CN102808524A - 补强锚栓及混凝土柱的补强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种补强锚栓及混凝土柱的补强方法，补强方法包括下列步骤：使用至少一补强夹套包覆该混凝土柱，其中该补强夹套包括含浸树脂的纤维复合材料：形成多个钻孔，其贯穿该补强夹套的一搭接部并深入该混凝土柱；设置于一补强锚栓于该钻孔中，其中该补强锚栓包括一杆体及一流苏部，该杆体设置于该钻孔中且包括含浸树脂的纤维复合材料，该流苏部设置于该杆体的侧边且包括未含浸树脂的纤维复合材料：以及使用树脂将该流苏部的纤维复合材料帖覆于该补强夹套的搭接部。
Description
技术领域
本发明涉及一种补强锚栓及混凝土柱的补强方法。
背景技术
近年来频频发出重大的地震，1995年日本发生阪神大地震，1999年台湾发生921集集大地震，2004年南亚大海啸，2008年大陆四川汶川地震，2010年海地大地震，2011年的日本宫城大地震，地震规模都在7以上，死伤人数都数以万计，地震的天然灾害已是21世纪人类最大的灾难。
人类早期的居住建筑主要是能遮风蔽雨，对于防震的要求甚少，随着科技的演进及保护人身安全的要求，对建筑物的施工已逐步有防震耐震的要求，以期许地震发生时，能降低对人类生命财产的损害及损失。日本于阪神大地震之后，大幅提高建筑物的耐震要求，台湾于921集集大地震后，也开始对耐震力不足的建筑物施予耐震补强的要求，现今台湾每年公共工程的耐震补强标案已超过数千件。因此不论公共工程或私人建筑物的耐震力提升，已是政府重要的施政政策。
建筑物早期以石块、砖块及木材等材料搭建，工业化后建筑结构大部份是以钢筋混泥土(Reinforced Concrete，RC)为主，早期建筑规范并未考虑到耐震设计，加上施工质量欠佳和经年累月的风吹雨打，而材料老化、劣化或加盖改变结构体等，导致超出原先设计，老旧建筑结构于地震发生时常常因耐震力不足而发生倒塌、崩损、毁坏等灾害，因此不论建筑物是否老旧、龟裂或设计不良等因素，当其耐震力不足时都应拆除或予以补强。拆除重建关系到经费或因古迹保存的价值，非必要都不会以拆除重建作手段，提升耐震力的补强措就变成必要的方法。
台湾建筑耐震设计规范里，对于建筑物的耐震补强明白陈述。“既有建筑物经评估后，认为有必要提升其耐震能力时，应运用耐震补强技术，采取适当改善措施，以提升建筑物的安全性”。耐震补强应依其补强目标，采用改善结构系统，增加结构体韧性与强度等方式进行”。建筑物耐震力是否不足，各国法规都有一定的评定基准，就钢筋混泥土结构的耐震评估，常以其外显露的结构体缺陷来评估，包括钢筋混凝土构材是否有裂缝，裂缝代表混凝土质量不良或强度不足，裂缝产生后里面钢筋会产生锈蚀并降低结构材的强度，结构材若有渗水现象，则钢筋的锈蚀与混凝土的老化必会加速进行。
有关建筑物结构组件的补强，一般指对建筑物的梁柱、墙及楼板(桥面板)等构件的补强，这些构件的补强主要针对当建筑物产生负荷过载，外力或地震等足以使构件发生剪力，弯矩及韧性等破坏模式的补强。目前被广泛使用且证明有效的结构件补强工法中，钢板补强工法是最普遍的工法。
图1及图2为现有的钢板补强工法。柱体的钢板补强指的是柱钢板(带状)围束补强工法，钢板具有很高的劲度，拉力强度以及延展韧性，对柱体的剪力补强及韧性补强具有良好的效果，目前常用而广被采用的补强工法施工程序如下：
钢板补强柱体的施工方法：
清理RC混凝土柱11的表面：包括油漆、污染及杂物的去除；
柱体修复：柱体有裂缝或残缺处使用环氧树脂13补平修复，若有钢筋外露，须将锈蚀部份作表面清理后，方以环氧树脂灌入填补覆盖；
依柱外形尺寸量测后，据补强设计的厚度订购钢板并成型成钢板夹套15，通常为两片式夹套；
将两片夹套以螺栓方式接合于柱体外围，再以焊接手段将两片钢板夹套在焊接部17焊合固定；
养护工程；
表面防护与装修工程，可依需求上漆或装潢。
现有的钢板补强工法的缺点必须对不同尺寸的RC混凝土柱11，订购钢板并成型不同尺寸的钢板夹套，增加成本及施工时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种补强锚栓及混凝土柱的补强方法，减少成本及施工时间。
本发明提供一种补强锚栓，包括一杆体，包括纤维复合材料；以及一流苏部，设置于该本体的侧边，该流苏部包括纤维复合材料。
本发明提供一种混凝土柱的补强方法，其使用至少一补强夹套包覆该混凝土柱，其中该补强夹套包括含浸树脂的纤维复合材料；形成多个钻孔，其贯穿该补强夹套的一搭接部并深入该混凝土柱；于该钻孔中设置一补强锚栓，其中该补强锚栓包括一杆体及一流苏部，该杆体设置于该钻孔中且包括含浸树脂的纤维复合材料，该流苏部设置于该杆体的侧边且包括未含浸树脂的纤维复合材料；以及使用树脂将该流苏部的纤维复合材料帖覆于该补强夹套的搭接部。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的申请专利范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域中包括通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中包括通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本发明的精神和范围。
通过参照前述说明及下列图式，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。
附图说明
图1及图2为现有的钢板补强工法；
图3为本发明一实施例的混凝土柱的补强流程图；
图4至图7为本发明一实例的补强夹套的制备方法；
图8至图12为本发明一实例的补强锚栓的制备方法；
图13至图16为本发明一实施例的混凝土柱的补强方法；以及
图17为本发明另一实施例的混凝土柱的补强方法。
其中，附图标记说明如下：
11混凝土柱
13树脂
15钢板夹套
17焊接部
20补强夹套
21单向纤维织物
23树脂
25模具
27搭接部
30补强锚栓
31纤维预编织物
33杆体
35流苏部
37插销
70混凝土柱
80混凝土柱
具体实施方式
图3为本发明一实施例的混凝土柱70的补强流程图。图4至图7为本发明一实例的补强夹套20的制备方法。在本发明的一实施例中，补强夹套20的制备包括下列步骤：
将单向纤维织物21，依所要的尺寸及积层的层数剪裁；
调配环氧树脂23(A、B剂按比例混合)，并充分搅拌均匀；
将单向纤维织物21，以树脂充分含浸均匀；
预先备妥以钢板制成的模具21，将含浸树脂的单向纤维织物2123，依所需要层数帖覆于模具25；
以具收缩且可施压的束带缠绕固定，以使单向纤维织物21与树脂23充分接合均匀，并将多余的树脂及空气排出；
放置室温12～24小时，或放入烤箱以130℃烘烤90分钟，以硬化反应树脂；
树脂硬化反应完成后，拆去束带及模具，即可成一可用于耐震补强的纤维复合材料夹套20。
如待补强物为圆形柱体，补强夹套可做成两个半圆的子夹套(两件式夹套)或一件式夹套；如待补强物为矩形柱体，则须做成两个倒U形的夹套。制备补强夹套预留搭接部的长度，搭接部的长度约为圆形柱体的圆周的10％～30％；矩形柱体为搭接边的长度的各10％～30％。
图8及至图12为本发明一实例的补强锚栓30的制备方法。在本发明的一实施例中，补强锚栓30的制备包括将纤维预编织物(碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维或Twaron纤维)31裁剪成约16-50cm(柱体外径2m)，并做成杆体33(约8-30cm)及流苏部35(8-20cm)，其中流苏部35可为呈180度展开的二片式(图10)、120度展开的三片式(图11)或90度展开的四片式(图12)。
图13至图16为本发明一实施例的混凝土柱70的补强方法。在本发明的一实施例中，混凝土柱(圆柱)70的补强方法首先进行施工准备(工地现场的勘察、夹套尺寸的量测与订制及物料的准备)及修复工程(将RC混凝土柱表面清洁、除尘、裂缝填补、去漆等损坏修复工程使表面平整)。
之后，在柱体表面涂布环氧树脂，环氧树脂的厚度约0.1mm至0.4mm，其中环氧树脂玻璃转位温度(Tg)为50℃至100℃，黏度为50,000至150,000cps(厘泊centipoises)。接着，将补强夹套20包覆混凝土柱70，以束带由中央往两侧分别固定补强夹套20。在养护24小时后，拆除束带，即可完成包覆夹套的工程。完成包覆夹套的工程之后，形成多个钻孔71，其贯穿补强夹套20的一搭接部27并深入混凝土柱70，如图13所示。
参考图14及图15，将补强锚栓30的杆体33含浸环氧树脂或压克力树脂并置放于钻孔71之中，再以插销37插入杆体30以使杆体30的纤维与环氧树脂紧密接合，并使环氧树脂与混凝土柱70之间有良好的接着界面。因插销37插入时的力量，将迫使钻孔71内的环氧树脂排出，可以用来浸润流苏部35的纤维，不足时再补足环氧树脂，使流苏部35展开充分浸润树脂，并帖覆于补强夹套20的搭接部27。之后，静置12-24小时后，即可完成补强夹套20及补强锚栓20的耐震补强工程，如图16所示。
在本发明的一实施例中，补强锚栓30的杆体33呈中空圆柱状，插销37为一中空平滑圆柱，中空设计有利于钻孔71空气的排出。在本发明的一实施例中，插销37为金属管，例如铝管、铁管或钢管。在本发明的一实施例中，该插销37包含纤维复合材料，例如碳纤维、玻璃纤维、Kevlar或Twaron。
图17为本发明另一实施例的混凝土柱80的补强方法。图13至图16为混凝土圆柱70的补强方式，图17则为混凝土矩形柱80的耐震补强，其在可混凝土矩形柱80的四个侧边分别设置补强锚栓30，将补强夹套20紧密固定于混凝土矩形柱80上。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中包括通常知识者应了解，在不背离所附的权利要求书所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多制程可以不同的方法实施或以其它制程予以取代，或者采用上述二种方式的组合。
此外，本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中包括通常知识者应了解，基于本发明教示及揭示制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，以下的申请专利范围用以涵盖用以此类制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。
Claims (15)
1.一种补强锚栓，包括：
一杆体，包括纤维复合材料；以及
一流苏部，设置于该本体的侧边，该流苏部包括纤维复合材料。
2.如权利要求1所述的补强锚栓，其中该杆体呈中空圆柱状。
3.如权利要求1所述的补强锚栓，其中该补强锚栓还包含一插销，该插销设置于该杆体中。
4.如权利要求3所述的补强锚栓，其中该插销呈中空圆柱状。
5.如权利要求5所述的补强锚栓，其中该插销铝管、铁管或钢管。
6.如权利要求1所述的补强锚栓，其中该插销包含纤维复合材料。
7.一种混凝土柱的补强方法，包括下列步骤：
使用至少一补强夹套包覆该混凝土柱，其中该补强夹套包括含浸树脂的纤维复合材料；
形成多个钻孔，其贯穿该补强夹套的一搭接部并深入该混凝土柱；
于该钻孔中设置一补强锚栓，其中该补强锚栓包括一杆体及一流苏部，该杆体设置于该钻孔中且包括含浸树脂的纤维复合材料，该流苏部设置于该杆体的侧边且包括未含浸树脂的纤维复合材料；以及
使用树脂将该流苏部帖覆于该补强夹套的搭接部。
8.如权利要求7所述的混凝土柱的补强方法，其中该补强方法还包括在该混凝土柱的表面涂布树脂的步骤。
9.如权利要求7所述的混凝土柱的补强方法，其中该树脂包括环氧树脂或压克力树脂，黏度介于50,000至150,000cps之间，玻璃转移温度介于50至100℃之间。
10.如权利要求7所述的混凝土柱的补强方法，其中该杆体呈中空圆柱状。
11.如权利要求7所述的混凝土柱的补强方法，其中该补强方法还包含使用一插销插入该钻孔中的杆体内。
12.如权利要求11所述的混凝土柱的补强方法，其中该插销呈中空圆柱状。
13.如权利要求11所述的混凝土柱的补强方法，其中该插销为铝管、铁管或钢管。
14.如权利要求11所述的混凝土柱的补强方法，其中该插销包含纤维复合材料。
15.如权利要求14所述的混凝土柱的补强方法，其中该纤维复合材料包含碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维或Twaron纤维。
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