CN100404774C - 异形钢丝线与弹簧钢丝线组合的混凝土建筑加固材料及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是关于利用不锈钢弹簧钢丝线的高强度及异型钢丝线的强大张力及旋转扣环的拧紧，确保加固材料的紧凑力，提高与砂浆填充剂之间的结合力，最大限度地增进混凝土建筑物的稳定性的一种异型钢丝与弹簧组合在一起的混凝土建筑物加固材料及有关修补、加固用的工艺。加固材料包括：两端具有成圆形并封闭的环部(11a)(11b)的异形钢丝线；在上述的异形钢丝线(11)的外周围盘绕的，两端固定在上述异形钢丝线(11)的两端，针对荷重施加压缩应力的弹簧钢丝线(12)；两端为可自由转动的圆形环部(13c)，其中一端与上述异形钢丝线(11)的一端环部(11b)连接，长度边伸缩，边给上述异形钢丝线(11)和弹簧钢丝线(12)赋予张力的旋转扣环。

Description

异形钢丝线与弹簧钢丝线组合的混凝土建筑加固材料及工艺

技术领域

本发明是关于修补、加固老化或不坚固的混凝土建筑物的，尤其是利用不锈钢弹簧钢丝线加固及异型钢丝线的强大的张力及旋转扣环的拧紧，确保加固材料的紧凑力，提高与砂浆填充剂之间的结合力，最大限度地增进混凝土建筑物的稳定性的混凝土建筑加固材料及利用此技术修补加固混凝土建筑的工艺。

背景技术

土木建筑用各种混凝土建筑物因为气象变化和海水、地下水、雨水等各种污水及化合物的作用质量逐渐变坏，产生老化现象。因此，混凝土建筑应周期性地实施安全检查。当检查的结果达不到建筑物要求的强度或有不正常的剥离、脱落、裂缝等现象时，应实施修补、加固工作，才能增进建筑物强度及提高耐负荷力。

以前，有关混凝土建筑物修补加固的技术，在韩国公开专利公报公开号特1999-024271号及特2002-0039389号记载过。这些在先的发明的技术，利用格栅形的不锈钢铁丝网增进混凝土建筑物的耐负荷力，不锈钢铁丝网代替钢筋的作用，用形成最后层的加固用砂浆与本体粘合在一起的性能，起到加固的效果。

这些现有技术的加固原理与已往的混凝土的成立原理及构造体系相同，只是用不锈钢铁丝网这种新型加固材料代替钢筋和用加固砂浆形成厚度。

为了加固老化及超负荷的钢筋混凝土结构，使用不锈钢丝网代替钢筋，并用修补砂浆粘合在原有的混凝土结构上，提高桥墩或板材钢筋的张力力矩，从而达到加固效果。

但是，利用上述的钢丝网修补加固混凝土建筑物的现有技术，它的质量取决于粘合在混凝土建筑物的钢丝网的紧张状态，因以下原因不能保证张力而降低修补、加固的效果：

第一，用1卷钢丝网一般为33条现场张力并固定，不能保证每个网丝的紧凑状态，不紧，网丝会扭曲，减少加固效果；

第二，在损坏的混凝土构件粗糙的面上施工时，钢丝网随着凹凸面产生皱褶，降低加固的效果；

第三，钢丝网一卷大概有30M，从工厂生产出来到现场使用时，按施工长度截断，为了减少损耗，必需连接，这样会发生张力变弱的问题；

第四，施工时，张力器接触到的钢丝网的两端1-2M不可能做张紧，张力器解除后不可避免在地出现张力受损。

还有，利用钢丝网修补加固混凝土建筑物的现有技术存在以下问题：钢丝网在工厂一批批统一生产出来，不能按区间增减加固量；建筑物发生裂缝或有脆弱处时要在全部的区间设置架子，很不经济；网状的钢丝由于自身的重力摇晃并下垂，像隧道那种拱形断面的建筑，对下部进行加固比较困难；非长方形的加固面如斜桥、曲线桥梁等和尾部需要裁剪，工作变得非常麻烦、费时。

另外，与混凝土建筑物的修补加固技术相关联的技术，如韩国专利申请公报申请号10-0311054所介绍的那样，在碳素纤维、玻璃纤维或芳族聚酸胺纤维(ARAMID FIBER)等表面上含有细微的硅或石榴石GARNET，用这样的纤维卷加固材料增进混凝土建筑的耐负荷力。

这种利用纤维卷加固材料的混凝土建筑物的修补加固工艺，具有轻便、砂浆的接触力好、张力强度大、不发生腐蚀、加固材料的增减及短距离施工时方便施工等有很多优点。

但是，上述的利用纤维卷的混凝土修补加固材料的工艺，因纤维卷材料的特点有如下的种种问题：

第一，纤维卷对于张紧效果强，但是在瞬间的冲击加重时容易破坏，用手折也断，不能发挥耐震效果的问题；

第二，芳族聚酸胺纤维、碳素纤维的内部抵抗性会降低，火灾发生时，纤维卷有被火烧的危险，需要隔热砂浆、耐火铺装等工作，施工费用增加的问题；

第三，把纤维卷的端部插到不锈钢铁丝或托架上，用现有技术或连接线固定，有从固定部位拔出或剪断破坏的优虑；

第四，施工面不规则时，纤维卷呈弯曲状设置，有降低加固效果的问题；

第五，长跨距或15M以上的纤维卷实际上在搬运及保管时有难度，弯曲到一定程度之后不能施工，因此出现连接施工、张力传达不好、连接部打滑的问题；

第六，纤维卷与砂浆间的拉力强度不可靠，纤维卷的端面宽，不能和混凝土有坚固的粘合力。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上述现有技术出现的问题，提供关于修补、加固老化或不坚固的混凝土建筑物的，尤其是利用不锈钢弹簧钢丝线的加固及利用异型钢丝线的强大张力及旋转扣环的拧紧，确保加固材料的紧凑力，提高与砂浆填充剂之间的结合力，最大限度地增进混凝土建筑物的稳定性的工艺，即异型钢丝与弹簧钢丝线组合在一起的混凝土建筑物加固材料及有关修补、加固的工艺。

还有一个目的，可以用在直线形或平坦的区间，还可用在非长方体的加固面或拱形断面这种曲线或弯曲面的施工，长区间可以不用连接施工。

为了达到上述目的，本发明的混凝土建筑物修补、加固用材料可按设计长度裁剪，其第一特点是：两端成圆形并封闭的环部的异形钢丝线；在上述的异形钢丝线的外周围盘绕的，两端固定在上述异形钢丝线的两端，针对荷重施加压缩应力的弹簧钢丝线；两端为可自由转动的圆形环部，其中一端与上述异形钢丝线的一端环部连接，长度边伸缩，边给上述异形钢丝线和弹簧钢丝线赋予张力的旋转扣环。

第二个特点是，与上述旋转扣环结构相同的第二旋转扣环连接在异形钢丝线的另一端环部。

为了达到上述目的，本发明的混凝土建筑物的修补、加固工艺分以下几个阶段完成。A)将需要修补的混凝土建筑物(C)表面的中性化、老化的部分通过削平或研磨进行清除，高压水清洗后，涂沫表面强化剂；将具有上述第一特点的加固材料按施工长度准备好；按上述加固材料的两端的距离，留出设计间隔，在混凝土建筑(C)上钻出螺栓要固定的孔，再把螺栓固定上去；D)在C)阶段设置的两端螺栓上把异形钢丝线一端的环部和另一端旋转扣环的圆形环部挂上，用垫圈和螺丝帽固定，拧紧旋转扣环，把异形钢丝线和弹簧钢丝先拧紧；E)在D)阶段拧紧的异形钢丝线和弹簧钢丝线的每一个间隔都用固定用夹子固定在混凝土建筑物上，再将旋转扣环拧紧，以保证张力；F)完成以上的几个阶段后，对设置加固材料的区间用高压水进行清洗，用新旧界面粘合增强用底漆全部涂抹后，按设计好的加固最终厚度形成砂浆表面层(M)。

本发明具有第二特点的固定材料的安装工艺包括以下步骤：A)将要修补的混凝土建筑物(C)表面的中性化、老化的部分通过削平或研磨进行清除，高压水清洗后，涂沫表面强化剂；B)将具有第二特点的加固材料按施工长度准备好；C)按上述加固材料的长度相对应的2行，留出设计间隔，在混凝土建筑(C)上钻螺栓要固定的孔，再把螺栓固定上去；D)在C)阶段设置的两端螺栓上把异形钢丝线两端的圆形环部挂上，用垫圈和螺丝帽固定，拧紧两端的旋转扣环，把异形钢丝线和弹簧钢丝先拧紧；E)在D)阶段拧紧的异形钢丝线和弹簧钢丝线每一个间隔都用固定用夹子钉在混凝土建筑物上，再把两端的旋转扣环拧紧，以保证张力；完成以上的几个阶段后，对设置加固材料的区间用高压水进行清洗，用新旧界面粘合增强用底漆在全部涂抹后，按设计好的加固最终厚度形成砂浆表面层(M)。

根据以上的特点实行混凝土建筑的修补、加固工艺时，每隔一段距离用具有多个固定槽的带状钢材，在上述D)阶段和E)阶段的施工中，上述加固材料每隔一段距离直接交叉上述带状钢材，加固材料以10～20行为单位，插入上述的固定槽连接起来。

上述的混凝土建筑物的中心部分、裂缝发生部及脆弱的部分在E)阶段施工完成之后，再用新加固材料与先设置好的上述加固材料以格栅形直接交叉，与上述C)-E)的方法一样设置，集中加固之后，进入上述的F)阶段。

本发明是关于修补、加固老化或不坚固的混凝土建筑物的，尤其利用不锈钢弹簧钢丝线的加固及异型钢丝线的强大的张力及旋转扣环的拧紧，确保加固材料的紧凑力，提高与砂浆填充剂之间的结合力，最大限度地增进混凝土建筑物的稳定性。有以下的效果：

第一，增加弹性的弹簧钢丝包住了异形钢丝线，加固材料的张力强度及疲劳强度高；

第二，异形钢丝线和弹簧钢丝线经过了特殊处理，和砂浆填充剂之间的粘合性能好；

第三，弹簧钢丝线能包住钢丝线，可以维持基本的线条；利用旋转扣环把经过张力处理的加固材料固定，可以有效地控制建筑的弯曲和张力；

第四，通过工厂加工成半成品或在现场组装使用的加固材料，施工过程中不用截断可以连续施工；

第五，把准备好的加固材料的两端挂在螺栓上，用螺丝帽连接后用旋转扣环拧紧就完成了安装，施工容易、迅速，不用担心遭到破坏；用旋转扣环拧紧还可以减少施工长度的误差；

第六，根据修补、加固目的的不同，可以增减加固材料的量，经济实用。

综上所述，利用本发明，施工即正确、容易、迅速、节约费用，还可以最大限度地增进建筑物的安全性。所以这是一项非常有用的发明。

附图说明

图1：实例1的加固材料的斜视图

图2：实例2的加固材料的斜视图

图3a及图3b：本发明的平面及侧面施工范例

图4：本发明的施工方法用在桥梁时的侧面图

图5：本发明的施工方法用在拱形隧道时的侧面图

图6：本发明的施工方法用在四角箱子形建筑时的侧面图

图7a及图7b：在施加预应力的桥梁或铁架桥梁上使用的实例

图8：把本发明的加固材料以格栅状重叠起来集中加固的平面图

图9：把本发明的加固材料平行追加设置集中加固的平面图

图面重要部分的符号的说明：

10a，10b：加固材料    11：异形钢丝线       11a：一端环部

11b：另一端环部       11c：安钢丝用夹子    12：弹簧钢丝线

13：旋转扣环          13a：旋转扣环主体    13b：螺栓

13c：圆环       14：第二旋转扣环    14a：第二旋转扣环主体(6角)

21：螺栓        22：垫圈            23：螺丝帽

24：连接夹钳    24a：固定槽         25：固定用夹子

26：固定别针    C：混凝土建筑物     M：砂浆表面层

具体实施方式

下面根据实例参照附图对本发明进行具体说明。

图1：本发明的第1实例的混凝土建筑加固材料及固定用附属材料。如图所示，本发明实例1中的加固材料10a由在两侧端部呈圆形封闭环部11a、11b的异形钢丝线11；盘绕在上述异形钢丝线的外围，两端固定在上述异形钢丝线11的两端的弹簧钢丝线12；两端为可自由转动的圆形环部13c，其中一端与上述异形钢丝线11的一端环部11b连接，长度边伸缩，边给上述异形钢丝线11和弹簧钢丝线12赋予张力的旋转扣环13。

上述组成材料以使用耐腐蚀的不锈钢线为好。

所使用异形钢丝线11的张力强度为16,000～17,000kg/cm²以上，弹簧钢丝线的张力强度为7,000～8,000kg/cm²以上。

异形钢丝线11两端的环部11a、11b是把钢丝线两端分别折叠一部分，折叠后用U型固定钢丝用夹子固定，形成圆形封闭的环部。这时，其中一端环部11b在安上固定钢丝用夹子11c之前，先安装旋转扣环13，使异形钢丝与旋转扣环成为一体。

弹簧钢丝12是异形钢丝线的1/3粗细的钢丝，以8～20mm的螺距在异形钢丝线11的外表层盘绕。这种弹簧钢丝12设置后能增加和砂浆填充剂之间的结合力，确保一体化。

而且，弹簧钢丝线12以自身的弹性维持钢丝线11的直线性，在加固面铺设时防止打褶现象，提高施工的正确性，施工后和异形钢丝线11一起给长方体构件增加张力，确保建筑物的强度和耐负荷力。

旋转扣环13通过螺丝的旋转伸缩长度，给予上述的异形钢丝线11和弹簧钢丝12张力。

本实例中的旋转扣环13由主体13a和与上述主体两侧的螺丝结合的一双吊环螺栓13b组成，这双吊环螺栓13b分别由左边螺丝和右边螺丝构成，吊环螺栓13b的尾部形成圆形环部13c。

这种旋转扣环13相对主体13a反方向旋转，使2个吊环螺栓13b相对移动，长度缩短或伸长。

另外，没有做说明的符号是铺设加固材料10a时使用的固定用附属材料，21是螺栓，22是垫圈，23是螺丝帽，24是连接夹钳，24a是固定槽，25是固定用夹子，26是固定别针。

图2是本发明实例2的混凝土建筑物用加固材料。

如图所示，本发明的实例2中的加固材料10b具备前面所述的实例1的加固材料的所有结构。

但是，实例2的加固材料10b与实例1的加固材料10a的结构相比还具备以下特点：与上述环形扣环13构造相同的第二环型扣环14连接在上述异形钢丝线11的另一端环部11a上。

像这种具备2个旋转扣环13、14的加固材料10b在混凝土建筑物需要很强张力的区间或施工时间长的时候，或螺栓的施工误差大的时候使用有效。

图3a及图3b为利用本发明的实例1的加固材料10a修补加固混凝土建筑物的施工状态。

参照此图说明本发明的混凝土建筑物的修补加固工艺的施工方法。

首先，把要修补的混凝土建筑物C表面的中性化、老化的部分通过削平或研磨除掉后，用高压水清洗。

然后，在整理好的混凝土表面涂抹具体表面强化剂。

然后，在工厂制造好的经特殊加工后的异形钢丝线11及弹簧钢丝线12按施工长度裁剪之后，在两侧用钢丝组装用的夹子11c固定并连接旋转扣环13，准备加固材料10a。

另一方面，加固材料10a也可以按设定好的施工长度，在工厂提前制作成成品，或在工厂准备好异形钢丝线或弹簧钢丝，施工现场什么时候需要，什么时候都可以用钢丝组装用夹子11c和旋转扣环13进行组装。不会因为变更制作日期而改变本发明的技术思想。

把准备好的加固材料10a沿与混凝土的主钢筋一致的方向相对两列摆放，按设计的间隔把螺栓21要固定的地方在混凝土建筑物C上钻孔，然后把螺栓固定住。

在设置好的一端螺栓21上把加固材料10a一端的异形钢丝线11的一端的环部钩住，用垫圈和螺丝帽拧上；在另一端螺栓21上把加固材料10a的另一端上的旋转扣环13的圆形环部13c钩住，用垫圈22和螺丝帽23拧上。加固材料10a与混凝土建筑物C的主体钢筋方向一致。

这时，在异形钢丝线11的一端环部11a和旋转扣环13连接面的承重部插上连接夹钳24，把加固材料10a以10-20行为单位规格化，然后抬起来安装。

连接夹钳24是间隔一定的距离反复形成加固材料固定槽24A的带状钢材。这个连接夹钳24不仅可以连接加固材料，安装方便，还可以提高加固效率。

然后，拧紧旋转扣环13，让异形钢丝线11和弹簧钢丝线12先张紧一次。

之后，异形钢丝线11和弹簧钢丝线12每隔一段距离安上固定用夹子25，用固定用别针26钉好后再安装在混凝土建筑物C上。

在前面安装好的连接夹钳24之间在设计好的间隔再添加连接夹钳24，固定在加固材料10a的承重部。

当看到有张力状态松弛的加固材料10a时，再把旋转扣环拧紧，确保紧凑的状态，为了砂浆表面层确认有没有突出的部分。

通过上述过程，在安装加固材料的地方实行高压清洗，再往表面均匀地涂抹增强新旧界面粘接用底漆。

再根据设计好的加固厚度，将氧化铝树脂砂浆用浇注或其它表面处理方式喷涂2-3次，形成砂浆的表面层M。

上述最终处理结束之后，涂抹表面强化完工用砂浆，进行约7天的湿润养护，要避免阳光直射和震动。

本发明通过上述的工作过程，修补、加固老化或受损的混凝土建筑物，最后进行周围的整理工作，结束修补、加固工作。

图4：在桥的平面结构上使用的实例；

图5：拱形隧道使用的实例；

图6：方形的暗渠或地下车道上使用的实例；

图7a及图7b：在施加预应力的桥梁或铁架桥梁上使用的实例；

本发明的混凝土建筑修补、加固工艺除了上面说明的工艺以外，还可以用其他结构的加固材料并列进行，或变成多种多样的结构进行修补、加固。比如，要修补的混凝土建筑中比其他部分更需要强度及耐负荷力的中心部份、裂纹发生部、脆弱部分，可以用如图8所示，与先设置的加固材料10a直接交叉，以格栅状重叠加固材料10a集中加固后，形成砂浆表面层M；也可以如图9：在先设置好的加固材料之间，平行地添加加固材料10a，形成砂浆表面层；图8或图9的两种集中加固方法可以同时使用。

Claims (6)

1.一种异形钢丝线与弹簧钢丝线组合的混凝土建筑加固材料，其特征在于包括：两端成圆形并封闭的环部(11a，11b)的异形钢丝线(11)；在上述的异形钢丝线(11)的外周围盘绕的、两端固定在上述异形钢丝线(11)的两端、针对荷重施加压缩应力的弹簧钢丝线(12)；两端为可自由转动的圆形环部(13c)、其中一端与上述异形钢丝线(11)的一端环部(11b)连接、通过长度伸缩给上述异形钢丝线(11)和弹簧钢丝线(12)赋予张力的旋转扣环(13)。

2.根据权利要求1所述的异形钢丝线与弹簧钢丝线组合的混凝土建筑加固材料，其特征在于与旋转扣环(13)结构相同的第二旋转扣环(14)连接在异形钢丝线另一端环部(11a)。

3.一种利用权利要求1所述的混凝土建筑加固材料修补加固混凝土建筑的工艺，其特征在于包括以下步骤：

A)将需要修补的混凝土建筑物(C)表面的中性化、老化的部分通过削平或研磨进行清除，高压水清洗后，涂沫表面强化剂；

B)将上述权利要求1所述的加固材料(10a)按施工长度准备好；

C)按上述加固材料(10a)的两端的距离，留出设计间隔，在混凝土建筑物(C)上钻出螺栓(21)要固定的孔，再把螺栓(21)固定上去；

D)在C)阶段设置的两端螺栓(21)上把异形钢丝线(11)一端的环部(11a)和另一端旋转扣环(13)的圆形环部(13c)挂上，用垫圈(22)和螺丝帽(23)固定，拧紧旋转扣环(13)，把异形钢丝线(11)和弹簧钢丝线(12)先拧紧；

E)将在D)阶段拧紧的异形钢丝线(11)和弹簧钢丝线(12)每隔一段距离用固定用夹子(25)固定在混凝土建筑物上，再将旋转扣环拧紧，以保证张力；

F)完成以上的几个阶段后，对设置加固材料(10a)的区间用高压水进行清洗，用新旧界面粘合增强用底漆全部涂抹后，按设计好的加固最终厚度形成砂浆表面层(M)。

4.一种利用权利要求2所述的混凝土建筑加固材料修补加固混凝土建筑的工艺，其特征在于包括以下步骤：

A)将要修补的混凝土建筑物(C)表面的中性化、老化的部分通过削平或研磨进行清除，高压水清洗后，涂沫表面强化剂；

B)将权利要求2所述的加固材料(10b)按施工长度准备好；

C)按上述加固材料(10b)的两端的距离，留出设计间隔，在混凝土建筑物(C)上钻螺栓(21)要固定的孔，再把螺栓固定上去；

D)在C)阶段设置的两端螺栓(21)上把异形钢丝线(10b)两端的环部连接的旋转环扣的圆形环部(13c)挂上，用垫圈(22)和螺丝帽(23)固定，拧紧两端的旋转扣环(13，14)，把异形钢丝线(11)和弹簧钢丝线(12)先拧紧；

E)将在D)阶段拧紧的异形钢丝线(11)和弹簧钢丝线(12)每隔一段距离用固定用夹子(25)钉在混凝土建筑物上，再将两端的旋转扣环(13，14)拧紧，以保证张力；

F)完成以上的几个阶段后，对设置加固材料(10b)的区间用高压水进行清洗，用新旧界面粘合增强用底漆在全部涂抹后，按设计好的加固最终厚度形成砂浆表面层(M)。

5.根据权利要求3或4所述的修补加固混凝土建筑的工艺，其特征在于在一带状钢材上，每隔一段反复形成加固材料固定槽(24a)的连接夹钳(24)，在D)阶段或E)阶段的施工中，上述加固材料(10a，10b)每隔一段距离直接交叉上述的连接夹钳(24)，加固材料(10a，10b)以10-20行为单位，插入上述的固定槽(24a)连接起来。

6.根据权利要求3或4所述的修补加固混凝土建筑的工艺，其特征在于上述的混凝土建筑物(C)的中心部位、裂缝发生部位及脆弱部位在E)阶段施工完成之后，再用加固材料(10a，10b)以格栅状与先设置好的上述的加固材料(10a、10b)直接交叉，与上述C)-E)的方法一样设置，集中加固之后，进入上述的F)阶段。

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