[发明专利]一种碳纤维加固木梁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别涉及一种碳纤维加固木梁的方法。

背景技术

木梁在长期使用过程中会因为受潮等因素引起承载力降低，可以采用碳纤维进行加固。但是用碳纤维加固木梁的方法有两个问题：一、混凝土与碳纤维之间的环氧树脂粘结层容易发生粘结破坏。环氧树脂的剪切强度与剪切变形是一定的，超过其极限剪应变后粘结层即产生界面微裂缝，随着微裂缝的不断扩展，界面最后发生剥离破坏，所以木梁表面粘贴碳纤维加固有其限度，在承受较大荷载时容易出现粘结破坏。二、传统的加固手段是将碳纤维直接粘贴到木梁表面，当木梁表面有一定的曲率时，碳纤维在受拉的同时还会承受一个由曲率带来的剥离应力，加大了发生粘结破坏的机率。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维加固木梁的方法，使构件在承受荷载之前碳纤维就已经发挥了相当的强度，解决了加固后木梁容易剪切破坏的问题。

本发明在粘贴碳纤维在木梁前对碳纤维进行浸润处理来提高抗剪能力，然后将碳纤维固定在带蜗杆机构的张拉机进行预应力张拉，通过蜗杆机构使碳纤维粘贴在木梁表面，并在木梁剪力较大区设置锚固带增强抗剪强度。

本发明施工步骤包括：

(1)浸润

将环氧树脂粘贴胶均匀涂抹到碳纤维表面，反复涂刷或滚压，使其完全渗透到碳纤维中，并挤出胶中的气泡。当环氧树脂粘贴胶充分浸润到纤维丝中后，在碳纤维表面均匀涂抹一层环氧树脂粘贴胶作保护面层，使碳纤维被环氧树脂基体完全包裹。

(2)木梁的表面处理

对木梁进行表面使其具有较好的平整度。

(3)涂刷底胶与找平胶

将构件表面处理洁净后，在木梁表面涂刷一层底胶，然后在底胶上涂刷一层找平胶来修补凹凸的部分及坑洞。

(4)张拉碳纤维

将碳纤维固定在带蜗杆机构的张拉机进行预应力张拉。张拉机以每小时350～450MPa的速度均匀张拉碳纤维。

(5)粘贴预应力碳纤维

将张拉机具沿蜗杆微动机构上升，直至受弯构件的粘贴表面与碳纤维的粘贴表面紧密结合在一起，用特制的辊子沿纤维方向滚压以去除碳纤维增强塑料下面的气泡，树脂未充满的空隙用注射器注入环氧树脂；对人工打磨的构件，通常会由于木梁表面平整度与碳纤维不一致而形成较大的空隙，可配制粘稠度较大的环氧树脂填入。

(6)设置橡胶锚固带

离墙边50～100cm范围设置环形橡胶锚固带进行加固，防止粘结破坏发生。

(7)做涂料防护层

防护层采用厚度为8～12mm防火涂料。

本发明可显著提高木梁承载力，实用性强。

附图说明

图1碳纤维加固木梁工艺示意图

具体实施方式

某工程木梁由于长期受潮，承载力只达到设计荷载的80％，采用本发明提供的方法进行加固。

施工步骤包括：

(1)浸润

将环氧树脂粘贴胶均匀涂抹到碳纤维表面，反复涂刷或滚压，使其完全渗透到碳纤维中，并挤出胶中的气泡。涂刷时要沿一个方向。当环氧树脂粘贴胶充分浸润到纤维丝中后，在碳纤维表面均匀涂抹一层环氧树脂粘贴胶作保护面层，使碳纤维被环氧树脂基体完全包裹。浸润处理后环氧树脂在纤维单丝之间传递剪力，克服了纤维单丝之间的应力分布不均匀，提高纤维单丝的共同工作性能。

(2)木梁的表面处理

对木梁进行表面使其具有较好的平整度。

(3)涂刷底胶与找平胶

为了保证木梁和碳纤维之间的粘结，在将构件表面处理洁净后，要在木梁表面涂刷一层底胶，然后在底胶上涂刷一层找平胶来修补凹凸的部分及坑洞。

(4)预应力张拉碳纤维

将碳纤维固定在带蜗杆机构的张拉机进行预应力张拉。以每小时350～450MPa的速度均匀张拉碳纤维，张拉速度慢可以提高碳纤维的预应力水平。

(5)粘贴预应力碳纤维

将张拉机具沿蜗杆微动机构上升，直至受弯构件的粘贴表面与碳纤维的粘贴表面紧密结合在一起，用特制的辊子沿纤维方向滚压以去除碳纤维增强塑料下面的气泡，树脂未充满的空隙用注射器注入环氧树脂。

(6)设置橡胶锚固带

由于碳纤维与混凝土之间容易在粘结界面上发生粘结破坏，因此设置锚固带进行加固。在离墙边50～100cm范围设置环形橡胶锚固带进行加固，防止粘结破坏发生。

(7)做涂料防护层

为保证加固后构件的正常使用，避免碳纤维加固材料遭受外界损伤，在加固层外表面进行密闭防护处理。防护层采用厚度为10mm防火涂料。

加固施工完毕7天后进行堆载试验，发现承载力高于设计荷载的15％，加固施工效果较理想。