CN104727567A

CN104727567A - 一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的trc加固方型柱的方法

Info

Publication number: CN104727567A
Application number: CN201510070935.1A
Authority: CN
Inventors: 尹世平; 艾珊霞; 李鹏昊
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: CN104727567B

Abstract

本发明公开了一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，属于混凝土结构的加固修复方法，具体步骤如下：首先将待加固柱表面加工成凹凸不平状并进行倒角处理；用水湿润待加固物表面，将搅拌好的精细混凝土喷射到柱表面；用聚合物水泥砂浆浸渍纤维编织网，在聚合物水泥砂浆固化前铺设在精细混凝土表面，并注意保持经向纤维束的水平；在纤维编织网表面喷射精细混凝土，湿水养护精细混凝土至龄期。在TRC加固柱中采用聚合物水泥砂浆浸渍纤维编织网能有效提高纤维编织网和精细混凝土的粘结性能。

Description

一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法

技术领域

本发明属于混凝土的加固修复技术，具体指一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方形柱的方法。

背景技术

纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete，简称TRC)是一种新型的纤维增强水泥基复合材料，可用来加固修复混凝土构件，其具有以下优点：①TRC与待加固构件具有较好的相容性，因TRC中基体也为水泥基材料，二者材料相似，在构件修复时可以填补构件表面的裂缝，减少表面缺陷和裂隙；②TRC加固层可以做得很薄，对原加固构件的截面尺寸影响较小，因纤维束直径很小且耐腐蚀，没有混凝土保护层厚度的要求，只需满足粘结锚固要求即可，故整个加固层可以做成10-20mm的一层；③具有较好的抗火和抗高温能力；④可以更容易现场应用，特别适合直接应用到湿的表面。

TRC能够用于混凝土柱加固修复中，主要是利用纤维编织网的抗拉性能，加固后混凝土处于三向受压状态，使柱的承载力提高。

申请号为200510047049.3的专利申请公开了一种环氧树脂浸渍纤维编织网表面粘砂增强粘结强度的方法，先用环氧树脂浸渍纤维编织网，待环氧树脂固化后再埋入混凝土，以加强纤维编织网与混凝土的粘结。

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薄层加固补强混凝土的方法，先在待加固构件表面钻孔，植入U型抗剪销钉，用U型销钉钩住纤维编织网，然后喷射精细混凝土，形成TRC加固层，其加固效果可靠、简单、高效、环保。

综上，TRC加固柱未来的研究方向应注重于研究开发在加固过程中不发生折断且韧性强的纤维编织网，充分发挥纤维编织网和精细混凝土有效粘结的共同作用，提高原结构的承载力。

上述已有技术也有一些不足之处：利用环氧树脂浸渍提高纤维编织网与精细混凝土的粘结强度这个方法非常有效，但是需要注意，环氧树脂固化后会使纤维编织网变得硬脆、易折断；在采用TRC加固修复混凝土构件时，使用环氧树脂浸渍的纤维编织网，一般比较适合用在梁、板等平面或曲面加固中，在柱这种需要提高环向约束的四面加固中，环氧树脂浸渍后纤维编织网变硬脆，特别是在角部易折断，这导致纤维编织网用于加固会降低网的使用性能，而角部本就是加固的薄弱部位。所以，在采用TRC加固修复柱中，要想提高纤维编织网和精细混凝土的粘结强度，不能采用环氧树脂浸渍的方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，保证纤维编织网与精细混凝土之间的可靠粘结，也能保证TRC加固层中的纤维编织网在加固过程中不发生折断，充分发挥纤维编织网和精细混凝土的作用，提高原结构的承载力。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，包括以下步骤：

1)将待加固构件的表面加工成凹凸不平状，并进行倒角处理；

2)湿润所述待加固构件，将精细混凝土喷射到所述待加固构件的表面；

3)将纤维编织网用聚合物水泥砂浆浸渍后，铺设在所述精细混凝土的表面；

4)在所述纤维编织网的表面喷射所述精细混凝土；

5)重复步骤3)、4)，继续进行铺设纤维编织网和喷射精细混凝土；

6)湿水养护所述精细混凝土至龄期。

进一步的，在本发明中，步骤3)中，所述聚合物水泥砂浆的组成以重量份计为：水泥400～550份、粉煤灰150～200份、硅灰40～50份、粒径0-0.6mm的硅砂700-900份、减水剂4～6份、水200～300份及聚合物，所述聚合物的重量份为所述水泥的重量份的10％-20％，所述聚合物为聚乙烯醇缩甲醛胶；使用聚乙烯醇缩甲醛胶的聚合物水泥砂浆浸渍纤维编织网，聚合物水泥砂浆能够渗透到纤维编织网的纤维束中，使纤维束中的纱线共同受力，增大纤维束的受力能力；聚合物水泥砂浆浸渍纤维编织网与精细混凝土的兼容、粘结较好。

进一步的，在本发明中，所述精细混凝土的组成以重量份计为：水泥400～550份、粉煤灰150～200份、硅灰40～50份、粒径0-0.6mm的硅砂700-900份、粒径0.6-1.2mm的硅砂350-450份、减水剂4～6份、水200～300份。

进一步的，在本发明中，步骤2)中，将精细混凝土喷射到所述待加固构件的表面的厚度为2～3mm。

进一步的，在本发明中，步骤4)中，在所述纤维编织网的表面喷射精细混凝土的厚度为2～3mm；步骤5)中，继续在所述纤维编织网的表面喷射精细混凝土的厚度为3～5mm。

进一步的，在本发明中，步骤1)中，所述倒角为20～30mm。TRC加固修复用在待加固构件中，在包裹加固修复层前，需要对角部进行倒角处理，一方面，使纤维编织网最为契合的紧贴在待加固构件的表面，另一方面，减小角部受到过大的局部挤压，造成应力集中。

进一步的，在本发明中，步骤3)中，将纤维编织网用聚合物水泥砂浆浸渍，在所述聚合物水泥砂浆固化前，铺设在所述精细混凝土的表面。此时，纤维编织网是柔性的，可以较为紧贴的裹在所述精细混凝土的表面。

进一步的，在本发明中，所述纤维编织网的纬向和经向分别为碳纤维和玻璃纤维。

有益效果：本发明采用聚合物水泥砂浆浸渍纤维编织网TRC加固修复待加固构件，与由未做处理的纤维编织网制成的TRC加固修复效果相比，聚合物水泥砂浆浸渍后的纤维编织网中纤维束的共同受力能力提高，且纤维编织网与精细混凝土的粘结性提高；而与环氧树脂浸渍处理的纤维编织网相比，不仅可以用在平面、拱形等构件的加固修复，而且可以用在柱等需提供环向拉力的构件，且施工更为简单，另外，纤维束的共同受力能力及与精细混凝土的粘结性两者相当。

综上，本方法可以用于TRC加固修复各种待加固结构构件，如梁、板、拱、壳等构件的加固修补，尤其适用于方形柱等构件；不仅提高纤维束的共同受力，增强抗拉强度，而且提高纤维编织网与精细混凝土的粘结性能，从而充分发挥TRC的受力性能，提高TRC加固修复的效果。

附图说明

附图1是本发明提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，包括以下步骤：

1)将待加固构件2的表面加工成凹凸不平状，并进行倒角处理，倒角为20～30mm；使得待加固构件2的表面与TRC加固层粘结能力增大并不带棱角，然后去除油垢、灰尘和颗粒；

2)用水湿润待加固构件2，将搅拌好的精细混凝土喷射到待加固构件的表面，形成厚度为2～3mm的表层精细混凝土；由于喷射混凝土初凝快，早期强度发展快，喷射到结构表面能和结构粘结到一起，不会流下，因此适合于结构低面、侧面的加固；

3)将纤维编织网用聚合物水泥砂浆浸渍后，在聚合物水泥砂浆固化前，铺设在表层精细混凝土的表面，形成第一层纤维编织网3；纤维编织网3的纬向和经向分别为碳纤维和玻璃纤维；在铺设纤维编织网时，由于纤维编织网在聚合物水泥砂浆固化前埋入精细混凝土，此时，纤维编织网的纤维束容易弯曲，为使纤维束在受力初始就开始发挥抗拉作用，需要保持纤维编织网的纬向的纤维束平行于受力方向，并且处于绷紧状态。

聚合物水泥砂浆的组成以重量份计为：水泥400～550份、粉煤灰150～200份、硅灰40～50份、粒径0-0.6mm的硅砂700-900份、减水剂4～6份、水200～300份及聚合物，其中聚合物的重量份为水泥的重量份的10％-20％，聚合物为聚乙烯醇缩甲醛胶；

精细混凝土的组成以重量份计为：水泥400～550份、粉煤灰150～200份、硅灰40～50份、粒径0-0.6mm的硅砂700-900份、粒径0.6-1.2mm的硅砂350-450份、减水剂4～6份、水200～300份；

4)在第一层纤维编织网3的表面喷射第一层精细混凝土4，厚度为2～3mm；

5)重复步骤3)、4)，继续进行铺设第二层纤维编织网和喷射第二层精细混凝土，厚度为3～5mm；

6)湿水养护上述的精细混凝土至龄期。

根据不同待加固构件需要临时承受超过设计荷载的力的具体受力分析，可判断需要铺设的加固层的层数n，重复步骤3)、4)，继续进行至铺设第n层纤维编织网和喷射第n层精细混凝土。

实施例1

如附图1所示，用本发明的方法加固一根加固柱2，加固柱2的截面尺寸为200mm×200mm，加固柱2高800mm；环境类别为一类，混凝土强度等级为C40，抗压设计强度f_c＝19.1N/mm²，加固柱2配置了4根直径为14mm的HRB400级受力纵筋1，抗压设计强度f_y＝360N/mm²，保护层厚度为25mm，加固柱2轴心受压设计值为900kN，由于该柱需要临时承受超过设计荷载的力，在新荷载作用下，加固柱2轴心压力达到1600kN，需要对加固柱2结构进行加固。

本结构加固采用TRC加固的方法，纤维编织网采用纬向碳纤维(f_f＝4900Mpa)、经向玻璃纤维编织而成，纤维编织网的网格尺寸选用10mm×10mm，单束纤维面积为0.78mm²，考虑纤维编织网的环向作用，配置双层网能够满足要求。设计TRC加固层厚度为10mm。

本发明TRC加固柱结构的制作步骤如下：

1)将待加固柱2表面加工成凹凸不平状并进行倒角处理，倒角为20mm；去除油垢、灰尘和颗粒。用物理和化学方法对加固柱2构件表面进行处理，可用非金属砂如河砂、硅砂、碳化硅或氧化铝干法喷砂吹除，或用硬毛刷粘高效洗涤剂刷除表面油垢；用铁锤和凿子借人力或用机械对柱表面进行凿毛，形成随机的凹凸不平状，增加被粘物的表面积，提高粘结力，再用清洁压缩空气吹掉灰尘和颗粒；用混凝土打磨机等工具将柱角打磨成弧形，以使纤维编织网能够紧贴在柱表面，并减少应力集中。

2)用水将加固柱2表面湿润，在加固柱2的四个侧面喷射2～3mm厚的高性能精细混凝土，形成表层精细混凝土；精细混凝土按配比：52.5硅酸盐水泥500kg/m³，超细粉煤灰180kg/m³，硅粉40kg/m³，减水剂4.0kg/m³，粒径0-0.6mm的硅砂800kg/m³，粒径0.6-1.2mm的硅砂400kg/m³，水252kg/m³，先将硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅粉和硅砂用搅拌机搅拌2分钟，搅拌均匀后加入水搅拌，然后加入减水剂搅拌。

3)用聚合物水泥砂浆浸渍纤维编织网；聚合物水泥砂浆按配比：52.5硅酸盐水泥500kg/m³，超细粉煤灰180kg/m³，硅粉40kg/m³，减水剂4.0kg/m³、粒径0-0.6mm的硅砂800kg/m³，水252kg/m³，还包括聚合物为聚乙烯醇缩甲醛胶，其中聚乙烯醇缩甲醛胶按照水泥的15％重量掺入；人工用刷子将聚合物水泥砂浆均匀涂刷在纤维编织网的表面(两面涂)，保证聚合物水泥砂浆浸入到纤维束中和浸渍的均匀性。

4)在聚合物水泥砂浆固化前，将用聚合物水泥砂浆浸渍处理的纤维编织网铺设在表层精细混凝土表面，形成第一层纤维编织网3；注意保持纬向纤维束的水平，以充分发挥纤维束的抗拉性能。

5)在第一层纤维编织网上喷射2～3mm厚的第一层精细混凝土4；重复步骤3)、4)，继续进行铺设第二层纤维编织网，在第二层纤维编织网上喷射3～5mm厚的第二层精细混凝土作为保护层。

6)湿水养护精细混凝土至龄期。

实施例2

一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固柱的方法，包括以下步骤：

1)将待加固构件2的表面加工成凹凸不平状，并进行倒角处理，倒角为30mm；使得待加固构件2的表面与TRC加固层粘结能力增大并不带棱角，然后去除油垢、灰尘和颗粒；

2)用水湿润待加固构件2，将搅拌好的精细混凝土喷射到待加固构件的表面，形成厚度为2～3mm的表层精细混凝土；

聚合物水泥砂浆的组成为：水泥550kg/m³、超细粉煤灰150kg/m³、硅灰50kg/m³、粒径0-0.6mm的硅砂700kg/m³、减水剂6kg/m³、水300kg/m³及聚乙烯醇缩甲醛胶；聚乙烯醇缩甲醛胶的重量份为水泥的重量份的20％；

精细混凝土的组成为：水泥550kg/m³、超细粉煤灰150kg/m³、硅灰50kg/m³、粒径0-0.6mm的硅砂700kg/m³、粒径0.6-1.2mm的硅砂350kg/m³、减水剂6kg/m³、水300kg/m³；

6)湿水养护上述的精细混凝土至龄期。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：包括以下步骤：

4)在所述纤维编织网的表面喷射所述精细混凝土；

6)湿水养护所述精细混凝土至龄期。

2.根据权利要求1所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：步骤3)中，所述聚合物水泥砂浆的组成以重量份计为：水泥400～550份、粉煤灰150～200份、硅灰40～50份、粒径0-0.6mm的硅砂700-900份、减水剂4～6份、水200～300份及聚合物，所述聚合物的重量份为所述水泥的重量份的10％-20％，所述聚合物为聚乙烯醇缩甲醛胶。

3.根据权利要求1所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：所述精细混凝土的组成以重量份计为：水泥400～550份、粉煤灰150～200份、硅灰40～50份、粒径0-0.6mm的硅砂700-900份、粒径0.6-1.2mm的硅砂350-450份、减水剂4～6份、水200～300份。

4.根据权利要求1所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：步骤2)中，将精细混凝土喷射到所述待加固构件的表面的厚度为2～3mm。

5.根据权利要求1所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：步骤4)中，在所述纤维编织网的表面喷射精细混凝土的厚度为2～3mm；步骤5)中，继续在所述纤维编织网的表面喷射精细混凝土的厚度为3～5mm。

6.根据权利要求1所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：步骤1)中，所述倒角为20～30mm。

7.根据权利要求1所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：步骤3)中，将纤维编织网用聚合物水泥砂浆浸渍，在所述聚合物水泥砂浆固化前，铺设在所述精细混凝土的表面。

8.根据权利要求1至7任一所述的提高纤维编织网和精细混凝土粘结的TRC加固方型柱的方法，其特征在于：所述纤维编织网的纬向和经向分别为碳纤维和玻璃纤维。