤维布按需加固的构件大小裁剪下来,其两端粘贴在具有一定刚性的材料板上,并对该碳纤维布内表面涂胶,将其一端的材料板固定在需加固构件底面的一端,然后将涂胶的碳纤维布与需加固构件的表面贴合,再对另一端的刚性材料板用专用设备进行张拉,使碳纤维布的拉应变值达到其极限应变值的10—60%,最后将该端刚性材料板固定在需加固构件表面的另一端即可。
文档编号E04G23/00GK1256345SQ9912061
公开日2000年6月14日 申请日期1999年12月15日 优先权日1999年12月15日
发明者杨良荣 申请人:江苏省建筑科学研究院