[发明专利]一种碳纤维条带加固结构件及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑技术领域，尤其是一种碳纤维条带加固结构件及其实现方法。

背景技术

自上世纪我国建筑行业随经济利好而大规模发展至今，大批房屋已接近设计使用年限，同时由于以往设计、施工技术的不完善，经济、监管水平存在不足等问题，致使我国目前大量的房屋建筑可能面临严重的质量安全问题。全部推倒重建的措施，不仅有悖于社会可持续发展需求，以及节约型环保理念，也不利于我国现代化建设的需要。

纤维增强复合材料(Fibre-Reinforced Polymer composites，简称FRP)由于具有高强、轻质、抗疲劳性能好、可设计性强、结构尺寸稳定，常温下耐腐性高等特点，在建筑结构加固中应用日益广泛。其中，加固应用最广的是具有很高强度的碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-Reinforced Polymer composites，简称CFRP)，其由碳纤维及一定比例的配套树脂基体制成。

目前，碳纤维加固建筑结构的方法通常是，使用树脂等胶粘材料浸润碳纤维后，再建筑结构胶等胶粘材料将其粘贴在结构构件表面，对结构构件进行加固补强，或制作出新的组合结构构件。其中，环氧树脂是最常用的一种纤维基体材料和胶粘剂，目前用碳纤维加固结构构件的方法大多采用此材料粘结。环氧树脂属于环氧类有机物，如果遇到火灾等高温情况，在温度高于其玻璃化温度时，胶粘剂发生分解或软化，其粘结强度、抗拉强度、拉伸抗剪强度均急剧降低，严重削弱其传递纤维间剪力和防止纤维屈曲的能力，造成CFRP材料强度与刚度的降低，同时使CFRP材料与混凝土之间粘结力减弱，导致CFRP材料剥落而退出工作，最终使结构破坏。研究表明，当温度超过120℃时，胶粘剂抗剪强度比常温时削弱80％，难以保证碳纤维与混凝土的共同工作及纤维丝之间的协同工作，严重影响约束效果。另外，使用环氧树脂的还有一个明显的缺点，此材料具有易燃性，如果在没有任何保护措施而完全暴露在热空气的环境中，当温度达到450℃时，环氧树脂会开始燃烧，同时释放出黑烟和有毒气体，产生二次污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决在碳纤维加固结构件中，粘结碳纤维与结构件的胶粘剂及纤维基体材料在火灾等高温作用下失效，容易造成结构承载力及耐久性的问题，提供一种耐高温、使用寿命长且绿色环保的碳纤维条带加固结构件及其实现方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案达到：

一种碳纤维条带加固结构件，其特征在于：包括结构件和包覆于所述结构件外表面的碳纤维条带，所述碳纤维条带螺旋缠绕紧压于所述结构件的外表面上。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带的首端缠绕重叠不少于3圈。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带的尾端穿过不少于五圈所述碳纤维条带，形成缠结结构。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带尾端每穿过一圈所述碳纤维条带后，所述碳纤维条带缠绕一圈到结构件上。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带的径向与水平面的夹角不大于10度。

作为一种优选的方案，所述结构件为梁或柱。

本发明还提供一种碳纤维条带加固结构件的实现方法，其特征在于包括以下步骤：

1)碳纤维条带的首端进行缠绕处理

将纤维条的首端倾斜后沿结构件的圆周方向进行重叠缠绕，将碳纤维条带的首端紧压入碳纤维条带中；

2)碳纤维条带沿结构件轴向螺旋缠绕紧压处理

将碳纤维条带沿结构件轴向螺旋缠绕紧压于结构件外表面，并且相邻每两圈碳纤维条带之间并列分布；

3)碳纤维条带的尾端进行缠结处理

将碳纤维条带的尾端穿过不少于5圈所述碳纤维条带，在碳纤维条带尾端每穿过一圈碳纤维条带后，所述碳纤维条带缠绕一圈到结构件上，形成多层缠结结构。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带的首端的倾斜长度不小于100mm。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带的首端缠绕重叠不少于3圈。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带的径向与水平面的夹角不大于10度。

作为一种优选的方案，所述碳纤维条带浸润有水泥浆，或水泥砂浆，或环氧树脂。

本发明具有如下突出的有益效果：