CN101871267B - 老化钢筋混凝土梁复合加固工艺 - Google Patents

Abstract

一种老化钢筋混凝土梁复合加固工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：首先对被加固钢筋混凝土梁(1)进行有效支撑，剔除被加固钢筋混凝土梁(1)底部的老化混凝土，再在底部加工嵌入槽(5)，嵌入槽(5)为通槽并沿梁纵向隔段布置；在每个嵌入槽(5)中垂直钻孔，钻孔沿梁的长度方向呈折线形布置，用与钻孔相适应的螺纹钢筋制作成L形锚杆(7)，L形锚杆(7)直端植入嵌入槽；采用喷射方法将细石混凝土(3)喷射到被剔除掉老化混凝土的部位；在细石混凝土(3)表层粘贴纤维布(4)，并在纤维布(4)端部及集中荷载作用点两侧，设置U形箍(8)；待细石混凝土(3)达到龄期后，拆除支撑。

Description

老化钢筋混凝土梁复合加固工艺

技术领域

本发明涉及老化钢筋混凝土梁的修复加固，特别适用于对混凝土强度低于C15的钢筋混凝土梁的修复加固。

背景技术

工作环境、原材料强度及施工工艺使得混凝土老化，强度降低，引起钢筋混凝土梁可靠性失效，即为钢筋混凝土梁老化。

随着城市建设的发展，大量建筑逐渐步入老化期，对旧建筑物进行维修和加固是建筑业可持续发展的重要方面，具有很大的社会效益和经济效益。同时，自然灾害造成大量建筑受损，也需要修复加固以满足安全要求。建筑中钢筋混凝土梁是建筑主要的承重构件，对钢筋混凝土梁的修复加固显得尤为重要。

工程实践中，针对旧钢筋混凝土梁承载力不足的问题，已有许多加固方法，如增大梁截面加固法、外包钢加固法、粘贴碳纤维布加固法、体外预应力加固法等，其中，粘贴碳纤维布加固法具有强度高、自重轻、耐久性好、外观尺寸不会发生显著变化、施工简便、经济性好等优点，国内外己出台了相关工程标准。粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁的破坏方式主要是碳纤维布与混凝土剥离，老化钢筋混凝土梁因其强度低，现有方法往往是加固后碳纤维布在发挥作用前就与原混凝土梁剥离，难以达到加固效果，由此粘贴碳纤维布加固方法受到了很大限制。

申请号为200510046878.X的专利申请公开了一种纤维编织网和短纤维联合增强水泥基材料的方法，短纤维主要选择了聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、聚丙烯纤维。申请号为200510047049.3的专利申请公开了一种纤维编织网和混凝土的粘结技术，纤维编织网先用环氧树脂浸渍，然后表面均匀喷撒细砂，待环氧固化后再埋入混凝土，以加强与混凝土的粘结。这两种技术在加固已有结构时，可以改善混凝土的性能，加强纤维编织网和混凝土表面的结合，但不能解决因界面剥离而影响加固效果的问题。申请号为200910010259.3的专利申请公开了一种纤维编织网和精细混凝土加固建筑结构的方法，是在结构的外表面浇筑厚度为10-20mm的纤维编织网和精细混凝土，其中纤维编织网粘贴在加固部位后使用钉入被加固结构中的U形销钉固定。申请号为200610117316.4的专利申请公开了一种使用锚栓和纤维(钢)片材加固混凝土梁板的方法，先在混凝土梁板加固区粘贴片材，然后使用

或

锚栓增加粘贴片材与混凝土间粘结性能。这两种技术使用销钉、锚栓将纤维片材(纤维网)钉在原结构上来抑制界面剥离，但只有当剥离发展到一定程度时，锚栓、销钉才能够对剥离起到一定抑制作用，且在销钉、锚栓开孔位置会引起应力集中，从而引起锚栓处纤维材料的破坏。申请号为200910186047.0的专利申请公开了一种锚固加固钢筋混凝土梁的FRP布材的方法，首先在混凝土梁需粘贴FRP布材的部位开槽形成

状界面，然后将FRP布材沿新界面粘好，最后向凹槽中注入面胶以形成内锁锚固体系。此种方法通过构造方法增加了FRP布材与混凝土问的结合，并且没有在FRP上开孔不会形成应力集中破坏，但此法需要将FRP布材紧贴在凹凸不平的界面上，在实际操作过程中不易保证布材的紧贴；其次FRP材料粘贴为

状后其受力状态变得复杂，可能发生FRP从凹槽中被拉出的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一套针对老化较严重、混凝土强度低(常指混凝土强度低于C15)的钢筋混凝土梁的复合加固技术，该技术在具备已有粘贴纤维布加固法优点的同时，有效限制纤维布与老化钢筋混凝土梁的剥离破坏，增强各材料协同工作，提高被加固梁的整体性，从而满足老化钢筋混凝土梁(或破损钢筋混凝土梁)的安全性要求。同时，该方法也适用于一般破损钢筋混凝土梁的修复加固。

本发明的基本思路是：根据梁的老化程度、破损程度、受力特点、加固要求等，对梁进行各种不同工艺处理，剔除表层混凝土，喷射细石混凝土，加强新旧混凝土协同工作，最后在新混凝土表层粘贴碳纤维布进行加固。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种老化钢筋混凝土梁复合加固工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：

1)、首先对被加固钢筋混凝土梁进行有效支撑，然后剔除被加固钢筋混凝土梁底部的老化混凝土，剔除深度最少为底部全部混凝土保护层，最深深至箍筋内侧20-30mm，再在底部加工嵌入槽，嵌入槽为通槽并沿梁纵向隔段布置，嵌入槽深至被加固钢筋混凝土梁底部受拉钢筋内侧，槽宽及槽间距根据具体要求设计，清理掉浮尘；

2)、在每个嵌入槽中垂直钻孔，钻孔沿梁的长度方向呈折线形布置，钻孔直径为10-15mm，孔深宜为130-160mm，但最深不超过梁高的二分之一，将孔内杂碎混凝土及灰尘清理干净，用与钻孔相适应的螺纹钢筋制作成L形锚杆，在L形锚杆上涂抹建筑结构胶后，将L形锚杆直端植入嵌入槽中的钻孔，植入深度应深至孔底，L型端头超出箍筋外侧不少于10mm；

3)、采用喷射方法将细石混凝土喷射到被剔除掉老化混凝土的部位，细石粒径4-8mm，细石混凝土强度应高于C30；

4)、在细石混凝土表层粘贴纤维布，并在纤维布端部及集中荷载作用点两侧，设置U形箍；

5)、待细石混凝土达到龄期后，拆除支撑。

在本发明中：

老化混凝土剔除深度应视其混凝土老化程度而定，并避免造成原梁的人为损伤；槽宽及槽间距根据被加固构件具体要求情况设计；所有处理过的混凝土表面应粗糙，并用鼓风机清理浮尘；所粘贴纤维布应延伸至柱边缘。

本发明的优点是：针对老化较严重的即混凝土强度低于C15的钢筋混凝土梁，采用替换老化(强度低)混凝土、嵌入槽、锚杆、纤维布、U形箍复合加固技术，各种材料协同工作极大限制了纤维布与混凝土梁间的剥离破坏；未在纤维布上开孔不会造成应力集中影响纤维布强度；被加固梁外观尺寸不会发生显著变化、施工简便、经济性好。

附图说明

图1为本发明一个实施例的示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本发明中同一嵌入槽内所植入L形锚杆的位置分布示意图；

图中：1、被加固钢筋混凝土梁，2、受拉钢筋，3、细石混凝土，4、纤维布，5、嵌入槽，6、箍筋，7、L形锚杆，8、U形箍，9、楼板，10、柱。

具体实施方式

下面结合具体的实施实例对本发明进一步说明。本发明的应用范围不限于该实例。

一种老化钢筋混凝土梁复合加固工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：

1)、首先对被加固钢筋混凝土梁1进行有效支撑，然后剔除被加固钢筋混凝土梁1底部的老化混凝土保护层，剔除深度为混凝土保护层内20-30mm，再在底部加工嵌入槽5，嵌入槽5为通槽并沿梁纵向隔段布置，嵌入槽5隔段开凿间隔150mm，开凿宽度100mm，凿入深度处理到箍筋内30mm，清理掉浮尘；

2)、在每个嵌入槽5中垂直钻孔，钻孔沿梁的长度方向呈折线形布置，钻孔直径为15mm，孔深为150mm，将孔内杂碎混凝土及灰尘清理干净，用Ф14螺纹钢筋制作成L形锚杆7，在L形锚杆7上涂抹建筑结构胶后，将L形锚杆7直端植入嵌入槽中的钻孔，L型端头超出箍筋外侧不少于10mm；

3)、采用喷射方法将细石混凝土3喷射到被剔除掉老化混凝土的部位，细石粒径4-8mm，细石混凝土3强度应高于C30。细石混凝土制作：将硅酸盐水泥，粒径4-8mm石子加水用搅拌机搅拌2分钟，加入4.0kg/m3的SiKa三代减水剂。

4)、在细石混凝土3表层表面打磨并刷底胶后，粘贴FRP碳纤维布4，在FRP碳纤维布4端部及集中荷载作用点两侧，设置U形箍8。

5)、待细石混凝土3达到龄期后，拆除支撑。

实验室试验：

1)实验方案

针对旧梁碳纤维布修复加固方法，进行相关承载力实验，以检验本专利所研发方法的可靠性。旧梁来源于拆除住宅楼，修建于1975年，梁的具体截面尺寸及钢筋如表1所示。本实验共设置4种工况，每组三根。通过超声回弹法与钻芯取样圆柱体实验方法，测定旧梁混凝土强度约为C15，梁的具体参数如下表所示：

表1旧梁物理参数

具体实验方案如下：

本实验采用四点弯加载对梁进行加载，设备分载梁长1700mm，加载仪器为1000kN微机控制液压伺服试验机。通过位移控制分级加载，加载速度为0.02mm/s，加载等级为5kN。加载前对各组梁进行如下处理：

第一组：旧梁直接加载，以测定其实际承载力；

第二组：梁底表面光滑处理后，直接粘贴碳纤维布，加载；

第三组：打掉梁底混凝土保护层，喷射细石C30混凝土作为保护层，混凝土养护后粘贴碳纤维布，加载；

第四组：在梁底，每隔200mm做出深100mm、宽150mm的嵌入槽，并在凹槽内植筋，喷射细石C30混凝土，待混凝土养护后粘贴碳纤维布，加载。

2)实验现象与结果

第一组：加载到10kN的时候开始出现裂缝；梁破坏时最大裂缝宽达2.0mm，跨中平均挠度为15mm。该组梁的平均极限承载能力为58kN。

第二组：梁底碳纤维布剥离破坏现象，裂缝开展较第一组缓慢，最大裂缝宽1.3mm，跨中平均挠度为20mm，平均极限承载能力为63kN。

第三组：在纯弯段，新旧混凝土交界处出现横向裂缝，最大裂缝宽0.8mm，跨中平均挠度为28mm，平均极限承载力为68kN。

第四组：加载过程中，原混凝土梁部位出现裂缝，且发展缓慢，最大裂缝宽0.5mm，新旧混凝土之间未出现裂缝，跨中平均挠度明显增大，达到32mm，平均极限承载能力达到87kN。

3)实验结果分析

按第二组梁修复加固方法，使得加固后梁较原梁的承载能力提高了8％；

按第三组梁修复加固方法，使得加固后梁较原梁的承载能力提高了17％；

按第四组梁修复加固方法，使得加固后梁较原梁的承载能力提高了50％；

由以上数据可见，第四组梁的承载能力提高最明显，且变形能力提高幅度最大。所以，在旧梁的加固方案中，经过本专利加固方法所修复加固的旧混凝土梁，其承载能力和变形能力都有一定程度的提高。

Claims (1)

1.一种老化钢筋混凝土梁复合加固工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：

1)、首先对被加固钢筋混凝土梁(1)进行有效支撑，然后剔除被加固钢筋混凝土梁(1)底部的老化混凝土，剔除深度最少为底部全部混凝土保护层，最深深至箍筋(6)内侧20-30mm，再在底部加工嵌入槽(5)，嵌入槽(5)为通槽并沿梁纵向隔段布置，嵌入槽(5)深至被加固钢筋混凝土梁(1)底部受拉钢筋(2)内侧，槽宽及槽间距根据具体要求设计，清理掉浮尘；

2)、在每个嵌入槽(5)中垂直钻孔，钻孔沿梁的长度方向呈折线形布置，钻孔直径为10-15mm，孔深宜为130-160mm，但最深不超过梁高的二分之一，将孔内杂碎混凝土及灰尘清理干净，用与钻孔相适应的螺纹钢筋制作成L形锚杆(7)，在L形锚杆(7)上涂抹建筑结构胶后，将L形锚杆(7)直端植入嵌入槽中的钻孔，植入孔深底部，L型锚杆的端头超出箍筋外侧不少于10mm；

3)、采用喷射方法将细石混凝土(3)喷射到被剔除掉老化混凝土的部位，细石粒径4-8mm，细石混凝土(3)强度应高于C30；

4)、在细石混凝土(3)表层粘贴纤维布(4)，并在纤维布(4)端部及集中荷载作用点两侧，设置U形箍(8)；

5)、待细石混凝土(3)达到龄期后，拆除支撑。

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