[发明专利]一种碳纤维增强复合材料预应力筋的锚固方法及锚具

说明书

一、技术领域

本发明涉及现代土木工程材料的锚固技术，尤其涉及一种碳纤维增强复合材料作为预应力筋或拉索的锚固方法及锚具。

二、背景技术

传统锚固体系普遍采用高强钢丝或钢绞线作为预应力筋，由于钢材耐腐蚀性能较差，致使其极易发生锈蚀和老化，严重影响了锚固结构的耐久性和安全性。新型土木工程材料碳纤维增强复合材料以其强度高(有的高于3000MPa，约为高强预应力钢筋的2倍)、重量轻(约为钢材的1/5)和免锈蚀等优异性能极有希望成为传统钢制预应力筋的替代品，在锚固工程中有着广泛的应用前景。但是，碳纤维增强复合材料的性质有别于钢材，主要体现在其为各向异性材料，抗剪强度低，传统钢制预应力筋和拉索的锚固系统已不再适用于锚固碳纤维增强复合材料筋，需研制新的锚固方法。

目前技术较为成熟的钢制预应力筋和拉索的锚固系统，根据锚固方式不同，主要分为机械式锚固系统和粘结式锚固系统。其中，机械式锚固系统多采用挤压锚具(挤压套)、夹片锚具(楔型锚固)等，结构简单，系统的锚固性能主要取决于夹具对筋材的环向压力以及由环向压力引起的摩擦力，筋材需承受较大的环向压力。由于碳纤维增强复合材料抗剪能力差，简单的机械锚固方法并不适用。相对而言，粘结式锚固系统依靠筋材与灌浆料之间的粘结作用提供锚固力，对筋材损伤小，但普通水泥、砂浆、环氧铁砂和环氧树脂等传统粘结介质强度较低、徐变过大或热稳性能较差等，与碳纤维增强复合材料的粘结性能不理想，锚固系统进行预应力张拉时常常伴随较大滑移或体系耐久性差，导致预应力损失大而影响结构安全。因此，简单的粘结锚固体系需设计较长的粘结长度提供充分锚固，工程实用性不强。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种操作简单、使用效率高的碳纤维增强复合材料作为预应力筋或拉索的锚固方法及锚具。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碳纤维增强复合材料预应力筋的锚固方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定冷挤压套筒型号：根据碳纤维增强复合材料筋的型号选择匹配的冷挤压套筒；

步骤二、将冷挤压套筒固定在碳纤维增强复合材料筋上：将碳纤维增强复合材料筋穿过定位件，然后再使用冷挤压套筒设备将冷挤压套筒间隔固定在碳纤维增强复合材料筋锚固端；

步骤三、组装锚具：冷挤压套筒固定后，将碳纤维增强复合材料筋从锚筒和锚板中心轴穿过并定位；

步骤四、灌注超高性能水泥基复合材并固定锚具：将定位件或锚板固定，从另一端向锚筒内灌注超高性能水泥基复合材料，再将锚板或定位件固定；

步骤五、对超高性能水泥基复合材料进行养护。

一种用于碳纤维增强复合材料预应力筋的锚具，包括碳纤维增强复合材料筋、超高性能水泥基复合材料、锚筒、张拉螺母、端部密封部件、定位件、冷挤压套筒和锚板，所述的张拉螺母固定在锚筒外侧靠近后端部，所述的定位件固定在锚筒的前端，锚板固定在锚筒的后端部内侧，所述的碳纤维增强复合材料筋从锚筒、定位件和锚板中心轴穿过，所述的冷挤压套筒固定在碳纤维增强复合材料筋上，冷挤压套筒锚固在锚筒长度范围内。

以上所述的碳纤维增强复合材料预应力筋的锚具，所述的锚筒腔内灌注有超高性能水泥基复合材料。

以上所述的碳纤维增强复合材料预应力筋的锚具，使用冷挤压套筒设备将冷挤压套筒间隔固定在碳纤维增强复合材料筋上。

以上所述的碳纤维增强复合材料预应力筋的锚具，所述的挤压套筒材料采用适于压延的无缝钢管加工制成。

以上所述的碳纤维增强复合材料预应力筋的锚具，所述的端部密封部件将锚筒的后端密封。