采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁及加固方法

摘要

本发明公开了一种采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁及加固方法，包括钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁的底部受拉面设有与之均匀粘贴为一体的碳纤维布，所述碳纤维布两端与钢板连接，钢板设有钢板连接孔，所述钢板通过钢板连接孔、螺母及化学螺栓与钢筋混凝土梁的两端连接。结构及施工简便，端部固定可靠，有效提高了混凝土梁的抗拉强度，提高了混凝土梁的抗弯承载力，提高了建筑结构的抗震性能以及震后受损结构的修复效果和效率，保障了人们的生命及财产安全。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁及加固方法。

背景技术    

钢筋混凝土梁作为基本的压弯构件，广泛应用于建筑结构的各个方面。随着时间推移，早期钢筋混凝土梁已进入带裂缝工作阶段，由于早期设计更多考虑重力荷载作用而忽视抗震能力，所以防震效果较差。随着使用时间延长或者一旦强震发生，钢筋混凝土梁就会发生严重损害，出于安全和生命财产考虑，对钢筋混凝土梁进行抗弯拉加固是很有必要的。      

鉴于我国大部分地区处于地震多发区域，对建筑结构进行抗震加固以及震后受损结构的修复，都需要先进的补强加固技术，以提高修复效果和效率。另外，现存的大批已有建筑物因荷载增加、自然灾害、环境侵蚀、用途改变、设计标准更新和结构可靠度要求提高等造成原有结构不满足要求，也需要及时对其进行加固。              

目前，现有技术中还没有对钢筋混凝土梁进行加固的权威方法。碳纤维布由于具有高强高效、耐久性好、耐酸碱盐腐蚀性强、耐热和耐寒性好以及施工简便，施工质量可靠等优点，成为解决现有技术存在问题的良好选择。

发明内容  

本发明就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁；通过固定在钢筋混凝土梁两端的化学螺栓、螺母及钢板组合将碳纤维布固定在钢筋混凝土梁弯拉面。该工艺施工简便、结构简单、端部固定可靠，有效提高了钢筋混凝土梁的抗弯承载力，提高了建筑结构的抗震性能以及震后受损结构的修复效果和效率，保障了人们的生命及财产安全。   

本发明还提供一种采用碳纤维布对钢筋混凝土梁的加固方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁，包括钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁的底部弯拉面设有与之均匀粘贴为一体的碳纤维布，所述碳纤维布两端与第一钢板连接，第一钢板设有钢板连接孔，所述第一钢板通过钢板连接孔、螺母及化学螺栓与钢筋混凝土梁两端连接。   

所述碳纤维布采用连续长条状碳纤维布，所述碳纤维布端部通过缠绕、包裹在第一钢板表面，第一钢板长度与碳纤维布宽度相同。 

在梁上靠近两端第一钢板内侧的位置设有若干U型箍，U型箍下部内侧与碳纤维布接触。  

所述U型箍包括碳纤维布，其中碳纤维布的两端分别缠绕在第二钢板上，第二钢板上设有连接孔，钢筋混凝土梁的两侧面分别设有U型箍固定孔；第二钢板通过连接孔与化学螺栓杆连接，所述化学螺杆的外端设有拧紧螺母，使第二钢板、U型箍与钢筋混凝土梁紧密结合，从而对弯拉面的碳纤维布起到加固作用。

所述钢筋混凝土梁底部弯拉面经过打磨、修补找平、涂底胶及结构胶处理后，与碳纤维布粘贴，碳纤维布外表面均匀涂结构胶。碳纤维布可设有多层，相邻的各层碳纤维布之间需涂敷结构胶。

所述碳纤维布的外层表面的结构胶用手触摸干燥后，在其表面均匀撒干净、干燥河砂颗粒。便于加固结束后对该部位抹灰等装饰工序。

采用碳纤维布对钢筋混凝土梁的加固方法，包括以下步骤：

1）放线：在钢筋混凝土梁底部弯拉面上，根据碳纤维布尺寸及实际布置位置，每侧外扩1cm弹墨线，根据钢板连接孔的位置确定钢筋混凝土梁底面的连接孔位置。

2）U型箍倒角：将U型箍的转角粘贴处倒角、并打磨成圆弧状。

3）弯拉面基层处理，用角磨机将墨线内的混凝土表面进行打磨处理，清除构件表面的油污，腻子，涂料、浮尘等，露出混凝土坚硬面，用吹风机吹干净待用；在混凝土的连接孔位置钻孔，钻孔后用毛刷掏孔、再用吹风机吹孔；打磨时，钢板固定位置的混凝土表面的打磨深度，要比相邻混凝土平面低2-3mm；整个过程不允许带水作业。

4）钢板处理：在钢板上钻连接孔，连接孔采用圆孔，待钢板干燥后用电动钢丝刷除锈。

5）修补找平：将打磨处理后混凝土面上出现的坑洞、凹陷用修补胶填平；坑洞较深的地方，采用高标号水泥浆填平。

6）化学螺栓端部固定：将与化学螺栓配套的药管放入混凝土孔内，然后将化学螺杆用电钻植入混凝土孔内。

7）涂底胶和结构胶：将底胶按预定的配比比例拌制，用毛刷刷在混凝土面上；将结构胶按预定的配比比例拌制，待底胶表面指触干燥后，用毛刷刷在底胶上；

8）固定碳纤维布一端：将碳纤维布的一端围绕第一钢板缠绕后，将缠绕碳纤维的第一钢板通过连接孔安装在两根化学螺栓杆上，将与化学螺杆配套的螺母在螺杆上匀速充分拧紧，使钢片、碳纤维布与混凝土紧密结合。

9）固定碳纤维布另一端：将碳纤维布人工绷紧，在保证绷紧的前提下，将另一端预留的碳纤维布缠绕在第一钢板上，按照步骤8）的方法将螺母、碳纤维布、钢板与混凝土紧密结合。

10）碳纤维布粘贴：将碳纤维布用橡胶垫轻压贴于需要粘贴的位置，采用滚筒顺纤维方向多次滚压，排除气泡，使胶液充分浸透碳纤维布，然后在碳纤维表面均匀涂刷结构胶，用滚筒顺碳纤维方向多次滚压，使表面的胶液充分浸透碳纤维布；若碳纤维布多层粘贴，重复本步骤。

11）U型箍一端固定：在混凝土梁的两侧面分别钻U型箍固定孔，将与化学螺栓配套的药管放入U型箍固定孔内，然后用电钻将化学螺杆植入U型箍固定孔内；将碳纤维布制作的U型箍的一端围绕第二钢板缠绕，然后将缠绕碳纤维布后的第二钢板通过连接孔安装在两根化学螺栓杆上，将与化学螺杆配套的螺母在螺杆上匀速充分拧紧，使第二钢板、U型箍的碳纤维布与混凝土紧密结合。

12）U型箍另一端固定：将制作U型箍的碳纤维布人工绷紧，在保证绷紧的前提下，将另一端的碳纤维U型箍缠绕在第二钢板上，按照步骤11）的方法将螺母、碳纤维U型箍、钢板与混凝土紧密结合。          

13）U型箍粘贴：将碳纤维布制作的U型箍用橡胶垫轻压贴于需要粘贴的位置，采用步骤10）的方法将碳纤维布粘贴牢固。          

14）碳纤维布最外侧涂胶：在碳纤维布的最外侧均匀涂刷结构胶，用滚筒顺碳纤维方向多次滚压，使结构胶充分浸透碳纤维布。  

步骤14完成、在碳纤维布表面结构胶指触干燥后，表面撒干净、干燥的河砂颗粒；待河砂固定牢固后，表面刮腻子、刷乳胶漆。

本发明的有益效果：

1、本发明通过固定在钢筋混凝土梁两端的化学螺栓、螺母及钢板组合将碳纤维布固定在钢筋混凝土梁弯拉面，结构及施工简便，端部固定可靠，有效提高了钢筋混凝土梁的抗弯强度，提高了建筑结构的抗震性能以及震后受损结构的修复效果和效率，保障了人们的生命及财产安全。 

2、本发明结构及施工简单、成本低廉，采用化学螺栓锚固的方法固定碳纤维布端部，有效解决了用胶粘贴的端部剥离问题，提高了碳纤维布的加固效果。     

3、本发明采用结构胶粘贴碳纤维布保证了碳纤维布与混凝土梁中间部分粘结平整、密实，充分发挥碳纤维布的受拉特性好的优点，提高了钢筋混凝土梁的抗弯承载力。    

4、本发明结构紧凑，不占用被加固建筑物的使用空间。

5、碳纤维布表面结构胶指触干燥后的表面撒干净、干燥的河砂颗粒，能够起到防火的效果；在表面刮腻子、或者刷乳胶漆，表面美观、耐磨、耐擦拭。

附图说明   

图1为本发明的结构示意图；

图2为碳纤维布预留和碳纤维布缠绕钢片示意图；

图3第一钢板、第二钢板结构示意图；

图4为碳纤维布结构示意图；   

图5化学螺栓示意详图；          

图中，1、U型箍；2、钢筋混凝土梁；3、碳纤维布；4、第一钢板；5、螺母；6、化学螺栓；7、钢筋混凝土柱；8、钢板连接孔；9、第二钢板。 

具体实施方式  

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。                                                               

 结合图1至图5，采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁，包括钢筋混凝土梁2，钢筋混凝土梁2与两端的钢筋混凝土柱7连接，所述钢筋混凝土梁2的底部弯拉面设有与之均匀粘贴为一体的碳纤维布3，所述碳纤维布3两端与第一钢板4连接，钢板4设有钢板连接孔8，所述钢板4通过钢板连接孔8、螺母5及化学螺栓6与钢筋混凝土梁2的两端连接。     

所述碳纤维布采用连续长条状碳纤维布，所述碳纤维布的端部通过缠绕、使碳纤维布包裹在钢板表面，钢板4长度与碳纤维布3宽度相同，碳纤维布3均匀粘贴在梁弯拉面上。碳纤维布的两端预设有供缠绕用的预留长度，预留长度为钢板4 宽度的3倍。       

在靠近两端钢板之间内侧的钢筋混凝土梁上分别设有若干U型箍1，U型箍1下部内侧与碳纤维布接触。   

所述U型箍1包括碳纤维布，其中碳纤维布的两端分别缠绕在第二钢板9上，第二钢板上设有连接孔，混凝土梁的两侧面分别设有U型箍固定孔，U型箍固定孔内放入与化学螺栓配套的药管，化学螺杆与U型箍固定孔连接；缠绕碳纤维布后的第二钢板通过连接孔与两根化学螺栓杆连接，在化学螺杆的外端设有拧紧螺母，拧紧螺母在螺杆上匀速充分拧紧，使第二钢板、U型箍与混凝土、以及U型箍1底部的碳纤维布与钢筋混凝土梁2底部的碳纤维布能够紧密结合。所述第一钢板、第二钢板可以采用螺栓孔大小相同、而外形尺寸不同的结构。

所述底部弯拉面经过打磨、修补找平、涂底胶及结构胶后与碳纤维布粘贴，碳纤维布外表面均匀涂结构胶。打磨时，钢板固定位置的混凝土表面的打磨深度，要比相邻混凝土平面低2-3mm；整个过程不允许带水作业。  

碳纤维布设有多层，相邻的各层碳纤维布之间需涂敷结构胶。

最外层碳纤维布表面的结构胶指触干燥后，在其表面均匀撒干净、干燥河砂颗粒。

采用碳纤维布对钢筋混凝土梁加固方法，包括以下步骤：

放线：在钢筋混凝土梁底部弯拉面上，根据碳纤维布尺寸及实际布置位置，每侧外扩1cm弹墨线，根据钢板连接孔的位置确定钢筋混凝土梁底面的连接孔位置。  

U型箍倒角：将U型箍的转角粘贴处倒角、并打磨成圆弧状，圆弧曲率半径不应小于20mm。 

弯拉面基层处理：用角磨机将墨线内的混凝土表面进行打磨处理，清除构件表面的油污、腻子、涂料、浮尘等，露出混凝土坚硬面，用吹风机吹干净待用；在混凝土的连接孔位置钻孔，钻孔后用毛刷掏孔、再用吹风机吹孔，如此反复3次；打磨时，钢板固定位置的混凝土表面的打磨深度，要比相邻混凝土平面低2-3mm，用吸尘器清理干净并保持干燥。固定点钻孔，先用毛刷掏孔，再吹风机吹孔，如此反复3次，现场不允许带水作业的场所，需采用吸尘器清理打磨面。

钢板处理：在钢板上钻连接孔，连接孔采用圆孔，待钢板干燥后用电动钢丝刷除锈，除锈等级达到St2级；圆孔半径要比化学螺栓半径大2mm。

修补找平，将打磨处理后混凝土面上出现的坑洞、凹陷用修补胶填平；坑洞较深的地方，采用高标号水泥浆填平。 

化学螺栓端部固定：将与连接螺栓配套的药管放入混凝土孔内，然后用电钻将化学螺杆植入混凝土孔内，待施工完毕后经10min-180min凝固。

涂底胶和结构胶：将底胶按预定的配比比例拌制，用毛刷刷在混凝土面上；将结构胶按预定的配比比例拌制，待底胶表面指触干燥，用毛刷刷在底胶上；底胶的作用特点是浸透力强，能很好渗透入混凝土内，增强混凝土与碳纤维的结合力。

固定碳纤维布的一端：将碳纤维布的一端围绕钢板4缠绕1.5整圈后，将缠绕碳纤维的钢板通过连接孔安装在两根化学螺栓杆上，将与化学螺杆配套的螺母在螺杆上匀速充分拧紧，使钢片、碳纤维布与混凝土紧密结合。

固定另一端碳纤维布：将碳纤维布人工绷紧，在保证绷紧的前提下，将另一端预留的碳纤维布缠绕在钢板4上，按照步骤（8）的方法将螺母、碳纤维布、钢板与混凝土紧密结合。 

碳纤维布粘贴：将碳纤维布用橡胶垫轻压贴于需要粘贴的位置，采用滚筒顺纤维方向多次滚压，排除气泡，使胶液充分浸透碳纤维布，然后在碳纤维表面均匀涂刷结构胶，用滚筒顺碳纤维方向多次滚压，使表面的胶液充分浸透碳纤维布；若碳纤维布多层粘贴，重复本步骤。

U型箍一端固定：在混凝土梁的两侧面分别钻U型箍固定孔、并清孔，将与化学螺栓配套的药管放入U型箍固定孔内，然后用电钻将化学螺杆植入U型箍固定孔内；将碳纤维布制作的U型箍的一端围绕钢板9缠绕1.5整圈，然后将缠绕碳纤维布后的钢板9通过连接孔安装在两根化学螺栓杆上，将与化学螺杆配套的螺母在螺杆上匀速充分拧紧，使第二钢板、U型箍的碳纤维布与混凝土紧密结合； 

U型箍另一端固定：将U型箍的碳纤维布人工绷紧，在保证绷紧的前提下，将另一端的碳纤维U型箍缠绕在第二钢板9上，按照步骤11）的方法将螺母、碳纤维U型箍、钢板与混凝土紧密结合。 

U型箍粘贴：将碳纤维制作的U型箍用橡胶垫轻压贴于需要粘贴的位置，采用步骤（10）的方法将碳纤维布粘贴牢固。 

碳纤维布最外侧涂胶：在碳纤维布的最外侧均匀涂刷结构胶，用滚筒顺碳纤维方向多次滚压，使结构胶充分浸透碳纤维布。

表面粘砂：待表面结构胶指触干燥后，表面撒干净、干燥的河砂颗粒。

表面粉刷：待河砂固定牢固后，表面刮腻子、刷乳胶漆。

以上虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并不是对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改仍在本发明的保护范围以内。