CN103362320A

CN103362320A - 硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法

Info

Publication number: CN103362320A
Application number: CN2013103367520A
Authority: CN
Inventors: 叶香竹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是施工步骤包括：一、制作硅橡胶玻璃纤维布增强塑料，通过湿法将环氧树脂充分浸润到硅橡胶玻璃纤维布之中，提高纤维单丝的共同工作性能；二、构件的表面处理平整；三、涂刷底胶与找平胶；在将构件表面处理洁净后，要在构件表面涂刷一层底胶，然后在底胶上涂刷一层找平胶来修补凹凸的部分及坑洞；四、粘贴预应力硅橡胶玻璃纤维布增强塑料。本发明具有力学性能好、挠曲变形小的特点。

Description

硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法

技术领域

本发明涉及一种加固梁的施工，特别涉及一种硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法。

背景技术

工程技术人员经常会遇到梁需要加固的工程，梁出现问题的原因是比较复杂的，有设计、施工、材料因素等多种原因单一或者混合在一起。常见的有：梁存在贯通裂缝；梁挠度过大；混凝土等级或者钢筋面积达不到要求等等。传统的梁加固方法是利用钢材对梁进行加固，为了提高加固效果，对钢材施加预应力来加强加固结构的整体性。由于钢材成本比较高，硅橡胶玻璃纤维布材强度较高而成本较低，本发明利用硅橡胶玻璃纤维布材施加预应力，与利用钢材施加预应力很大的一点不同就是硅橡胶玻璃纤维布的材性与钢材相差很大。硅橡胶玻璃纤维布材是由彼此之间没有粘结的单丝纤维组成，缺乏粘结使得纤维之间应力分布很不均匀，而缺乏延性使得单丝的硅橡胶玻璃纤维布达到极限强度后即断裂。因此高应力区域的硅橡胶玻璃纤维布丝会在低应力区域的硅橡胶玻璃纤维布丝完全发挥强度之前断裂，所有的硅橡胶玻璃纤维布丝无法同时发挥强度，材料的整体强度要远远低于单丝纤维，并且对截面应力分布不均匀非常敏感。因此工艺中的一个关键问题就是如何使硅橡胶玻璃纤维布在张拉时截面内力分布尽可能均匀，从而可以将硅橡胶玻璃纤维布张拉至较高的应力水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全可靠的硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法。

本发明中机具对硅橡胶玻璃纤维布的锚固是采用摩擦力自锁的原理。锚固装置由两个半圆柱体组成，其中一个固定在机具上，另外一个通过螺栓与其紧密压合在一起。使用时将硅橡胶玻璃纤维布的端部夹在锚固装置的两个半圆柱体之间，用螺栓将半圆柱体压合，然后转动锚固装置将硅橡胶玻璃纤维布缠绕在上面，卷至8倍锚固装置直径的长度即提供由自锁产生的足够的摩擦力。锚固装置直径为6cm，故具有足够大的刚度可以确保在承受5t的拉力时不会产生大变形。

将硅橡胶玻璃纤维布两端都固定在两台机具的锚固装置上后转动手柄，带动主机具的螺杆转动。因为主机具的锚固装置是套在螺杆与滑杆上，螺杆转动必须使锚固装置沿着螺杆与滑杆移动，从而张紧或放松硅橡胶玻璃纤维布。整个螺杆的行程有50cm长，可以满足对25m长的硅橡胶玻璃纤维布进行张拉的变形要求，从而对大跨度梁构件进行有效的预应力加固。机具施工时固定在柱构件上，由于螺杆的方向是平行柱构件的，使得张拉方向也是平行柱构件而垂直梁构件，必须采用机具的转向装置，通过机具顶部的一个滚轴改变硅橡胶玻璃纤维布的方向使其平行于梁构件。由于滚轴位于机具的最顶部，硅橡胶玻璃纤维布改变方向后可以毫无阻碍地与梁构件底部紧密接触，从而保证粘贴质量。

经过长时间的试验研究，发现通过将硅橡胶玻璃纤维布制成硅橡胶玻璃纤维布增强塑料，控制硅橡胶玻璃纤维布增强塑料两个锚固端的方向性与平整度，控制适当的张拉速度三个关键步骤，可以将硅橡胶玻璃纤维布张拉达到较高的预应力水平。工艺中的另外一个关键问题是由于张拉后的硅橡胶玻璃纤维布非常平直，因此待加固受弯构件的加固表面必须也非常平直，两者之间的粘结质量才能保证，即对需加固受弯构件的表面平整度的要求较普通非预应力加固技术更高。

施工步骤包括：

一、制作硅橡胶玻璃纤维布增强塑料

为了尽可能充分地利用硅橡胶玻璃纤维布的高强度，必须提高硅橡胶玻璃纤维布材中纤维单丝共同工作的性能，最直接、最简便的方法就是通过湿法将环氧树脂充分浸润到硅橡胶玻璃纤维布之中，通过环氧树脂在纤维单丝之间传递剪力来克服纤维单丝之间的应力分布不均匀，提高纤维单丝的共同工作性能。具体工序包括：

(1)在制作台表面覆盖聚乙烯塑料，聚乙烯塑料不易让环氧树脂浸润粘结。

为了避免制备的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料与制作台发生粘结，制作台表面不与环氧树脂发生粘结。

(2)将硅橡胶玻璃纤维布裁剪成需要的尺寸与形状，铺设在制作台表面。通过机械或吊挂重物对硅橡胶玻璃纤维布材施加40～50MPa的拉力，这样可以使硅橡胶玻璃纤维布中松弛的纤维单丝都被拉直，避免了制成硅橡胶玻璃纤维布增强塑料时纤维单丝的平直程度不一致而造成共同工作性能降低。

(3)将环氧树脂粘贴胶的主剂和固化剂倒入容器内，搅拌使两组分混合均匀并单向搅拌，搅拌速度为60～80rpm，避免产生气泡。

(4)用辊子或刷子将粘贴胶均匀涂抹到硅橡胶玻璃纤维布材表面，反复涂刷或滚压，使其完全渗透到硅橡胶玻璃纤维布中，并挤出胶中的气泡。

(5)当环氧树脂粘贴胶充分浸润到纤维丝中后，在硅橡胶玻璃纤维布表面均匀涂抹一层粘贴胶作保护面层，使硅橡胶玻璃纤维布被环氧树脂基体完全包裹。

(6)在制作好的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料片材上覆盖一层塑料薄膜，保护其不受灰尘与水分的影响。当气温为10℃时，环氧树脂粘贴胶达到强度时间要2周；当气温为20℃时，环氧树脂粘贴胶达到强度时间要1周。

二、构件的表面处理平整

三、涂刷底胶与找平胶

为了保证构件和硅橡胶玻璃纤维布之间的粘结，在将构件表面处理洁净后，要在构件表面涂刷一层底胶，然后在底胶上涂刷一层找平胶来修补凹凸的部分及坑洞。

四、粘贴预应力硅橡胶玻璃纤维布增强塑料

(1)将张拉机及蜗杆机构固定在与加固梁相联系的柱构件上。

(2)将制作好的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料安装至张拉机的锚固装置上，仔细调整两个锚固端的平整度。由于缺乏延性，必须通过调制两端平整度来控制截面上的应力分布的均匀程度，从而使硅橡胶玻璃纤维布增强塑料能达到更高的预应力水平以及具有更好的使用性能。

(3)将张拉机具沿固定在柱子上的蜗杆机构上升，直至初步拉直的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料距待加固梁表面30mm。

(4)以350～450MPa/h的速度均匀张拉硅橡胶玻璃纤维布增强塑料；张拉速度非常关键，试验研究发现，条件完全相同的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料由于张拉速度不同，所能达到的预应力水平相差很大。因此，张拉高预应力水平的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料时的张拉速度非常重要。

(5)当张拉至设计预应力时，开始按配制底胶的方法配制粘贴树脂，要避免灰尘和水分落入树脂中。

(6)用辊子、塑料刮刀和刷子将浸渍树脂均匀涂抹于加固梁与硅橡胶玻璃纤维布增强塑料的粘贴面，在混凝土的搭接、转角部位要多涂一些。

(7)将张拉机具沿蜗杆微动机构上升，直至受弯构件的粘贴表面与硅橡胶玻璃纤维布的粘贴表面紧密结合在一起，用特制的辊子沿纤维方向滚压以去除硅橡胶玻璃纤维布增强塑料下面的气泡，树脂未充满的空隙用注射器注入环氧树脂。

(8)由于硅橡胶玻璃纤维布增强塑料与混凝土之间容易在剪弯段粘结界面上发生粘结破坏，因此在左边1/3位置至右边1/3位置设置U型锚固带，U型锚固带材料采用硅橡胶玻璃纤维布，以防止粘结破坏发生。

五、养护

为保证加固后构件的正常使用，避免硅橡胶玻璃纤维布加固材料遭受外界损伤，应当在加固层外表面进行密闭防护处理。防护层采用掺有防火剂的聚合物水泥砂浆，聚合物水泥砂浆厚度为15～25mm。

本发明具有力学性能好、挠曲变形小的特点。

具体实施方式

以下对本实施例进行详细描述。

本发明中锚固装置由两个半圆柱体组成，其中一个固定在机具上，另外一个通过螺栓与其紧密压合在一起。使用时将硅橡胶玻璃纤维布的端部夹在锚固装置的两个半圆柱体之间，用螺栓将半圆柱体压合，然后转动锚固装置将硅橡胶玻璃纤维布缠绕在上面，卷至8倍锚固装置直径的长度即提供由自锁产生的足够的摩擦力。锚固装置直径为6cm。

将硅橡胶玻璃纤维布两端都固定在两台机具的锚固装置上后转动手柄，带动主机具的螺杆转动。螺杆转动必须使锚固装置沿着螺杆与滑杆移动，从而张紧或放松硅橡胶玻璃纤维布。整个螺杆的行程有50cm长。机具施工时固定在柱构件上，采用机具的转向装置，通过机具顶部的一个滚轴改变硅橡胶玻璃纤维布的方向使其平行于梁构件，滚轴位于机具的最顶部。

施工步骤包括：

一、制作硅橡胶玻璃纤维布增强塑料

通过湿法将环氧树脂充分浸润到硅橡胶玻璃纤维布之中，提高纤维单丝的共同工作性能。具体工序包括：

(1)在制作台表面覆盖聚乙烯塑料。

(2)将硅橡胶玻璃纤维布裁剪成需要的尺寸与形状，铺设在制作台表面。通过机械或吊挂重物对硅橡胶玻璃纤维布材施加40～50MPa的拉力。

(3)将环氧树脂粘贴胶的主剂和固化剂倒入容器内，搅拌使两组分混合均匀并单向搅拌，搅拌速度为60～80rpm。

二、构件的表面处理平整

三、涂刷底胶与找平胶

在将构件表面处理洁净后，要在构件表面涂刷一层底胶，然后在底胶上涂刷一层找平胶来修补凹凸的部分及坑洞。

四、粘贴预应力硅橡胶玻璃纤维布增强塑料

(1)将张拉机及蜗杆机构固定在与加固梁相联系的柱构件上。

(2)将制作好的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料安装至张拉机的锚固装置上，调整好两个锚固端的平整度。

(4)以350～450MPa/h的速度均匀张拉硅橡胶玻璃纤维布增强塑料。

五、养护

为保证加固后构件的正常使用，避免硅橡胶玻璃纤维布加固材料遭受外界损伤，应当在加固层外表面进行密闭防护处理。防护层采用掺有防火剂的聚合物水泥砂浆，聚合物水泥砂浆厚度为20mm。

对实施例进行对比试验，硅橡胶玻璃纤维布加固的受弯试件的开裂荷载较非硅橡胶玻璃纤维布加固的试件要有显著提高，并且提高幅度与预应力水平相对应。在使用荷载范围内的挠曲变形较非预应力试件有非常明显的减小，抗弯刚度得到了极大提高。试验结果表明，本实施例采用的硅橡胶玻璃纤维布加固受弯构件的施工机具与施工工艺能够有效的对碳纤维布进行张拉，成功地对受弯构件进行外贴预应力加固。

Claims

1.一种硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是施工步骤包括：

一、制作硅橡胶玻璃纤维布增强塑料

通过湿法将环氧树脂充分浸润到硅橡胶玻璃纤维布之中，提高纤维单丝的共同工作性能；具体工序包括：

(1)在制作台表面覆盖聚乙烯塑料；

(2)将硅橡胶玻璃纤维布裁剪成需要的尺寸与形状，铺设在制作台表面；通过机械或吊挂重物对硅橡胶玻璃纤维布材施加40～50MPa的拉力；

(3)将环氧树脂粘贴胶的主剂和固化剂倒入容器内，搅拌使两组分混合均匀并单向搅拌，搅拌速度为60～80rpm；

(4)用辊子或刷子将粘贴胶均匀涂抹到硅橡胶玻璃纤维布材表面，反复涂刷或滚压，使其完全渗透到硅橡胶玻璃纤维布中，并挤出胶中的气泡；

(5)当环氧树脂粘贴胶充分浸润到纤维丝中后，在硅橡胶玻璃纤维布表面均匀涂抹一层粘贴胶作保护面层，使硅橡胶玻璃纤维布被环氧树脂基体完全包裹；

(6)在制作好的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料片材上覆盖一层塑料薄膜，保护其不受灰尘与水分的影响；当气温为10℃时，环氧树脂粘贴胶达到强度时间要2周；当气温为20℃时，环氧树脂粘贴胶达到强度时间要1周；

二、构件的表面处理平整

三、涂刷底胶与找平胶

在将构件表面处理洁净后，要在构件表面涂刷一层底胶，然后在底胶上涂刷一层找平胶来修补凹凸的部分及坑洞；

四、粘贴预应力硅橡胶玻璃纤维布增强塑料

(1)将张拉机及蜗杆机构固定在与加固梁相联系的柱构件上；

(2)将制作好的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料安装至张拉机的锚固装置上，调整好两个锚固端的平整度；

(3)将张拉机具沿固定在柱子上的蜗杆机构上升，直至初步拉直的硅橡胶玻璃纤维布增强塑料距待加固梁表面30mm；

(4)均匀张拉硅橡胶玻璃纤维布增强塑料；

(5)当张拉至设计预应力时，开始按配制底胶的方法配制粘贴树脂，要避免灰尘和水分落入树脂中；

(6)用辊子、塑料刮刀和刷子将浸渍树脂均匀涂抹于加固梁与硅橡胶玻璃纤维布增强塑料的粘贴面，在混凝土的搭接、转角部位要多涂一些；

(7)将张拉机具沿蜗杆微动机构上升，直至受弯构件的粘贴表面与硅橡胶玻璃纤维布的粘贴表面紧密结合在一起，用特制的辊子沿纤维方向滚压以去除硅橡胶玻璃纤维布增强塑料下面的气泡，树脂未充满的空隙用注射器注入环氧树脂；

(8)在左边1/3位置至右边1/3位置设置U型锚固带，U型锚固带材料采用硅橡胶玻璃纤维布，以防止粘结破坏发生；

五、养护

为保证加固后构件的正常使用，避免硅橡胶玻璃纤维布加固材料遭受外界损伤，应当在加固层外表面进行密闭防护处理；防护层采用掺有防火剂的聚合物水泥砂浆，聚合物水泥砂浆厚度为15～25mm。

2.根据权利要求1所述的硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是锚固装置由两个半圆柱体组成，其中一个固定在机具上，另外一个通过螺栓与其紧密压合在一起；使用时将硅橡胶玻璃纤维布的端部夹在锚固装置的两个半圆柱体之间，用螺栓将半圆柱体压合，然后转动锚固装置将硅橡胶玻璃纤维布缠绕在上面，卷至8倍锚固装置直径的长度即提供由自锁产生的足够的摩擦力。

3.根据权利要求1所述的硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是将硅橡胶玻璃纤维布两端都固定在两台机具的锚固装置上后转动手柄，带动主机具的螺杆转动；螺杆转动必须使锚固装置沿着螺杆与滑杆移动，从而张紧或放松硅橡胶玻璃纤维布；机具施工时固定在柱构件上，采用机具的转向装置，通过机具顶部的一个滚轴改变硅橡胶玻璃纤维布的方向使其平行于梁构件，滚轴位于机具的最顶部。

4.根据权利要求1所述的硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是粘贴预应力硅橡胶玻璃纤维布增强塑料步骤中以350～450MPa/h的速度均匀张拉硅橡胶玻璃纤维布增强塑料。

5.根据权利要求2所述的硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是锚固装置直径为6cm。

6.根据权利要求3所述的硅橡胶玻璃纤维布加固梁的施工方法，其特征是整个螺杆的行程有50cm长。