CN106120688A

CN106120688A - 用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物

Info

Publication number: CN106120688A
Application number: CN201610667854.4A
Authority: CN
Inventors: 闫有喜; 张效忠; 张继红; 蓝声宁; 蒋琼明; 张蕾蕾; 张坤鹏
Original assignee: Qinzhou University
Current assignee: Qinzhou University
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2016-11-16

Abstract

本发明公开一种用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，包括钢筋混凝土结构物、胶粘剂和碳纤维布，所述碳纤维布通过胶粘剂粘接在结构物的待加固面上，其特征在于：沿着所述结构物待加固面上至少开有一条凹槽，并在该凹槽上开有盲孔，所述盲孔的孔径为100nm～1000nm，所述盲孔的深度为1～2cm；所述碳纤维布粘接在凹槽表面上。本发明的碳纤维布可以牢牢粘在结构物上，不容易出现断裂和剥离，从而大大延长了钢筋混凝土结构物的使用寿命。

Description

用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物

技术领域

本发明属于钢筋混凝土结构工程领域，具体涉及一种用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物。

背景技术

当前随着广西北部湾经济区的快速发展，一些涉海类的钢筋混凝土结构物在北部湾地区如雨后春笋般地应运而生，如海港、码头、引桥、防浪堤坝等等，这些工程因为长期处在海水环境之中，因此会饱受波浪的冲刷、海盐的侵蚀及海洋污损生物腐蚀等危害，前两种危害常常采用加大钢筋混凝土保护层厚度等措施进行防护，而海洋污损生物对钢筋混凝土结构物的腐蚀，单靠加大钢筋混凝土保护层厚度等措施进行防护还显得不够。因为海洋污损生物是海洋环境中栖息或附着在人工结构物上对人类经济活动产生不利影响的动物、植物和微生物的总称，主要包括一些大型藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶、海鞘和苔虫等。大多数污损生物的幼虫营浮游生活，成体吸附着或固着生活，它不仅增加结构物表面粗糙度,显著增大波浪所引起的动力载荷效应，影响结构的受力环境，而且会破坏钢筋混凝土表面的保护层，使得钢筋锈蚀提前发生，同时污损生物因自身新陈代谢作用而产生的硫氧化菌、硫杆菌和噬混凝土菌等细菌也会参与钢筋的锈蚀过程，降低了钢筋混凝土结构的使用寿命，长期锈蚀的结果就会造成钢筋断裂而使结构破坏。一般来说，钢筋混凝土结构工程一旦发生破坏,所带来的生命和财产损失将是巨大的,对国家经济与社会的影响更是深远和难以估量的。

目前，海洋钢筋混凝土结构物一般采用碳纤维增强塑料加固法(CFRP)进行修补加固，利用树脂类胶粘剂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以提高构件的承载能力，从而达到对构件补强加固以及防止海洋污损生物侵蚀的目的。由于碳纤维布是由碳纤维材料织成，各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至碳纤维布整体断裂，使得钢筋混凝土结构物裸露在海水中，失去保护。另外，当荷载较小时，碳纤维布通过胶粘剂与钢筋混凝土一起构成一个整体共同承受荷载，变形协调一致，随着荷载的不断增加，界面粘接应力的分部和峰值位置逐渐发生变化，混凝土内部拉应力也不断增长，当荷载增加到接近粘接强度的荷载时，混凝土内部应力将达到混凝土的抗拉强度，此时，局部混凝土浅层由于内部结构的不均匀而在薄弱处被拉裂，在该位置首先发生内部混凝土的分离，同时碳纤维布与混凝土的粘接界面上应力发生重新分布，在内部混凝土分离处的粘接界面将受到界面法向应力和面内应力的复合作用，在这种复合应力的作用下，碳纤维布将粘带着浅层的混凝土从该位置开始剥离，当荷载达到破坏荷载时，由于粘接的有效面积已经减少，在界面就发生一次性剥离破坏，即破坏是瞬时发生的脆性破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，该碳纤维布可以牢牢粘在结构物上，不容易出现断裂和剥离。

本发明提供的技术方案是一种用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，包括钢筋混凝土结构物、胶粘剂和碳纤维布，所述碳纤维布通过胶粘剂粘接在结构物的待加固面上，沿着所述结构物待加固面上至少开有一条凹槽，并在该凹槽上开有盲孔，所述盲孔的孔径为100nm～1000nm，所述盲孔的深度为1～2cm；所述碳纤维布粘接在凹槽表面上。

钢筋混凝土结构物和碳纤维通过胶粘剂粘接在一起，混凝土粘接界面基本结构为5层层状结构，即混凝土层、底层树脂与混凝土结合层、找平层、浸渍树脂层和浸渍后的碳纤维布层。而底层树脂与混凝土结合层是碳纤维布加固混凝土后界面粘接强度较混凝土本身强度高的最主要原因。因此，在混凝土待加固面上至少开一条凹槽，可增大碳纤维布与混凝土粘接界面上水泥砂浆表面的孔隙面积，从而增大了胶粘剂与混凝土的接触面积，增加了机械咬合力的铆接点，另一方面胶粘剂深入到混凝土表面微裂缝中，抑制了混凝土界面表层微裂缝的继续扩展，使界面表现出较高的粘接强度。

而混凝土中孔结构可分为三种，毛细孔、过渡孔和凝胶孔，毛细孔的孔径为100～1000nm，过渡孔孔径为10～100nm，凝胶孔孔径小于10nm。毛细孔有助于胶粘剂的迅速渗透，而过渡孔和凝胶孔孔径过小，会阻止胶粘剂向混凝土内部渗透。因此在混凝土凹槽表面上开的盲孔孔径为100～1000nm，可大大增加胶粘剂的渗透性，过大会降低混凝土的强度，过小不利于胶粘剂的渗透。不仅如此，凹槽表面的盲孔也有助于增加底层树脂与混凝土结合层界面上水泥砂浆表面的孔隙面积，从而增大了胶粘剂与混凝土的接触面积，增加了机械咬合力的铆接点，另一方面胶粘剂深入到混凝土的毛细孔中，抑制了混凝土界面表层微裂缝的继续扩展，使界面表现出较高的粘接强度。

由于碳纤维布的厚度一般为0.1～0.2mm，胶粘剂的厚度为0.2mm，因此，盲孔深度以1～2cm为宜。

沿着所述结构物待加固面纵向和横向均至少开有一条凹槽，纵向和横向凹槽垂直相交，且在每条凹槽表面上分别粘有一条碳纤维布。这就使得纵向粘接的碳纤维布和横向粘接的碳纤维布也垂直相交，从而可起到锚固的作用。

作为优选，沿着所述结构物待加固面纵向开有三条凹槽，且所述三条凹槽均匀分布在待加固面上。

作为优选，沿着所述结构物待加固面横向开有三条凹槽，且所述三条凹槽均匀分布在待加固面上。

作为优选，所述盲孔均匀分布在凹槽上。

与现有技术相比，本发明的钢筋混凝土结构物表面上开有凹槽，并在槽上开有盲孔，使得碳纤维布可以牢牢粘在结构物上，不容易出现断裂和剥离，从而大大延长了钢筋混凝土结构物的使用寿命。

附图说明

图1为本发明未粘贴碳纤维布时的结构示意图；

图2为本发明已粘贴碳纤维布时的结构示意图；

图3为本发明已粘贴碳纤维布时的另一结构示意图；

图中标号为：1、钢筋混凝土结构物；2、凹槽；3、盲孔；4、碳纤维布。

具体实施方式

本发明所述的用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，如图1、2、3所示，包括钢筋混凝土结构物1、胶粘剂和碳纤维布4，所述碳纤维布4通过胶粘剂粘接在结构物1的待加固面上，沿着所述结构物1待加固面上横向和纵向各开有三条凹槽2，横向和纵向上的凹槽2均均匀分布在待加固面上，且纵向和横向凹槽2垂直相交。并在每条凹槽2上开盲孔3，所述盲孔3均匀分布在凹槽2上，该盲孔3的孔径为100nm～1000nm，深度为1～2cm；在每条凹槽2表面上分别粘有一条碳纤维布4。

Claims

1.用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，包括钢筋混凝土结构物、胶粘剂和碳纤维布，所述碳纤维布通过胶粘剂粘接在结构物的待加固面上，其特征在于：沿着所述结构物待加固面上至少开有一条凹槽，并在该凹槽上开有盲孔，所述盲孔的孔径为100nm～1000nm，所述盲孔的深度为1～2cm；所述碳纤维布粘接在凹槽表面上。

2.根据权利要求1所述的用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，其特征在于：沿着所述结构物待加固面纵向和横向均至少开有一条凹槽，纵向和横向凹槽垂直相交，且在每条凹槽表面上分别粘有一条碳纤维布。

3.根据权利要求2所述的用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，其特征在于：沿着所述结构物待加固面纵向开有三条凹槽，且所述三条凹槽均匀分布在待加固面上。

4.根据权利要求3所述的用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，其特征在于：沿着所述结构物待加固面横向开有三条凹槽，且所述三条凹槽均匀分布在待加固面上。

5.根据权利要求1所述的用碳纤维布加固的钢筋混凝土结构物，其特征在于：所述盲孔均匀分布在凹槽上。