BE1028946B1

BE1028946B1 - Bewehrungsverfahren für stahlrohrsäule mit betonfüllung auf basis von textil

Info

Publication number: BE1028946B1
Application number: BE20225345A
Authority: BE
Inventors: Yiyan Lu; Weijie Li; Shan Li; Yuhong Yan; Zhenzhen Liu
Original assignee: Univ Wuhan
Priority date: 2022-05-06
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2023-06-02
Also published as: BE1028946A1

Abstract

Ein Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil umfasst eine zu bewehrende Stahlrohrsäule mit Betonfüllung, ein Textil, einen Zuganker und eine Frühfestigkeit ECC, die Schritte sind wie folgt: Wickeln und Aufkleben der beiden Enden des Textils jeweils auf die beiden Metallstangen des Zugankers mit Epoxidharzkleber, dann Wickeln und Installieren des Textils entlang der Oberfläche der mit Beton gefüllten Stahlrohrsäule, Aufbringen einer Vorspannung durch Verschrauben der Muttern, und dann Spritzen der Frühfestigkeit ECC auf das Textil, um die Bewehrung zu vervollständigen. Beim erfindungsgemäßen Bewehrungsverfahren hat das vorgespannte Textil auf den Kernbeton in der Stahlrohr mit Betonfüllung eine größere Einschlusseffekt und verbessert weiter die Tragfähigkeit der Stahlrohrsäule mit Betonfüllung deutlich; des Weiteren hat die ECC-Beschichtung auf der Oberfläche des Stahlrohrs eine Rissbeständigkeit, eine gute Wasserbeständigkeit sowie eine gute Undurchlässigkeit gegen Chloridionen und kann die Korrosion des Stahlrohrs verhindern.

Description

Beschreibung

BEWEHRUNGSVERFAHREN FÜR STAHLROHRSÄULE MIT

BETONFÜLLUNG AUF BASIS VON TEXTIL

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Bauwerkschutz, insbesondere ein Bewehrungsverfahren für

Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil

Hintergrund der Erfindung

Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Wirtschaft hat in den letzten

Jahren die Zahl der Hochhäuser und Brücken in China zugenommen. In diesen

Gebäuden ist Stahlrohr mit Betonfüllung aufgrund der hervorragenden

Eigenschaften weit verbreitet. Das Stahlrohr mit Betonfüllung bezieht sich darauf, dass durch die Wechselwirkung zwischen Stahlrohr und Beton bei der

Beanspruchung, d.h. den Einschlusseffekt des Stahlrohrs auf seinen Kernbeton, unter der axialen Druckbelastung der Beton in einem dreidimensionalen

Druckspannungszustand ist, damit die Längsrissbildung des Betons unter Druck verzögern wird und die Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit des Betons verbessert wird, und dass gleichzeitig durch den Beton das vorzeitige lokale Ausknicken von

Stahlrohren verzögert oder vermieden wird, wodurch die Eigenschaften der

Stahlrohre voll zum Tragen kommen. Die Stahlrohre und der Beton gleichen gegenseitige Schwächen aus und bringen ihre jeweiligen Stärken voll zur Geltung, daher weisen Stahlrohre mit Betonfüllung eine höhere Tragfähigkeit auf.

Allerdings hat sich die Tragfähigkeit vieler Stahlrohre mit Betonfüllung im

Betrieb aufgrund äußerer Faktoren verschlechtert: Stahlrohre sind anfällig für

Rost und Korrosion aufgrund von Umwelteinflüssen, wodurch sich die

Eigenschaften der Stahlrohre verschlechtern und dann die Tragfähigkeit von

Stahlrohrsäule mit Betonfüllung beeinträchtigt wird; des Weiteren erweicht der

Stahl im Brandfall, die Stahlrohre verlieren Einschlusseffekt auf den Kernbeton,

zu diesem Zeitpunkt wird der Kernbeton allein belastet, daher ist die Tragfähigkeit stark reduziert; darüber hinaus machen einige Stahlrohrsäulen mit Betonfüllung wegen des Erdbebens oder äußeren Krafteinwirkungen Fehler. Diese oben erwähnten Probleme beeinträchtigen die Sicherheit des Bauwerks, so es notwendig ist, die beschädigte Stahlrohrsäule mit Betonfüllung zu bewehren.

Auf der Grundlage der obigen Informationen schlägt die vorliegende Erfindung ein Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit Betonfüllung vor, bei dem ein

Textil auf die Oberfläche von Stahlrohrsäulen mit Betonfüllung gewickelt, vorgespannt und anschließend die Frühfestigkeit ECC aufgespritzt wird. Da Textil die Vorteile der guten Korrosionsbeständigkeit und chemischen Stabilität, der hohen Zugfestigkeit und des hohen Elastizitätsmoduls, etc. hat, ist das Aufwickeln des Textils auf die Oberfläche der Stahlrohrsäule mit Betonfüllung in der Lage, den Beton im Rohr weiter zurückzuhalten, die Festigkeit des Betons beträchtlich zu verbessern und ferner das lokale Ausknicken des Stahlrohrs zu verzögern; des

Weiteren kann die Spannungsverzögerung des Textils durch Aufbringen der

Vorspannung behoben und die Bewehrungswirkung verbessert werden. ECC ist eine Verbundwerkstoff auf Zementbasis mit ultrahoher Zähigkeit, ist durch kurze

Fasern mit einem Volumenanteil von weniger als 2% verstärkt und durch herkömmliche Rührtechnik verarbeitet und geformt werden kann. Der gehärtete

Verbundwerkstoff hat bemerkenswerte Kaltverfestigungseigenschaften, und die

Zugfestigkeit kann mehr als 2% erreichen. Bei der Kombination von der

Frühfestigkeit ECC mit Stahlrohren mit Betonfüllung löst sich die Frühfestigkeit

ECC aufgrund seiner hohen Zähigkeit nicht von der Oberfläche der Stahlrohre ab; außerdem kann die Frühfestigkeit ECC die endgültige Rissbreite auf weniger als 100 um begrenzen, und verfügt über eine ausgezeichnete Wasserundurchlässigkeit, ist in der Lage, das Eindringen von Chloridionen und Wasser zu verhindern und weiter die Korrosionsbeständigkeit von Stahlrohren mit Betonfüllung zu verbessern; zum Schluss hat die Frühfestigkeit ECC einen hohen Feuerwiderstand und kann als Brandschutzschicht für Stahlrohre mit Betonfüllung verwendet werden. Die verbesserte Frühfestigkeit ECC-Material ist in der Lage, innerhalb von 12 Stunden auszuhärten, die oben erwähnte Bewehrungswirkung zu erzielen und die schnelle Reparatur der Struktur zu realisieren. Zusammenfassend ist das erfindungsgemäße Verfahren ein effizientes und vielseitiges Verfahren zur

Bewehrung von Stahlrohren mit Betonfüllung, nicht nur verbessert die

Eigenschaften von Stahlrohren mit Betonfüllung erheblich, sondern auch bietet einen wirksamen Schutz für Stahlrohre mit Betonfüllung, um zu verhindern, dass

Stahlrohre durch Korrosion, Feuer oder andere Umweltfaktoren beschädigt werden. Zudem kann das Bewehrungsverfahren die Wirkung in kurzer Zeit erzielen und Reparatur schnell erfüllen.

Inhalt der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bewehrungsverfahren für

Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil vorzuschlagen, um die

Verschlechterung der durch äußere Einflüsse verursachten Tragfähigkeit zu vermeiden, die Stahlrohrsäule mit Betonfüllung schnell zu reparieren und

Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit der Stahlrohrsäule mit

Betonfüllung zu verbessern.

Um die obige Aufgabe zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Ausführungsformen: ein Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit

Betonfüllung auf Basis von Textil umfasst eine zu bewehrende Stahlrohrsäule mit

Betonfüllung, ein Textil, einen Zuganker und eine Frühfestigkeit ECC; der

Zuganker besteht aus zwei Metallstangen, mehrere Muttern und mehrere

Schrauben, wobei die beiden Metallstangen parallel angeordnet und mit

Schraubenlöchern in Längsrichtung in gleichen Abständen versehen sind, die

Schraube und die Muttern die Schraubenlöcher durchgehen, um die beiden

Metallstangen zu verbinden; die zu bewehrende Stahlrohrsäule mit Betonfüllung wird wie folgt bewehrt:

Wickeln und Aufkleben der beiden Enden des Textils jeweils auf die beiden

Metallstangen des Zugankers mit Epoxidharzkleber, dann Wickeln und

Installieren des Textils entlang der Oberfläche der mit Beton gefüllten

Stahlrohrsäule, wobei ein Abstand von 50 mm bis 200 mm zwischen den beiden

Metallstangen vorgesehen ist, die beiden Metallstangen in gleichen Abständen mit mehreren Schraubenlöchern versehen sind sowie Schrauben und Muttern die

Schraubenlöcher durchgehen, Aufbringen einer Vorspannung durch Verschrauben der Muttern, und dann Spritzen der Frühfestigkeit ECC auf das Textil, um die

Bewehrung zu vervollständigen.

Vorzugsweise ist das Textil eines aus Kohlefaser-, Glasfaser- oder

Basaltfasertextil, ist ein unidirektional beanspruchtes oder ein bidirektional beanspruchtes Textil, wobei eine Spannungsrichtung des unidirektional beanspruchten Textils horizontal ist, hat eine Maschenweite von 5 mmx5 mm, 10 mmx10 mm, 20 mmx20 mm oder 50 mmx50 mm, weist Faserbündel mit einer

Dicke von 0,2 mm bis 3 mm und einer Breite von 0,5 mm bis 5 mm auf.

Bevorzugt sind die Querschnitte der beiden Metallstangen alle Schneidkreise, wobei die Radien der Schneidkreise 12 mm-30 mm und die Bogenwinkel der

Schneidkreise 180°-270° betragen.

Vorzugsweise ist die Frühfestigkeit ECC ein Material auf Zementbasis mit ultrahoher Zähigkeit, wobei eine Druckfestigkeit des Materials innerhalb von 12

Stunden mehr als 30 MPa erreicht und Bruchdehnung mehr als 2% beträgt, wobei das Gewichtsverhältnis von Komponenten zum Zement in der Frühfestigkeit ECC beträgt:

Flugasche: 0,1-0,5

Wasser: 0,3-0,8

Feinsand: 0,5-1

Wasserreduktionsmittel: 0,001-0,01

Frühfestigkeitsmittel: 0,0001-0,005

PVA-Faser: 0,01-0,025, 5 wobei der Zement ein Sulfoaluminat-Zement ist, wobei das Frühfestigungsmittel eines von Lithiumcarbonat, Triethanolamin,

Calciumnitrit oder Calciumformiat ist, und wobei die Frühfestigkeit ECC eine Dicke von 20 mm bis 50 mm hat.

Vorteile der Erfindung 1. Da Textil die Vorteile der guten Korrosionsbeständigkeit und chemischen

Stabilität, der hohen Zugfestigkeit und des hohen Elastizitätsmoduls, etc. hat, ist das Aufwickeln des Textils auf die Oberfläche der Stahlrohrsäule mit

Betonfüllung in der Lage, den Beton im Rohr weiter zurückzuhalten, die

Festigkeit des Betons beträchtlich zu verbessern und ferner das lokale Ausknicken des Stahlrohrs zu verzögern; des Weiteren kann die Spannungsverzögerung des

Textils durch Aufbringen der Vorspannung behoben und die Bewehrungswirkung verbessert werden. 2. Bei der Kombination von der Frühfestigkeit ECC mit Stahlrohren mit

Betonfüllung löst sich die Frühfestigkeit ECC aufgrund seiner hohen Zähigkeit nicht von der Oberfläche der Stahlrohre ab; außerdem kann die Frühfestigkeit

ECC die endgültige Rissbreite auf weniger als 100 um begrenzen, wie in Fig. 5 dargestellt, und verfügt über eine ausgezeichnete Wasserundurchlässigkeit, ist in der Lage, das Eindringen von Chloridionen und Wasser zu verhindern und weiter die Korrosionsbeständigkeit von Stahlrohren mit Betonfüllung zu verbessern; zum

Schluss hat die Frühfestigkeit ECC einen hohen Feuerwiderstand und kann als

Brandschutzschicht für Stahlrohre mit Betonfüllung verwendet werden.

3. Die verbesserte Frühfestigkeit ECC-Material ist in der Lage, innerhalb von 12

Stunden auszuhärten, die oben erwähnte Bewehrungswirkung zu erzielen und die schnelle Reparatur der Struktur zu realisieren.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Stahlrohrsäule mit Betonfüllung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Textils mit auf den

Zuganker gewickelten und geklebten beiden Enden,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Zugankers,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Metallstange und

Fig. 5 ein Diagramm der Rissbildung von der Frühfestigkeit ECC.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Um die oben genannten Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden

Erfindung deutlicher und verständlicher zu machen, wird die vorliegende

Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung näher erläutert.

In diesen Figuren wird die Stahlrohrsäule mit Betonfüllung mit rundem

Querschnitt als Beispiel dargestellt. Das Verfahren zum Aufbringen einer

Schutzschicht auf eine Stahlrohrsäule mit Betonfüllung eignet sich für

Stahlrohrsäule mit Betonfüllung mit Querschnitt aller Formen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfasst das Verfahren zum Aufbringen einer

Schutzschicht auf eine Stahlrohrsäule mit Betonfüllung eine zu bewehrende

Stahlrohrsäule mit Betonfüllung, ein Textil, einen Zuganker und eine

Frühfestigkeit ECC. Die Bewehrungsschritte sind wie folgt:

Wickeln und Aufkleben der beiden Enden des Textils jeweils auf die beiden

Metallstangen des Zugankers mit Epoxidharzkleber, wobei das Textil in Fig. 2 und der Zuganker in Fig. 3 dargestellt ist;

dann Wickeln und Installieren des Textils entlang der Oberfläche der mit Beton gefüllten Stahlrohrsäule, wobei gemäß vorgefertigter Länge des Textils die beiden

Metallstangen des Zugankers nach dem Aufwickeln einen bestimmten Abstand haben sollten;

Anordnen der Schraubenlöcher in gleichen Abständen in Längsrichtung der beiden Metallstangen, Durchziehen der Schrauben und Muttern durch die

Schraubenlöcher, bis die Muttern Kontakt mit den Schnittebenen der

Metallstangen haben, wobei der Querschnitt der Metallstange in Fig. 4 dargestellt ist, Aufbringen einer Vorspannung durch Verschrauben der Muttern, wobei nach dem Kraftausgleich sich die auf das Textil ausgeübte Vorspannung anhand der

Zugkraft jeder Schraube berechnen lässt, Kleben der Dehnungsmessstreifen auf jede Schraube beim Aufbringen der Vorspannung, und Berechnen der Zugkraft durch Überwachung der Verformung jeder Stange; und

Spritzen der Frühfestigkeit ECC auf das Textil nach Aufbringen der Vorspannung, um die Bewehrung zu vervollständigen.

Ausführungsform 1

Das Textil ist ein bidirektionales Kohlenfasertextil mit einer Vorspannung von 30%, einer Maschengrôfbe von 20 mmx20 mm, dem Faserbündel mit einer Dicke von 0,5 mm sowie einer Breite von 1 mm, und der Kohlenfaser mit einer

Zugfestigkeit von 3400 MPa sowie einer Bruchdehnung von 1,5%; die

Metallstangen im Zuganker haben einen Schneidkreisradius von 12 mm, einen

Bogenwinkel von 270° und einen Schraubendurchmesser von 12 mm; die

Frühfestigkeit ECC hat eine Dicke von 30 mm und besteht aus

Sulfoaluminat-Zement, Flugasche, Wasser, Feinsand, Wasserreduktionsmittel,

Frühfestigkeitsmittel und PVA-Faser im Verhältnis 1:0,2:0,4:1:0,005:0,0005:0,015; das Frühfestigkeitsmittel ist Lithiumcarbonat mit einer Druckfestigkeit über 30

MPa innerhalb von 6 Stunden und einer Bruchdehnung über 2%.

Ausführungsform 2

Das Textil ist ein unidirektionales Kohlenfasertextil mit einer Vorspannung von 30%, einer Maschengröße von 10 mmx10 mm, dem Faserbündel mit einer Dicke von 0,5 mm sowie einer Breite von 0,5 mm, und der Kohlenfaser mit einer

Zugfestigkeit von 3400 MPa sowie einer Bruchdehnung von 1,5%; die

Metallstangen im Zuganker haben einen Schneidkreisradius von 10 mm, einen

Bogenwinkel von 240° und einen Schraubendurchmesser von 10 mm; die

Frühfestigkeit ECC hat eine Dicke von 35 mm und besteht aus

Sulfoaluminat-Zement, Flugasche, Wasser, Feinsand, Wasserreduktionsmittel,

Frühfestigkeitsmittel und PVA-Faser im Verhältnis 1:0,25:0,5:0,8:0,003:0,0002:0,02; das Frühfestigkeitsmittel ist Lithiumcarbonat mit einer Druckfestigkeit über 30 MPa innerhalb von 12 Stunden und einer

Bruchdehnung über 2%.

Ausführungsform 3

Das Textil ist ein bidirektionales Basaltfasertextil mit einer Vorspannung von 30%, einer Maschengröße von 10 mmx*x10 mm, dem Faserbündel mit einer Dicke von 1 mm sowie einer Breite von 2 mm, und der Basaltfaser mit einer Zugfestigkeit von 600 MPa sowie einer Bruchdehnung von 2,2%; die Metallstangen im Zuganker haben einen Schneidkreisradius von 12 mm, einen Bogenwinkel von 270° und einen Schraubendurchmesser von 14 mm; die Frühfestigkeit ECC hat eine Dicke von 40 mm und besteht aus Sulfoaluminat-Zement, Flugasche, Wasser, Feinsand,

Wasserreduktionsmittel, Frühfestigkeitsmittel und PVA-Faser im Verhältnis 1:0,1:0,45:0,8:0,006:0,001:0,02; das Frühfestigkeitsmittel ist Lithiumcarbonat mit einer Druckfestigkeit über 30 MPa innerhalb von 4 Stunden und einer

Bruchdehnung über 2%.

Die oben genannten Ausführungsformen beschreiben lediglich eine bevorzugte

Ausführungsform der Erfindung, schränken aber den Umfang der Erfindung nicht ein. Unter der Prämisse, nicht vom Geist der Erfindung abzuweichen, fallen alle

Arten von Änderungen und Verbesserungen, die von gewöhnlichen Fachleuten auf dem Gebiet des technischen Schemas der Erfindung vorgenommen werden, in den durch die Ansprüche der Erfindung festgelegten Schutzbereich.

Bezugszeichenliste 1 Stahlrohrsäule mit Betonfüllung 2 Textil 3 Zuganker 31 Metallstange 32 Mutter 33 Schraube 4 Frühfestigkeit ECC

Claims

Patentansprüche

1. Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine zu bewehrende Stahlrohrsäule mit Betonfüllung (1), ein Textil (2), einen Zuganker (3) und eine Frühfestigkeit ECC (4) umfasst; der Zuganker (3) besteht aus zwei Metallstangen (31), mehrere Muttern (32) und mehrere Schrauben (33), wobei die beiden Metallstangen (31) parallel angeordnet und mit Schraubenlöchern in Längsrichtung in gleichen Abständen versehen sind, die Schraube (33) und die Muttern (32) die Schraubenlöcher durchgehen, um die beiden Metallstangen (31) zu verbinden; die zu bewehrende Stahlrohrsäule mit Betonfüllung (1) wird wie folgt bewehrt: Wickeln und Aufkleben der beiden Enden des Textils (2) jeweils auf die beiden Metallstangen (31) des Zugankers (3) mit Epoxidharzkleber, dann Wickeln und Installieren des Textils (2) entlang der Oberfläche der mit Beton gefüllten Stahlrohrsäule (1), wobei ein Abstand von 50 mm bis 200 mm zwischen den beiden Metallstangen (31) vorgesehen ist, die beiden Metallstangen (31) in gleichen Abständen mit mehreren Schraubenlöchern versehen sind sowie Schrauben (33) und Muttern (32) die Schraubenlöcher durchgehen, Aufbringen einer Vorspannung durch Verschrauben der Muttern (32), und dann Spritzen der Frühfestigkeit ECC (4) auf das Textil (2), um die Bewehrung zu vervollständigen.

2. Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil (2) eines aus Kohlefaser-, Glasfaser- oder Basaltfasertextil ist, ein unidirektional beanspruchtes oder ein bidirektional beanspruchtes Textil ist, wobei eine Spannungsrichtung des unidirektional beanspruchten Textils horizontal ist, eine Maschenweite von 5 mmx5 mm, 10 mmx10 mm, 20 mmx20 mm oder 50 mmx50 mm hat, Faserbündel mit einer Dicke von 0,2 mm bis 3 mm und einer Breite von 0,5 mm bis 5 mm aufweist.

3. Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der beiden Metallstangen (31) alle Schneidkreise sind, wobei die Radien der Schneidkreise 12 mm-30 mm und die Bogenwinkel der Schneidkreise 180°-270° betragen.

4. Bewehrungsverfahren für Stahlrohrsäule mit Betonfüllung auf Basis von Textil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frühfestigkeit ECC (4) ein Material auf Zementbasis mit ultrahoher Zähigkeit ist, wobei eine Druckfestigkeit des Materials innerhalb von 12 Stunden mehr als 30 MPa erreicht und Bruchdehnung mehr als 2% beträgt, wobei das Gewichtsverhältnis von Komponenten zum Zement in der Frühfestigkeit ECC (4) beträgt: Flugasche: 0,1-0,5 Wasser: 0,3-0,8 Feinsand: 0,5-1 Wasserreduktionsmittel: 0,001-0,01 Frühfestigkeitsmittel: 0,0001-0,005 PVA-Faser: 0,01-0,025, wobei der Zement ein Sulfoaluminat-Zement ist, wobei das Frühfestigungsmittel eines von Lithiumcarbonat, Triethanolamin, Calciumnitrit oder Calciumformiat ist, und wobei die Frühfestigkeit ECC (4) eine Dicke von 20 mm bis 50 mm hat.