CN106285036A - 预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构和加固方法 - Google Patents

预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构和加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构和加固方法，包括待加固混凝土构件(3)、预应力纤维增强复合片材(1)、张拉端锚具锚栓(5)、张拉端锚具(7)、固定端锚具锚栓(6)、固定端锚具(8)、无预应力纤维增强复合片材(9)和外接间歇式恒流电源(11)；所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)两端并将所述预应力纤维增强复合片材(1)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面；所述待加固混凝土构件(3)内部设置有内钢筋笼(4)；本发明解决了腐蚀环境中混凝土结构中钢筋和预应力锚具的腐蚀问题，辅助阳极耐腐、易于置换，对混凝土结构起补强作用，明显降低修复成本。

Description

预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构和加固方法
技术领域
本发明涉及加固混凝土构件的技术领域，特别涉及预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构和加固方法。
背景技术
桥梁是道路的主要组成部分，是保证交通顺利的关键枢纽，对于国内早期建筑而言，因腐蚀等因素的影响，日常交通存在很大的安全隐患，把这些旧桥一并进行拆除重建会耗费大量的人力物力，对国家的经济造成严重的负担。因此，对腐蚀混凝土结构的加固是今后面临的主要任务。与传统的加固技术相比，纤维材料预应力加固技术结合了纤维复合材料的高性能与预应力技术的优势，提高了纤维材料的利用率，有效地改善了结构的力学性能，延长了结构的使用寿命。然而，在实际工程中常用的预应力直接加固法并不能减缓待加固结构中主筋的锈蚀速度，且加固所用的锚具亦缺少一种成熟经济的防腐方案，对结构的性能以及使用寿命造成很大的影响，一定程度上限制了预应力纤维加固技术在工程中的应用。因此，我们需要一种应用于腐蚀环境中预应力纤维增强复合材料加固混凝土结构的防腐技术。
发明内容
本发明提出预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构和加固方法，其目的在于解决了腐蚀环境中预应力纤维增强复合片材加固混凝土结构中钢筋和预应力锚具的腐蚀问题，辅助阳极耐腐、易于置换，且对混凝土结构起了部分补强作用，且明显降低了结构的修复成本。
本发明所采用的技术方案：预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，包括待加固混凝土构件(3)、预应力纤维增强复合片材(1)、张拉端锚具锚栓(5)、张拉端锚具(7)、固定端锚具锚栓(6)、固定端锚具(8)、无预应力纤维增强复合片材(9)和外接间歇式恒流电源(11)；所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)两端并将所述预应力纤维增强复合片材(1)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面；所述待加固混凝土构件(3)内部设置有内钢筋笼(4)，所述张拉端锚具锚栓(5)固定所述张拉端锚具(7)并与所述内钢筋笼(4)连接，所述固定端锚具锚栓(6)固定所述固定端锚具(8)并与所述内钢筋笼(4)连接；所述无预应力纤维增强复合片材(9)设置于所述待加固混凝土构件(3)两侧；所述外接间歇式恒流电源(11)的负极与所述内钢筋笼(4)连接，所述外接间歇式恒流电源(11)的正极与所述无预应力纤维增强复合片材(9)连接。
优选的，所述预应力纤维增强复合片材(1)通过环氧树脂(2)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面。
优选的，所述预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设有参比电极(12)。
优选的，所述无预应力纤维增强复合片材(9)通过导电粘结胶(10)外粘于所述待加固混凝土构件(3)两侧。
优选的，所述无预应力纤维增强复合片材(9)采用碳纤维布，厚度为0.2mm-1mm。
一种混凝土结构加固方法，包括如下步骤：
S1:凿除受腐蚀的待加固混凝土构件(3)的保护层，使得待加固混凝土构件(3)露出内钢筋笼(4)的主筋，将外接间歇式恒流电源(11)的负极接到所述待加固混凝土构件(3)的内钢筋笼(4)上，并用环氧树脂(2)保护，确保连接牢靠后，用聚合物砂浆修补好所述待加固混凝土构件(3)；
S2:在待加固混凝土构件(3)的受拉面两端凿除出预留锚栓孔；
S3:利用所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)的两端；
S4:用所述固定端锚具锚栓(6)与所述待加固混凝土构件(3)的内钢筋笼(4)连接并固定所述固定端锚具(8)；
S5:在预应力纤维增强复合片材(1)和所述待加固混凝土构件(3)接触面上涂抹环氧树脂(2)；
S6:根据加固所需的预应力值张拉所述预应力纤维增强复合片材(1)；
S7:将预应力纤维增强复合片材(1)压粘于所述待加固混凝土构件(3)表面，并用沙包持压；
S8:用张拉端锚具锚栓(5)与所述待加固混凝土构件(3)内钢筋笼(4)连接并固定张拉端锚具(7)；
S9:在预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设参比电极(12)；所述无预应力纤维增强复合片材(9)通过导电粘结胶(10)外粘于所述待加固混凝土构件(3)两侧；
S10:将外接间歇式恒流电源(11)的正极接到无预应力纤维增强复合片材(9)上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明提供一种应用于腐蚀环境中混凝土构件的防腐加固技术，连通混凝土构件主筋与纤维增强复合片材预应力锚具，将外接电源负极接到混凝土构件主筋上，将无预应力的纤维增强复合片材，并配套导电粘结胶，作为外加电流辅助阳极，形成预应力纤维增强复合片材加固腐蚀环境的混凝土构件的阴极保护系统。在实施对混凝土构件进行加固的同时，实现对处于腐蚀环境中混凝土构件的主筋与预应力纤维增强复合片材的锚具一起防腐保护，达到提高预应力纤维增强复合片材长期加固效果的目的；(2)本发明阴极保护装置采用外接电源保护在腐蚀环境中的张拉端锚具和固定端锚具以及待加固混凝土结构内的内钢筋笼，增强预应力装置和混凝土构件的耐久性，提高结构使用年限；(3)本发明在凿除平整后混凝土构件的受拉面两端预留锚栓孔，用分别夹持预应力纤维增强复合片材两端的张拉端锚具锚栓和固定端锚具锚栓均与待加固混凝土构件内钢筋笼进行电性连接；(4)本发明的纤维增强复合片材采用碳纤维布，厚度为0.2mm-1mm，具有满足补强要求的抗拉强度以及做为辅助阳极的电化学性能；(5)本发明预应力纤维增强复合片材表面埋设有参比电极，监测电位以便调节外接电源电流；(6)本发明预应力纤维增强复合片材的预应力值大小不超过其材料抗拉强度的30％，避免纤维增强复合片材的徐变断裂和氢脆效应；(7)本发明用预应力的方法加固混凝土构件，既能够在施加预应力的过程中使纤维片材受力较均匀，又能进行有效锚固，保证纤维片材能获得较高预应力水平；(8)本发明将锚具锚栓与钢筋笼进行电性连接，解决了预应力装置在工程使用中锚具与结构主筋易受环境腐蚀的问题；(9)本发明将无预应力纤维增强复合片材作为辅助阳极，在实施对混凝土构件进行加固的同时，实现了对处于腐蚀环境混凝土构件的主筋与预应力纤维增强复合片材的锚具进行了防腐保护，达到提高预应力纤维增强复合片材长期加固效果的目的，且无需外加阳极，易于更换。
附图说明
图1为本发明预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构的结构示意图。
图2为本发明预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构的俯视图。
图3为图2中1-1的剖面图。
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。
如图1-3所示，预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，包括待加固混凝土构件(3)、预应力纤维增强复合片材(1)、张拉端锚具锚栓(5)、张拉端锚具(7)、固定端锚具锚栓(6)、固定端锚具(8)、无预应力纤维增强复合片材(9)和外接间歇式恒流电源(11)；所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)两端并将所述预应力纤维增强复合片材(1)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面；所述待加固混凝土构件(3)内部设置有内钢筋笼(4)，所述张拉端锚具锚栓(5)固定所述张拉端锚具(7)并与所述内钢筋笼(4)连接，所述固定端锚具锚栓(6)固定所述固定端锚具(8)并与所述内钢筋笼(4)连接；所述无预应力纤维增强复合片材(9)设置于所述待加固混凝土构件(3)两侧；所述外接间歇式恒流电源(11)的负极与所述内钢筋笼(4)连接，所述外接间歇式恒流电源(11)的正极与所述无预应力纤维增强复合片材(9)连接。
在本发明的具体技术方案中，所述预应力纤维增强复合片材(1)通过环氧树脂(2)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面。
在本发明的具体技术方案中，所述预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设有参比电极(12)。
在本发明的具体技术方案中，所述无预应力纤维增强复合片材(9)通过导电粘结胶(10)外粘于所述待加固混凝土构件(3)两侧。
在本发明的具体技术方案中，所述无预应力纤维增强复合片材(9)采用碳纤维布，厚度为0.2mm-1mm。
一种混凝土结构加固方法，包括如下步骤：
S1:凿除受腐蚀的待加固混凝土构件(3)的保护层，使得待加固混凝土构件(3)露出内钢筋笼(4)的主筋，将外接间歇式恒流电源(11)的负极接到所述待加固混凝土构件(3)的内钢筋笼(4)上，并用环氧树脂(2)保护，确保连接牢靠后，用聚合物砂浆修补好所述待加固混凝土构件(3)；
S2:在待加固混凝土构件(3)的受拉面两端凿除出预留锚栓孔；
S3:利用所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)的两端；
S4:用所述固定端锚具锚栓(6)与所述待加固混凝土构件(3)的内钢筋笼(4)连接并固定所述固定端锚具(8)；
S5:在预应力纤维增强复合片材(1)和所述待加固混凝土构件(3)接触面上涂抹环氧树脂(2)；
S6:根据加固所需的预应力值张拉所述预应力纤维增强复合片材(1)；
S7:将预应力纤维增强复合片材(1)压粘于所述待加固混凝土构件(3)表面，并用沙包持压；
S8:用张拉端锚具锚栓(5)与所述待加固混凝土构件(3)内钢筋笼(4)连接并固定张拉端锚具(7)；
S9:在预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设参比电极(12)；所述无预应力纤维增强复合片材(9)通过导电粘结胶(10)外粘于所述待加固混凝土构件(3)两侧；
S10:将外接间歇式恒流电源(11)的正极接到无预应力纤维增强复合片材(9)上。
在本发明的具体实施方式中，外接间歇式恒流电源(11)负极接到所述待加固混凝土构件(3)内钢筋笼(4)上，将无预应力的纤维增强复合片材(9)，并配套导电粘结胶(10)作为外加电流辅助阳极，形成预应力纤维增强复合片材加固腐蚀环境混凝土结构的阴极保护系统，在增强混凝土结构抗弯强度的前提下，对待加固混凝土构件(3)内钢筋笼(4)、张拉端锚具(7)以及固定端锚具(8)进行了防腐保护，延长了混凝土的使用寿命；纤维增强复合片材除了拥有良好的力学性能，其中所含的碳元素亦使得其拥有接近锚具装置和钢筋笼所用金属的电极电位以及优良的导电性，与导电粘结胶(10)一起使用完全可以满足辅助阳极的要求，且将无预应力纤维片材作为辅助阳极易于更换，更换期间对结构性能影响较小；外接电源电流可以通过预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设的参比电极(12)进行监测。
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 (6)

1.预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，其特征在于：包括待加固混凝土构件(3)、预应力纤维增强复合片材(1)、张拉端锚具锚栓(5)、张拉端锚具(7)、固定端锚具锚栓(6)、固定端锚具(8)、无预应力纤维增强复合片材(9)和外接间歇式恒流电源(11)；所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)两端并将所述预应力纤维增强复合片材(1)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面；所述待加固混凝土构件(3)内部设置有内钢筋笼(4)，所述张拉端锚具锚栓(5)固定所述张拉端锚具(7)并与所述内钢筋笼(4)连接，所述固定端锚具锚栓(6)固定所述固定端锚具(8)并与所述内钢筋笼(4)连接；所述无预应力纤维增强复合片材(9)设置于所述待加固混凝土构件(3)两侧；所述外接间歇式恒流电源(11)的负极与所述内钢筋笼(4)连接，所述外接间歇式恒流电源(11)的正极与所述无预应力纤维增强复合片材(9)连接。
2.根据权利要求1所述的预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，其特征在于：所述预应力纤维增强复合片材(1)通过环氧树脂(2)固定于所述待加固混凝土构件(3)上表面。
3.根据权利要求1所述的预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，其特征在于：所述预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设有参比电极(12)。
4.根据权利要求1所述的预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，其特征在于：所述无预应力纤维增强复合片材(9)通过导电粘结胶(10)外粘于所述待加固混凝土构件(3)两侧。
5.根据权利要求1所述的预应力纤维增强复合片材加固腐蚀混凝土结构，其特征在于：所述无预应力纤维增强复合片材(9)采用碳纤维布，厚度为0.2mm-1mm。
6.一种混凝土结构加固方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:凿除受腐蚀的待加固混凝土构件(3)的保护层，使得待加固混凝土构件(3)露出内钢筋笼(4)的主筋，将外接间歇式恒流电源(11)的负极接到所述待加固混凝土构件(3)的内钢筋笼(4)上，并用环氧树脂(2)保护，确保连接牢靠后，用聚合物砂浆修补好所述待加固混凝土构件(3)；
S2:在待加固混凝土构件(3)的受拉面两端凿除出预留锚栓孔；
S3:利用所述张拉端锚具(7)和所述固定端锚具(8)分别夹持所述预应力纤维增强复合片材(1)的两端；
S4:用所述固定端锚具锚栓(6)与所述待加固混凝土构件(3)的内钢筋笼(4)连接并固定所述固定端锚具(8)；
S5:在预应力纤维增强复合片材(1)和所述待加固混凝土构件(3)接触面上涂抹环氧树脂(2)；
S6:根据加固所需的预应力值张拉所述预应力纤维增强复合片材(1)；
S7:将预应力纤维增强复合片材(1)压粘于所述待加固混凝土构件(3)表面，并用沙包持压；
S8:用张拉端锚具锚栓(5)与所述待加固混凝土构件(3)内钢筋笼(4)连接并固定张拉端锚具(7)；
S9:在预应力纤维增强复合片材(1)表面埋设参比电极(12)；所述无预应力纤维增强复合片材(9)通过导电粘结胶(10)外粘于所述待加固混凝土构件(3)两侧；
S10:将外接间歇式恒流电源(11)的正极接到无预应力纤维增强复合片材(9)上。
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