CN105952180A - 嵌入式湿粘frp条带加固混凝土结构的方法及其构件 - Google Patents

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方舒
李丽娟
刘锋
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Abstract

本发明公开了嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法及其构件，包括如下步骤：(1)在待加固混凝土结构表面开设至少一条沟槽；(2)清除所述沟槽内混凝土杂质；(3)在所述沟槽内灌注粘结剂；(4)使用粘结剂涂刷、充分浸润FRP条带；(5)将所述FRP条带嵌贴到所述沟槽；(6)FRP条带充分嵌贴到所述沟槽后，清除所述沟槽上多余粘结剂；(7)自然养护混凝土结构。其构件为嵌入式湿粘FRP条带对既有混凝土结构进行受弯或受剪加固形成的构件，包括既有混凝土结构和至少一条湿粘FRP条带。本发明采用嵌入式湿粘FRP条带对混凝土结构进行受弯或受剪加固，湿粘FRP条带能够适应不同加固需求对FRP材料方向变化要求，从而限制或减缓剥离破坏的发生，提高FRP材料的利用率及加固效果。

Description

嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法及其构件
技术领域
本发明涉及混凝土结构加固技术领域，特别地，涉及一种嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法及其构件。
背景技术
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)具有强度高、质量轻、耐腐蚀性强、能阻隔电磁辐射等优越的性能，被广泛地应用于混凝土结构的加固工程。外贴或嵌入式FRP片材是现行应用FRP加固混凝土结构的常用方法。
尽管外贴FRP片材加固混凝土结构的方法具有许多优点，但也存在以下的缺点：1、FRP片材易于从混凝土粘贴界面剥离，难以发挥FRP片材强度；2、对混凝土粘贴界面平整度要求高；3、粘贴在构件外表面的FRP片材易遭受意外作用(如磨损、撞击、火灾)及恶劣环境(如高温、高湿和冻融)的影响。现有的嵌入式FRP加固混凝土结构的方法，是将预制的FRP片材嵌贴于混凝土沟槽，从而提升混凝土结构抗弯或抗剪极限承载能力。该方法相较于前述的外贴FRP混凝土结构的方法，因FRP片材嵌贴于混凝土沟槽受到混凝土保护层的保护，能够克服/减轻磨损、撞击、火灾以及恶劣环境的影响。同时，嵌入式FRP加固技术对混凝土粘贴界面平整度要求没有外贴法高，施工更为便捷。现有的嵌入式FRP加固混凝土结构的方法所采用的FRP材料为预制FRP片材，通常为直线型或者形式有限的折线型，不便将FRP材料锚固于混凝土结构中，致使该类FRP混凝土结构容易发生剥离破坏，从而使得FRP材料的强度利用率低、加固效率不高。
关于嵌入式FRP加固钢筋混凝土结构的方法，现有公开的方法是采用在碳纤维板条开设孔洞的方法提高嵌入式FRP的强度利用率和加固效率。然而，在碳纤维板条开设孔洞一方面会削弱碳纤维板条，另一方面并不能显著提高碳纤维板条的强度利用率和加固效率。
发明内容
本发明提供了一种嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法及其构件，其能够适应不同锚固措施对FRP材料方向变化要求，克服现有嵌入式FRP加固混凝土结构易于过早发生剥离破坏的不足，从而提高FRP材料的利用率及加固效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，包括如下步骤：
(1)在待加固混凝土结构表面开设至少一条沟槽；
(2)清除所述沟槽内混凝土杂质；
(3)在所述沟槽内灌注粘结剂；
(4)使用粘结剂涂刷、充分浸润FRP条带；
(5)将所述FRP条带嵌贴到所述沟槽；
(6)FRP条带充分嵌贴到所述沟槽后，清除所述沟槽上多余粘结剂；
(7)自然养护混凝土结构。
优选的，所述FRP条带由长纤维丝编织而成。
优选的，所述FRP条带的横截面为长方形或正方形或圆形或椭圆形。
优选的，所述沟槽的宽度大于所述FRP条带的宽度。
优选的，步骤(1)中，当对所述混凝土结构进行受弯加固时，所述沟槽沿所述混凝土结构轴线方向开设。
优选的，步骤(1)中，当对所述混凝土结构进行受剪加固时，所述沟槽以垂直或斜交于所述混凝土结构轴线的方向开设于所述混凝土结构的侧面、底面和顶面。
一种构件，包括混凝土结构和至少一条FRP条带，所述混凝土结构的表面上开设至少一条沟槽，所述沟槽内嵌贴有至少一条FRP条带,所述FRP条带通过粘结剂嵌贴在所述沟槽内。
优选的，所述FRP条带由长纤维丝编织而成。
优选的，所述FRP条带的横截面为长方形或正方形或圆形或椭圆形。
优选的，所述沟槽的宽度大于所述FRP条带的宽度。
优选的，当对所述混凝土结构进行受弯加固时，所述沟槽沿所述混凝土结构轴线方向开设。
优选的，当对所述混凝土结构进行受剪加固时，所述沟槽以垂直或斜交于所述混凝土结构轴线的方向开设于所述混凝土结构的侧面、底面和顶面。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：(1)本发明采用在待加固的混凝土结构开设沟槽，并通过湿粘法将FRP条带嵌贴于所述沟槽，FRP条带能斜向或垂直锚固于混凝土结构，从而避免FRP条带-混凝土界面发生剥离，能充分发挥FRP条带的强度和加固效率；(2)本发明FRP条带嵌贴于混凝土沟槽，使得FRP条带受到混凝土保护层的保护，能够克服或减轻磨损、撞击、火灾以及恶劣环境对FRP条带的影响；(3)本发明嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构技术对混凝土粘贴界面平整度要求较低，施工更为便捷。
附图说明
图1为待加固混凝土结构示意图。
图2为开设沟槽的待受弯加固混凝土结构示意图。
图3为完成嵌入式湿粘FRP条带受弯加固的混凝土结构示意图。
图4为图3A-A剖面的示意图。
图5为开设沟槽的待受剪加固的混凝土结构的示意图。
图6为图5B-B剖面的示意图。
图7为完成嵌入式湿粘FRP条带受剪加固的混凝土结构示意图。
图8为图7C-C剖面的示意图。
图9为FRP条带的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，包括如下步骤：
(1)在待加固混凝土结构表面开设至少一条沟槽；
(2)清除所述沟槽内混凝土杂质；
(3)在所述沟槽内灌注粘结剂；
(4)使用粘结剂涂刷、充分浸润FRP条带；
(5)将所述FRP条带嵌贴到所述沟槽；
(6)FRP条带充分嵌贴到所述沟槽后，清除所述沟槽上多余粘结剂；
(7)自然养护混凝土结构。
其中，在步骤(1)中，在准确定位、画线后，利用常用的小型石材切割机进行开槽；槽宽稍宽于FRP条带厚度，优选的，槽宽的宽度比FRP条带厚度大8毫米；当对所述混凝土结构进行受弯加固时，所述沟槽沿所述混凝土结构轴线方向开设；当对所述混凝土结构进行受剪加固时，所述沟槽以垂直或斜交于所述混凝土结构轴线的方向开设于所述混凝土结构的侧面、底面和顶面。
在步骤(2)中，通过用高压水清除沟槽内混凝土杂质，待沟槽经至少一天的放置干燥后，用高压气泵(气压为1.7MPa左右)吹干，保证了沟槽的清洁。
在步骤(3)中，利用胶枪将粘结剂注入沟槽，使得粘结剂分布均匀，粘结剂剂量以稍溢出槽口为限。
在步骤(4)中，将浸润粘结剂均匀涂刷于FRP条带表面，并使其充分浸润FRP条带。其中，所选用的浸润粘结剂应与灌注在槽内的粘结剂相同或相兼容，以使得FRP条带能牢固地嵌贴在沟槽内。
在步骤(5)中，除需满足锚固要求及适应结构表面形状外，FRP条带优选的沿着所述沟槽的轴线方向嵌贴于沟槽内。
在步骤(6)中，清除沟槽口多余的粘结剂，并轻轻抹平槽口，在粘结剂不足时需加注粘结剂后清除多余部分，并轻轻抹平槽口。
在步骤(7)中，在养护的24小时内需保证养护环境干燥，温度适宜(20℃左右)。
其中，所述的嵌入式湿粘FRP条带由长纤维丝编织而成，具有FRP质量轻、耐腐蚀性强、延性突出等优点；所述FRP条带的横截面为长方形或正方形或圆形或椭圆形；所述沟槽的宽度大于所述FRP条带的宽度，使得本发明操作更方便、高效。
本发明的构件，包括混凝土结构和至少一条FRP条带，所述混凝土结构的表面上开设至少一条沟槽，所述沟槽内嵌贴有至少一条FRP条带，所述FRP条带通过粘结剂嵌贴在所述沟槽内。
其中，在本发明较优实施例中，所述的FRP条带由长纤维丝编织而成。
在本发明较优实施例中，所述的FRP条带的横截面为长方形或正方形或圆形或椭圆形。
在本发明较优实施例中，所述沟槽的宽度大于所述FRP条带的宽度。
在本发明较优实施例中，当对所述混凝土结构进行受弯加固时，所述沟槽沿所述混凝土结构轴线方向开设。
在本发明较优实施例中，当对所述混凝土结构进行受剪加固时，所述沟槽以垂直或斜交于所述混凝土结构轴线的方向开设于所述混凝土结构的侧面、底面和顶面。
实施例一：
如图1-4、图9所示，本实施例提供了对钢筋混凝土结构1采用嵌入式湿粘FRP条带进行受弯加固，实施步骤包括：
(1)在待加固的混凝土结构1的底部表层上开设沟槽2，沟槽2的深为25mm，宽为12mm。(2)用高压水冲洗沟槽2，并在沟槽2经至少一天的放置干燥后用气压为1.7MPa左右的气泵吹干净，保证沟槽2的清洁，干燥。(3)利用胶枪将粘结剂注入沟槽2，剂量以稍稍溢出槽口为限。(4)将与灌注在沟槽2内的粘结剂相同或相兼容的粘结剂涂刷于FRP条带3表面，并使其涂刷、充分浸润FRP条带3。(5)除需锚固或适应结构表面形状外，FRP条带3应顺直的嵌入沟槽2。在沟槽2的端部，FRP条带3的两端部沿与混凝土结构1轴线成45度角方向嵌贴入混凝土结构1内部，其嵌贴的整体长度为150mm。(6)在FRP条带3充分嵌贴到所述沟槽2后，清除所述沟槽2上残余的粘结剂，并抹平槽口。(7)自然养护混凝土结构。
实施例二
如图5-8、图9所示，本实施例提供了对钢筋混凝土结构1采用嵌入式湿粘FRP条带进行受剪加固，实施步骤包括：
(1)在待加固的混凝土结构1的表层(包括地面、顶面及侧面)上开设若干条沟槽2，沟槽2的深为25mm，宽为12mm，混凝土结构1的底面沟槽2或顶面沟槽2向侧面沟槽2过渡时，采用半径为25mm的圆弧进行过渡。(2)用高压水冲洗沟槽2，并在沟槽2经至少一天的放置干燥后用气压为1.7MPa左右的气泵吹干净，保证沟槽2的清洁，干燥。(3)利用胶枪将粘结剂注入沟槽2，剂量以稍稍溢出槽口为限。(4)将与灌注在沟槽2内的粘结剂相同或相兼容的浸润粘结剂涂刷于FRP条带3表面，并使其涂刷、充分浸润FRP条带3。(5)除需锚固或适应结构表面形状外，FRP条带3应顺直的嵌入沟槽2。在混凝土结构1的侧面和顶面转角处，FRP条带3采用半径为25mm的圆弧进行过渡，嵌贴入混凝土结构1内部(6)在FRP条带3充分嵌贴到所述沟槽2后，清除所述沟槽2的槽口上残余的粘结剂，并抹平槽口。(7)自然养护混凝土结构。
实施例三
本实施例提供了一种采用实施例一的加固方法得到的构件。如图1-4、图9所示，包括混凝土结构1和FRP条带3，所述混凝土结构1的表层上开设一条沟槽2，所述沟槽2内嵌贴有FRP条带3，所述FRP条带3通过粘结剂嵌贴在所述沟槽1内，所述FRP条带3由长纤维丝编织而成，FRP条带3的横截面为长方形。其中，混凝土结构1的净跨为4000mm、截面高度为450mm、截面宽度为200mm，FRP条带3的厚为4mm，宽为25mm，沟槽2的宽为12mm。
实施例四
本实施例提供了一种采用实施例二的加固方法得到的构件。如图5-9所示，包括混凝土结构1和FRP条带3，所述混凝土结构1的表层上开设若干条沟槽2，混凝土结构1的侧面和顶面开设若干条垂直于混凝土结构1轴线的沟槽2，两沟槽2之间的间距为150mm，所述沟槽2内嵌贴有FRP条带3，所述FRP条带3通过粘结剂嵌贴在所述沟槽2内，所述FRP条带3由长纤维丝编织而成，FRP条带3的横截面为长方形。其中，混凝土结构1的净跨为4000mm、截面高度为450mm、截面宽度为200mm，FRP条带3的厚为4mm，宽为25mm，沟槽2和沟槽4的宽为12mm。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在待加固混凝土结构表面开设至少一条沟槽；
(2)清除所述沟槽内混凝土杂质；
(3)在所述沟槽内灌注粘结剂；
(4)使用粘结剂涂刷、充分浸润FRP条带；
(5)将所述FRP条带嵌贴到所述沟槽；
(6)FRP条带充分嵌贴到所述沟槽后，清除所述沟槽上多余粘结剂；
(7)自然养护混凝土结构。
2.根据权利要求1所述的嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，其特征在于：所述FRP条带由长纤维丝编织而成。
3.根据权利要求1所述的嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，其特征在于：所述FRP条带的横截面为长方形或正方形或圆形或椭圆形。
4.根据权利要求1所述的嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，其特征在于：所述沟槽的宽度大于所述FRP条带的宽度。
5.根据权利要求1所述的嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，其特征在于：步骤(1)中，当对所述混凝土结构进行受弯加固时，所述沟槽沿所述混凝土结构轴线方向开设。
6.根据权利要求1所述的嵌入式湿粘FRP条带加固混凝土结构的方法，其特征在于：步骤(1)中，当对所述混凝土结构进行受剪加固时，所述沟槽以垂直或斜交于所述混凝土结构轴线的方向开设于所述混凝土结构的侧面、底面和顶面。
7.一种根据权利要求1至6中任一所述的加固方法形成的构件，其特征在于：包括混凝土结构和至少一条湿粘FRP条带，所述混凝土结构的表面上开设至少一条沟槽，所述沟槽内嵌贴有至少一条FRP条带，所述FRP条带通过湿粘法嵌贴在所述沟槽内。
8.一种根据权利要求7所述的构件，其特征在于：所述FRP条带由长纤维丝编织而成；
所述FRP条带的横截面为长方形或正方形或圆形或椭圆形；
所述沟槽的宽度大于所述FRP条带的宽度。
9.一种根据权利要求8所述的构件，其特征在于：当对所述混凝土结构进行受弯加固时，所述沟槽沿所述混凝土结构轴线方向开设。
10.一种根据权利要求8所述的构件，其特征在于：当对所述混凝土结构进行受剪加固时，所述沟槽以垂直或斜交于所述混凝土结构轴线的方向开设于所述混凝土结构的侧面、底面和顶面。
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