CN108532981A - 一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的trc的加固方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，属于砌体墙的修复加固和施工技术领域。首先在待加固墙体钻取多个贯穿圆孔，用FRP筋锚杆穿过所述的圆孔；然后在待加固墙体表面涂抹高性能混凝土，对纤维编织网进行环氧树脂浸胶，在纤维编织网表面再涂抹一层高性能混凝土；若一层纤维编织网无法满足墙体抗震性能提升要求时，可铺设两层或两层以上的纤维编织网；湿水养护至所述高性能混凝土龄期。本发明有效提高了多叶砖砌体墙面内抗剪和面外抗弯性能，降低了砌体结构在地震中发生严重破坏甚至倒塌的风险，避免了FRP加固使用环氧树脂带来的与砌体材料的不适应性；有效改善了ECC加固增强效率低的不足；并有效提高了多叶砖砌体墙的整体性。

Description

一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法
技术领域
本发明涉及砌体墙的修复加固和施工技术领域，具体涉及一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法。
技术背景
砖砌体结构目前仍在我国工业与民用建筑中占有重要地位，且许多砖砌体结构具有较高的历史和文化价值。砌体属于典型的脆性材料，抗压强度较高，抗拉、抗剪强度极低，且砌体结构由砌块和砂浆砌筑而成，导致其整体性较差，在历次地震中均遭到最为严重的破坏。砖砌体墙抗剪和抗弯承载力不足是砌体结构在地震中发生严重破坏甚至倒塌的主要原因之一。
加固是提高砌体墙抗震性能的主要方式，主要方法包括钢筋混凝土面层加固法、外包型钢加固法、增设圈梁和构造柱等。这些方法存在导致结构自重增加，减少建筑使用空间、施工工序复杂、耐久性等问题。随着高性能材料的发展，高强、轻质、施工便捷的纤维增强材料，纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)和工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite，简称ECC)逐渐被应用于砌体结构加固领域。FRP的不足在于使用环氧树脂作为基体材料，与砌体材料产生一定不适应性，且存在不透湿性、耐火性、耐久性等方面的问题。ECC的不足在于基体中短切纤维呈乱向、随机分布，使得ECC加固的增强效率较低，尤其在砌体墙面外抗弯增强方面。
对于多叶砖砌体墙的加固，由于墙体厚度较大，厚度方向砖块之间的粘结是整个加固墙体的薄弱部位，对加固效果具有重要影响。同时，为提高加固措施的增强效率，加固材料与砖砌体墙之间的协同受力性也必须得到有效保证。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有加固材料与加固技术存在的不足，提供一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的增强效率高、施工便捷的纤维编织网增强混凝土的加固方法。
技术方案：本发明的提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，包括如下步骤：
1)根据被加固砖砌体墙的尺寸，利用钻孔机在待加固墙体钻取多个贯穿圆孔；
2)用FRP筋锚杆穿过所述的圆孔，并通过FRP材质的螺母在锚杆两端施加锚固力，使待加固墙体两端产生拉结效应，以提高多叶砖砌体墙的整体性；
3)去除待加固墙体表面发生松动的材料，清洗其表面因钻孔产生的灰层，以保证加固材料与墙体之间的界面粘结性能；
4)对待加固墙体表面进行润湿，然后在待加固墙体表面涂抹高性能混凝土，高性能混凝土的涂抹厚度应正好覆盖待加固墙体表面FRP材质的螺母；
5)对纤维编织网进行环氧树脂浸胶，然后将纤维编织网穿过墙体表面的FRP筋锚杆，铺设在高性能混凝土的表面，轻轻按压进入高性能混凝土，保证纤维编织网与高性能混凝土能够良好接触，以提高二者的界面粘结性能；
6)在所述纤维编织网表面再涂抹一层高性能混凝土；若一层纤维编织网无法满足墙体抗震性能提升要求时，可铺设两层或两层以上的纤维编织网；
7)湿水养护28天至所述高性能混凝土龄期。
所述贯穿圆孔呈梅花状布置，临近墙体边缘的贯穿圆孔距墙体边缘50～100mm，相邻贯穿圆孔之间的距离应为300～500mm。
所述贯穿圆孔孔径的选取略大于FRP筋锚杆的直径，保证FRP筋锚杆能正好穿过。
所述FRP筋锚杆的长度大于墙体厚度，其最终使用长度根据后续实施加固材料的实际厚度确定。
所述在待加固墙体表面涂抹的高性能混凝土由硅酸盐水泥、I级粉煤灰、硅灰、石英砂和水混合而成；高性能混凝土各组分的配比：42.5硅酸盐水泥500kg/m3，I级粉煤灰190kg/m3，硅灰50kg/m3，粒径0～0.6mm的石英砂800kg/m3，粒径0.6～1.2mm的石英砂400kg/m3,水252kg/m3，聚羧酸减水剂4.0kg/m3。
为提高高性能混凝土的延性，在高性能混凝土中掺加0.5％～2％的短切纤维，短切纤维的类型包括：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维或聚丙烯纤维中的一种或几种。
所述的FRP筋锚杆是以纤维或纤维织物为增强体，以树脂为基体所形成的复合材料，FRP筋锚杆的纤维类型包括：玻璃纤维、碳纤维、玄武纤维或芳纶纤维中的一种。
所述的纤维编织网的材料包括：碳纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维或亚麻纤维。
所述纤维编织网的径向和纬向编织材料由一种或两种不同纤维编织而成。
根据墙体抗震性能的增强需求或其他实际情况，纤维编织网施加在墙体的一侧或两侧；若纤维编织网仅施加在墙体一侧，则墙体另一侧根据外观要求进行相应处理。
有益效果：本发明的提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，能有效提高多叶砖砌体墙面内抗剪和面外抗弯性能，改善其脆性破坏特征，降低砌体结构在地震中发生严重破坏甚至倒塌的风险，以减少地震带来的人员伤亡和财产损失。与现有加固材料和加固技术相比，具有如下优点：
1)TRC使用水泥基材料作为基体，可以避免FRP加固使用环氧树脂带来的与砌体材料的不适应性；同时，TRC使用纤维编织网作为增强材料，可以改善ECC加固增强效率低的不足；
2)通过在砖砌体墙上施加FRP筋锚杆，并在其上施加锚固力，使墙体两端产生拉结效应，可以有效提高多叶砖砌体墙的整体性；
3)通过将FRP筋锚杆伸长进入TRC加固层内部，可以有效增强TRC加固层与砖砌体墙的协同受力性，保证加固材料充分发挥其力学性能。
附图说明
图1是本发明的TRC加固多叶砖砌体墙的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
本发明的高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，具体步骤如下：
1)根据被加固砖砌体墙的尺寸，利用钻孔机在待加固墙体钻取多个贯穿圆孔；圆孔的数量根据现场实际情况确定。所述贯穿圆孔呈梅花状布置，临近墙体边缘的贯穿圆孔距墙体边缘50～100mm，相邻贯穿圆孔之间的距离应为300～500mm；所述贯穿圆孔孔径的选取略大于FRP筋锚杆的直径，保证FRP筋锚杆能正好穿过。
2)用FRP筋锚杆穿过所述的圆孔，并通过FRP材质的螺母在锚杆两端施加锚固力，使待加固墙体两端产生拉结效应，以提高多叶砖砌体墙的整体性；所述FRP筋锚杆的长度大于墙体厚度，其最终使用长度根据后续实施加固材料的实际厚度确定。
3)去除待加固墙体表面发生松动的材料，清洗其表面因钻孔产生的灰层，以保证加固材料与墙体之间的界面粘结性能；墙体表面发生松动的材料和灰层可能导致加固材料与墙体之间的界面形成薄弱区域，因此步骤3)的目的是保证加固材料与墙体之间的界面粘结性能。
4)对待加固墙体表面进行润湿，以避免因墙体吸水导致高性能混凝土表面产生干缩裂缝，然后在待加固墙体表面涂抹高性能混凝土，高性能混凝土的涂抹厚度应正好覆盖待加固墙体表面FRP材质的螺母；所述在待加固墙体表面涂抹的高性能混凝土由硅酸盐水泥、I级粉煤灰、硅灰、石英砂和水混合而成，高性能混凝土的制作过程：选用42.2硅酸盐水泥，按质量比先将42.5硅酸盐水泥、I级粉煤灰、硅灰和石英砂用搅拌机搅拌2～3分钟，搅拌均匀后加入水搅拌，然后加入聚羧酸减水剂再搅拌2～3分钟。高性能混凝土各组分的配比：42.5硅酸盐水泥500kg/m3，I级粉煤灰190kg/m3，硅灰50kg/m3，粒径0～0.6mm的石英砂800kg/m3，粒径0.6～1.2mm的石英砂400kg/m3,水252kg/m3，聚羧酸减水剂4.0kg/m3。为提高高性能混凝土的延性，在高性能混凝土中掺加0.5％～2％的短切纤维，再搅拌3～5分钟。短切纤维的类型包括：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维或聚丙烯纤维中的一种或几种。
5)对纤维编织网进行环氧树脂浸胶，然后将纤维编织网穿过墙体表面的FRP筋锚杆，铺设在高性能混凝土的表面，纤维编织网铺设完成后，将其轻轻按压进入高性能混凝土，保证纤维编织网与高性能混凝土能够良好接触，以提高二者的界面粘结性能；将纤维编织网穿过FRP筋锚杆的目的是提高加固材料与墙体的整体性以及受力协同性，已保证加固材料充分发挥其力学性能。所述的FRP筋锚杆是以纤维或纤维织物为增强体，以树脂为基体所形成的复合材料，FRP筋锚杆的纤维类型包括：玻璃纤维、碳纤维、玄武纤维或芳纶纤维中的一种。所述的纤维编织网的材料包括：碳纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维或亚麻纤维。
所述纤维编织网的径向和纬向编织材料由一种或两种不同纤维编织而成。
根据墙体抗震性能的增强需求或其他实际情况，纤维编织网施加在墙体的一侧或两侧；若纤维编织网仅施加在墙体一侧，则墙体另一侧根据外观要求进行相应处理；
所述的纤维编织网浸胶，是为了减少受力过程中纤维束内部纤维丝之间的滑移，同时提高纤维编织网与高性能混凝土之间的界面粘结性能。同时，浸胶提高了纤维编织网的硬度，使其铺设过程较为便捷，能减少施工时间。
纤维编织网浸胶过程为：按所需尺寸裁剪纤维编织网，并将其平铺在薄板上；将配置好的环氧树脂均匀涂抹在纤维编织网上，完成后将其悬空放置在通风的室内进行晾干。所述环氧树脂的制作过程：环氧树脂、固化剂、稀释剂按1：1：0.5的比例进行充分混合搅拌。整个搅拌过程应在室内进行，注意通风且避免阳光直射。
6)在所述纤维编织网表面再涂抹一层高性能混凝土，高性能混凝土的涂抹厚度为2～3mm，若一层纤维编织网无法满足墙体抗震性能提升要求时，可铺设两层或两层以上的纤维编织网；在涂抹最后一层高性能混凝土时，若所述FRP筋锚杆外露长度较长，为满足外观要求，适当剪去多余的FRP筋锚杆。
7)湿水养护28天至所述高性能混凝土龄期。
该施工方法中使用的材料包括：
1.纤维编织网：将抗拉强度高、耐腐蚀性好的连续纤维粗砂，通过编织技术制成的纤维纺织物。纤维编织网的类型主要包括：碳纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、亚麻纤维。此外，可选取径向和纬向分别由两种不同纤维编织而成的混编纤维编织网。
2.高性能混凝土：成分为水泥、I级粉煤灰、硅灰、石英砂和水。此外，为提高高性能混凝土的延性，可以额外掺加0.5％～2％的短切纤维，短切纤维的类型包括：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维或聚丙烯纤维等。
3.FRP筋锚杆：FRP筋锚杆是以纤维或纤维织物为增强体，以树脂为基体所形成的复合材料，通常利用特殊模具经拉挤制作而成。FRP筋锚杆的纤维类型主要包括：玻璃纤维、碳纤维、玄武纤维、芳纶纤维。

Claims (10)

1.一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）根据被加固砖砌体墙的尺寸，利用钻孔机在待加固墙体钻取多个贯穿圆孔；
2）用FRP筋锚杆穿过所述的圆孔，并通过FRP材质的螺母在锚杆两端施加锚固力，使待加固墙体两端产生拉结效应，以提高多叶砖砌体墙的整体性；
3）去除待加固墙体表面发生松动的材料，清洗其表面因钻孔产生的灰层，以保证加固材料与墙体之间的界面粘结性能；
4）对待加固墙体表面进行润湿，然后在待加固墙体表面涂抹高性能混凝土，高性能混凝土的涂抹厚度应正好覆盖待加固墙体表面FRP材质的螺母；
5）对纤维编织网进行环氧树脂浸胶，然后将纤维编织网穿过墙体表面的FRP筋锚杆，铺设在高性能混凝土的表面，轻轻按压进入高性能混凝土，保证纤维编织网与高性能混凝土能够良好接触，以提高二者的界面粘结性能；
6）在所述纤维编织网表面再涂抹一层高性能混凝土；若一层纤维编织网无法满足墙体抗震性能提升要求时，可铺设两层或两层以上的纤维编织网；
7）湿水养护28天至所述高性能混凝土龄期。
2.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述贯穿圆孔呈梅花状布置，临近墙体边缘的贯穿圆孔距墙体边缘50～100mm，相邻贯穿圆孔之间的距离应为300～500mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述贯穿圆孔孔径的选取略大于FRP筋锚杆的直径，保证FRP筋锚杆能正好穿过。
4.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述FRP筋锚杆的长度大于墙体厚度，其最终使用长度根据后续实施加固材料的实际厚度确定。
5.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述在待加固墙体表面涂抹的高性能混凝土由硅酸盐水泥、I级粉煤灰、硅灰、石英砂和水混合而成；高性能混凝土各组分的配比：42.5硅酸盐水泥500kg/m3，I级粉煤灰190kg/m3，硅灰50kg/m3，粒径0～0.6mm的石英砂800kg/m3，粒径0.6～1.2mm的石英砂400kg/m3,水252kg/m3，聚羧酸减水剂4.0kg/m3。
6.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：为提高高性能混凝土的延性，在高性能混凝土中掺加0.5%～2%的短切纤维，短切纤维的类型包括：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维或聚丙烯纤维中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述的FRP筋锚杆是以纤维或纤维织物为增强体，以树脂为基体所形成的复合材料，FRP筋锚杆的纤维类型包括：玻璃纤维、碳纤维、玄武纤维或芳纶纤维中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述的纤维编织网的材料包括：碳纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维或亚麻纤维。
9.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：所述纤维编织网的径向和纬向编织材料由一种或两种不同纤维编织而成。
10.根据权利要求1所述的一种提高多叶砖砌体墙抗震性能的TRC的加固方法，其特征在于：根据墙体抗震性能的增强需求或其他实际情况，纤维编织网施加在墙体的一侧或两侧；若纤维编织网仅施加在墙体一侧，则墙体另一侧根据外观要求进行相应处理。
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