CN107304634A - 一种高强不锈钢丝网增强ecc加固混凝土结构 - Google Patents

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李思远
王新玲
周擎威
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Abstract

本发明提出一种高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构的方法，能够提高结构承载力和耐久性。本发明是按照下述方式实现的：（1）确定高强不锈钢丝网中钢丝的直径和网孔尺寸，纵横向钢丝十字交叉点处采用电阻点焊连接，运至工地；（2）混凝土表面处理；（3）植入销钉；（4）安装钢丝网，将钢丝网固定在加固面上，之后清理工作面；（5）刷界面剂；（6）喷射、现浇或者涂抹ECC加固层；（7）养护。本发明在待加固混凝土构件表面铺上高强不锈钢丝网，然后用销钉锚固在构件上，使其共同工作整体受力，最后抹上ECC作为保护层，以提高结构承载力和耐久性，可显著提高抗裂性能、变形能力、耗能能力、抗侵蚀性能及抗冲击性能。

Description

一种高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构
技术领域
本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种高强钢丝网增强超高韧性混凝土（ECC）加固混凝土结构的新技术和新材料，适用于混凝土构件（梁、板、剪力墙、柱）加固维护和性能提升，属于建筑技术领域。
背景技术
Engineered Cementitious Composites简称ECC，是一种具有超强韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料。不同于普通的纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete，FRC)，ECC是利用断裂力学、微观物理力学和统计学原理，对材料体系进行系统地设计、调整和优化得到的新型工程用水泥基复合材料。ECC通常是以水泥、矿物掺合料、石英砂作为基体，用纤维做增强材料，在纤维体积掺量小于2%的情况下，其极限拉应变通常在3%~7%的范围内，具有拉伸应变-硬化性能和多缝开裂特征，且饱和状态的多缝开裂裂缝宽度小于0.1mm，耗能能力是常规纤维混凝土的3倍。因此它在提高结构的延性、耗能能力、抗侵蚀性、抗冲击性和耐磨性方面具有显著的效果，在抗震结构、大变形结构、抗冲击结构和修复结构中有着广阔的发展前景。在国外，凭借这些优点，ECC已被应用于边坡加固、大坝表面的加固、桥梁连接板、抗震梁等领域。
高强不锈钢丝网这一新型配筋型式与人工绑扎钢筋相比，具有以下优点：1. 节约钢材，为普通钢材用钢量的22%；2. 施工速度快，在基本条件相同的情况下, 安装高强钢丝网消耗的工时数约为安装散支钢筋的15%～35%；3. 施工质量好，高强钢丝网的网孔尺寸规整，纵横间距准确，误差小，混凝土保护层易于保证。4. 经济效益明显，高强钢丝网抗拉强度为Ⅰ级冷拔钢筋的5倍，可有效节约钢筋60%，缩短混凝土工程钢筋项目的工期70%～85%；5. 抗腐蚀能力强。鉴于其优良的性能，采用高强不锈钢丝网增强混凝土对混凝土结构加固的方法也得到了广泛应用，但由于混凝土本身抗拉强度低和脆性破坏的缺点，高强不锈钢丝网增强混凝土的加固方法对结构抗裂性能的提升仍是有限的。
近20年来，结构加固技术有了长足的进步，加固方法从传统的加大截面加固法、外包型钢加固法和预应力加固法到粘贴碳纤维加固法等，得到了快速的发展，且每种加固方法均有其优点和不足，具体如下所示：
1. 增大截面加固法：采用钢筋混凝土或钢筋网砂浆层，来增大原混凝土结构截面面积和配筋，达到提高构件承载力的目的。优点是工艺简单，适用面广，可广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固；缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定影响，增加结构的自重，截面增大对结构外观及房屋净空也有一定影响。其加固效果与原结构在加固时的应力水平、结合面构造处理、施工工艺、材料性能以及加固时是否卸载等有关。
2. 增设支点加固法：增设支点加固法是用增多支撑点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。增设支点加固法简单可靠，但是使用空间会受到一定影响，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。
3. 预应力加固法：采用外加预应力拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，即对构件或施加预应力改变其内部应力变化，降低结构自身的应力水平，从而提高构件的承载力，且避免构件和结构的应力应变滞后现象。在一些跨度较大的结构和构件中，一般加固方法难以应用，该方法可很好的解决该问题。但是该加固方法耐腐蚀、耐火性、耐久性仍有待改善。
4. 粘贴钢板加固法：粘贴钢板加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，从而达到提高构件承载力的一种加固方法。粘贴钢板法的施工简单而快捷，对结构外观形状的影响较小。但该加固方法耐腐蚀、耐火性、耐久性差，且对节点的处理难度极大。
5. 外包钢加固法：外包钢加固是以型钢外包于构件四角或两角的加固方法，分为湿式和干式两者情况。湿式法外包型钢于构件之采用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结，干式法型钢于与原构件之间无任何粘结。外包钢加固的主要优点体现在对截面尺寸和外观影响较小，承载力有很大提高，施工简便，现场工作量较小，受力可靠。但该加固方法应用范围有限，截面较大的构件和异型截面的构件，外包钢很难加固，且对节点的加固难度极大。
6. 碳纤维加固法：碳纤维加固法是九十年代后期逐渐在我国兴起的一种加固方法，它通过使用轻质高强的碳纤维布粘贴结构相应的部位来达到补强加固的目的，而且相对于其他加固方法有着易于施工和不增加截面尺寸等优点。但是碳纤维加固存在耐火、耐高温性能较差和延性不足的问题，耐久性能也有待改善。
7. 加筋高性能砂浆加固：加筋高性能砂浆加固技术是最近几年新兴的加固技术，以高性能砂浆（如聚合物砂浆等）为粘结材料，以高强钢绞线网、钢筋网、钢丝网等为受力材料。该加固技术有些类似于加大截面加固法，但是其加固面积很小，高性能砂浆的贡献并不大，主要是对受力材料提供一系列保护，具有高强、耐火、耐腐蚀、无污染、施工方便、耐久性好等特点。但是目前高强、高韧性、抗裂性能好的砂浆材料的研发仍是热点问题。
8. 纤维编织网增强混凝土加固：纤维编织网增强混凝土加固是将纤维编织网埋入精细混凝土中，以精细混凝土为粘结材料，以纤维编织网为受力材料，对混凝土结构表面进行加固。该加固方法具有耐腐蚀、耐高温、透湿性好、与基体材料相容性好、可应用在低温环境中等优点。但是，该方法也存在着一定的问题：纤维强度高、延性较差，纤维编织网增强混凝土破坏时呈脆性破坏，基体混凝土开裂瞬间对应的承载力下降偏大，开裂处基体不再传递荷载，裂缝附近的纤维编织网与基体界面因应力集中易出现脱锚现象，不利于发挥编织网的极限承载能力，对应构件刚度明显降低，且到一定阶段后，有多条裂缝开展的宽度较大，容易导致腐蚀介质侵入混凝土内部。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构，可显著提高结构承载力和耐久性。
本发明的技术方案是这样实现的：一种高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构，是按照下述方式实现的：
（1）确定高强不锈钢丝网中钢丝的直径和网孔尺寸，纵横向钢丝十字交叉点处采用电阻点焊连接，运至工地；
（2）混凝土表面处理，将需要加固的混凝土结构表面砂浆打磨掉，露出骨料，之进行表面处理；
（3）植入销钉，利用销钉连接不锈钢绞线网和待加固混凝土构件；
（4）安装钢丝网，将钢丝网固定在加固面上，之后清理工作面；
（5）刷界面剂；
（6）喷射、现浇或者涂抹ECC加固层；
（7）养护，对ECC进行保湿养护。
步骤（2）中的表面处理是采用高压水喷射法和人工凿毛法进行处理。
步骤（3）中清理工作面是采用高压水枪进行清理。
ECC加固层厚在20～30mm之间。
本发明在待加固混凝土构件表面铺上高强不锈钢丝网，然后用销钉锚固在构件上，使其共同工作整体受力，最后抹上ECC作为保护层，以提高结构承载力和耐久性，可显著提高抗裂性能、变形能力、耗能能力、抗侵蚀性能及抗冲击性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构的方法，是按照下述方式实现的：
（1）按照设计的要求，确定高强不锈钢丝网中钢丝的直径和网孔尺寸，纵横向钢丝十字交叉点处采用电阻点焊连接，运至工地；注意焊接牢固可靠。
（2）混凝土表面处理，将需要加固的混凝土结构表面砂浆打磨掉，露出骨料，之进行表面处理；表面处理优选采用高压水喷射法和人工凿毛法进行处理。
（3）植入销钉，利用销钉连接不锈钢绞线网和待加固混凝土构件；植入销钉可以提高混凝土和ECC的界面抗剪能力。
（4）安装钢丝网，将钢丝网固定在加固面上，之后清理工作面；清理工作面优选采用采用高压水枪进行清理，这样可以最大程度的避免因灰尘造成的加固层与原梁的粘结力损失。
（5）刷界面剂；鉴于界面剂的种类较多，其具体的使用步骤可能有一定的出入，要严格按照界面剂的说明书进行配置和使用，保证质量。
（6）喷射、现浇或者涂抹ECC加固层；按照设计要求拌合超高韧性混凝土ECC，流动性满足施工要求，强度满足设计要求，然后将拌合好的超高韧性混凝土ECC喷射、现浇或抹在固定有混杂纤维筋网格的地方，超高韧性混凝土ECC厚度根据设计要求，ECC加固层厚度宜控制在20～30mm之间。
（7）养护，对ECC进行保湿养护。
高强不锈钢丝网增强ECC是指高韧性水泥基复合材料ECC中包含高强不锈钢丝网，结合了ECC与高强不锈钢丝网两者的优势，可以明显改善材料的韧性，提高材料的裂缝控制能力，使得裂缝开展得更为细密，并出现大量微裂缝，表现出了很高的延性和抵抗变形能力，可实现对混凝土裂缝的无害化分散，同时获得更高的承载能力，解决钢筋混凝土因钢筋锈蚀而产生的耐久性问题。该材料用于钢筋混凝土结构加固将获得更加优越的加固效果，使加固后结构获得更好的抗裂、抗震、抗腐蚀性能，并且具有更好的耐久性和耐火性，对结构外观形状的影响较小，且施工简单而快捷。另外，高强钢丝网增强ECC和RC结构性能更加接近、高强钢丝网较FRP价格便宜等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构，其特征在于是按照下述方式实现的：
（1）确定高强不锈钢丝网中钢丝的直径和网孔尺寸，纵横向钢丝十字交叉点处采用电阻点焊连接，运至工地；
（2）混凝土表面处理，将需要加固的混凝土结构表面砂浆打磨掉，露出骨料，之进行表面处理；
（3）植入销钉，利用销钉连接不锈钢绞线网和待加固混凝土构件；
（4）安装钢丝网，将钢丝网固定在加固面上，之后清理工作面；
（5）刷界面剂；
（6）喷射、现浇或者涂抹ECC加固层；
（7）养护，对ECC进行保湿养护。
2. 根据权利要求1所述的高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构，其特征在于：所述步骤（2）中的表面处理是采用高压水喷射法和人工凿毛法进行处理。
3. 根据权利要求1所述的高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构，其特征在于：步骤（3）中清理工作面是采用高压水枪进行清理。
4. 根据权利要求1所述的高强不锈钢丝网增强ECC加固混凝土结构，其特征在于：ECC加固层厚在20～30mm之间。
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