CN114482591A - 一种加固钢筋混凝土柱的方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加固钢筋混凝土柱的方法及其结构，将需要加强的钢筋混凝土柱表面清理凿毛后安装并铺贴碳纤维网格，安装完成后采用超高性能混凝土加固钢筋混凝土柱，按照设计要求缠绕FRP布。利用超高性能混凝土超高的力学性能，极大提升加固柱极限承载力、刚度及耐久性并弥补FRP材料暴露在外部遭受磨损、撞击、高温、冻融等外部的不利影响而导致钢筋混凝土突然破坏的缺陷。在原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土界面安装碳纤维网格，使原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土之间有较好的粘结性能，减小了发生剥离破坏的可能。利用环包FRP布提高对混凝土的约束能力，提高混凝土柱的承载力，减小直接浇筑超高性能混凝土早期收缩导致的附加应力的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑加固结构，具体涉及一种加固钢筋混凝土柱的方法及其结构。
背景技术
由于建筑物达到实际设计使用年限但仍在继续使用、建筑物在实际服役过程中部分构件由于一些原因出现损坏或建筑物在实际使用过程中由于一些原因导致所承担荷载发生改变等原因，经常导致结构中的部分混凝土柱的受力和变形性能不能满足要求，因此混凝土柱的加固技术得到越来越广泛的应用。
钢筋混凝土柱的常见修复加固方法有增大截面面积法、粘贴钢板法、超高性能混凝土加固和粘贴纤维复合材料法。其中增大截面法不仅新旧混凝土之间的粘结性能不好，占用建筑空间较多，而且还改变了柱的整体外形，影响美观。粘贴钢板法存在防火性差，钢板裸露在外容易锈蚀，从而削弱加固效果，引起耐久性差等问题。超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)加固，现浇UHPC的方式，UHPC早期收缩会导致界面附加应力，影响构件的加固效果。粘贴纤维复合材料法包括粘贴纤维复合材料(Fibrereinforced polymers，简称FRP)布或条带、粘贴FRP板。采用FRP布或条带对钢筋混凝土柱进行环包加固，此方法仅仅是通过约束提高混凝土强度以达到加固效果，强度提高有限，且FRP材料暴露在外部容易遭受磨损、撞击、火灾、高温、高湿、风华、冻融等外部的不利影响，而出现断裂失去加固效果，进而出现突然卸载的情况，造成钢筋混凝土突然破坏。采用FRP板粘贴加固混凝土柱，此方法中加固材料与混凝土柱之间的粘结界面容易出现破坏而造成加固材料不能充分利用，且存在严重的应变滞后效应，浪费材料，影响加固效果。
找到一种能极大提升钢筋混凝土柱极限承载力、刚度及耐久性且缺陷影响较小的加固结构及加固方法，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加固钢筋混凝土柱的方法及其结构，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种加固钢筋混凝土柱的方法，包括以下步骤：
步骤一，将原钢筋混凝土柱表面清理凿毛，用清洁的压力水冲洗干净，在原钢筋混凝土柱界面涂刷结构界面剂；
步骤二，喷涂第一层聚合物砂浆，用喷枪将料均匀喷涂在被加固表面及碳纤维网格之间；
步骤三，在钢筋混凝土柱上铺贴碳纤维网格；
步骤四，喷涂第二层聚合物砂浆，表面用铁抹子抹平、压实、压光；
步骤五，木模板进行搭接；
步骤六，浇筑制备完成的超高性能混凝土；
步骤七，将凝结硬化后的超高性能混凝土表面进行打磨，将打磨过的表面凹凸不平处填补平整；
步骤八，涂抹结构胶，然后放置FRP布。
进一步的，第一层聚合物砂浆在界面剂凝固前喷涂，喷涂厚度应基本覆盖上网片。
进一步的，碳纤维网格下料，下料尺寸应考虑受力方向搭接长度不小于150mm，非受力方向无需搭接，从一侧迅速向另一端将网格铺贴在砂浆中，轻轻按入，以不下垂为宜。
进一步的，第二层聚合物砂浆在第一次聚合物砂浆初凝后喷涂，喷涂厚度控制在10～15mm。
进一步的，超高性能混凝土加固过程中，首先对木模板进行搭接，通过C形夹将木模板固定，保证木板紧密贴合未加固柱。
进一步的，超高性能混凝土浇筑完成后，试件无需振捣，静置24h后拆模。
进一步的，在放置FRP布时，可用滚筒沿纤维方向多次滚压，挤出气泡，使结构胶充分浸透FRP布，在环包过程中搭接长度至少为200mm；或者将凝结硬化的超高性能混凝土表面进行打磨，将打磨过的表面凹凸不平处填补平整，并涂抹结构胶，将FRP布围绕超高性能混凝土表面旋转缠绕，缠绕方式成螺旋式上升，各圈之间紧密相连，一直缠绕至柱顶为一层结束，再刷上树脂，使用罗拉均匀滚动挤压，一层完成以后再进行下一层的循环。
一种加固钢筋混凝土柱的结构，包括超高性能混凝土，碳纤维网格，和FRP布，所述碳纤维网格设置在钢筋混凝土柱与超高性能混凝土之间，所述FRP布包裹在超高性能混凝土外侧。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提出一种加固钢筋混凝土柱的方法，将原钢筋混凝土柱表面清理凿毛后安装并铺贴碳纤维网格布，使原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土之间有较好的粘结性能，以防发生剥离破坏。
进一步的，将安装好碳纤维网格的钢筋混凝土柱置入做好的木模中，浇筑搅拌好的超高性能混凝土，利用超高性能混凝土超高的力学性能以及优异的耐腐蚀性能，能够显著提高钢筋混凝土柱的强度、延性、耐久性。
进一步的，将凝结硬化后的超高性能混凝土表面处理干净，按照设计要求缠绕FRP布，提高对混凝土的约束能力，提高混凝土柱的承载力。
本发明提出一种加固结构，通过超高性能混凝土加固钢筋混凝土柱，利用超高性能混凝土超高的力学性能以及优异的耐腐蚀性能，能够显著提高钢筋混凝土柱的强度、延性、耐久性。通过在原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土界面安装碳纤维网格布，使原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土之间有较好的粘结性能，以防发生剥离破坏。通过在超高性能混凝土加固柱外表面环包FRP布，提高对混凝土的约束能力，提高混凝土柱的承载力。
附图说明
图1是未环包FRP布的超高性能混凝土加固结构断面图；
图2是环包FRP布的超高性能混凝土加固结构断面图。
图中，1、钢筋混凝土柱；2、超高性能混凝土；3、碳纤维网格；4、FRP布。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种加固钢筋混凝土柱的方法，包括以下步骤：
步骤一，对钢筋混凝土柱1进行界面处理。1)清理钢筋混凝土柱1表面，利用花锤对钢筋混凝土柱1外边界进行凿毛直至钢筋混凝土柱1表面露出骨料；2)利用钢丝刷掉钢筋混凝土柱1表面松动的骨料、砂砾、浮渣和粉尘，并用清洁的压力水冲洗干净；3)在钢筋混凝土柱1外边界涂刷结构界面剂。
步骤二，碳纤维网格3安装及铺贴。在界面剂凝固前喷涂第一层聚合物砂浆，用喷枪将料均匀喷涂在被加固表面及碳纤维网格3之间。喷涂厚度应基本覆盖上碳纤维网格3，完成一次喷涂。
步骤三，后按设计进行碳纤维网格3下料。下料尺寸应考虑受力方向搭接长度不小于150mm，非受力方向无需搭接，从一侧迅速向另一端将网格铺贴在砂浆中，轻轻按入，以不下垂为宜。
步骤四，喷涂第二层聚合物砂浆。后续喷涂应在前次聚合物砂浆初凝后进行，后续喷涂厚度控制在10～15mm，达到设计要求厚度，表面用铁抹子抹平、压实、压光。
步骤五，模板搭接。首先对木模板进行搭接，为通过C形夹将木模板固定，保证木板紧密贴合未加固钢筋混凝土柱1。
步骤六，超高性能混凝土2加固。浇筑制备完成的超高性能混凝土2，浇筑完成后，无需振捣，静置24h后拆模。
步骤七，加固完成后，凝结硬化的超高性能混凝土2还需做表面处理。①使用角磨机对FRP布4环包粘贴部位进行打磨平整。②角部处理，为了防止FRP布4在受荷过程中被割断，造成端部FRP布4提前失效，需将超高性能混凝土2角部打磨加工，由直角变成圆角，使角部光滑过渡，圆弧半径大于等于30mm。打磨完成后，清除浮渣、灰尘，使用钢丝刷将超高性能混凝土2表面清理干净，继而用清水冲洗干净，之后保持干净干燥。
步骤八，环包FRP布4。在打磨过的粘贴部位涂刷底胶-结构胶，将打磨过的超高性能混凝土2表面凹凸不平处填补平整，以提高超高性能混凝土2表面强度，增强FRP条带4和超高性能混凝土2表面的粘贴效果；FRP布4的环包方式有两种，一种为单圈环包，即每圈之间不连续，按设计要求将结构胶均匀涂抹在粘贴部位，放上裁剪好的FRP布4，用滚筒沿纤维方向多次滚压，挤出气泡，使结构胶充分浸透FRP布4，使FRP布4与超高性能混凝土2表面粘贴紧密，滚压时不得损伤FRP布4。在环包过程中搭接长度至少为200mm；另一种为螺旋环包，缠绕方式成螺旋式上升，各圈之间紧密相连，一直缠绕至顶部为一层结束，随后，再刷上树脂，使用罗拉均匀滚动挤压，保证纤维丝束的树脂浸渍饱满，一层完成以后再进行下一层的循环，依次进行。粘贴多层时，应等纤维表面稍干，才可继续粘贴。在结构胶固化过程中，应检查FRP布4有无浮起、鼓胀，如有，则应重新粘贴。
一种加固钢筋混凝土柱的结构，包括超高性能混凝土2，碳纤维网格3，和FRP布4，所述碳纤维网3格设置在钢筋混凝土柱1与超高性能混凝土2之间，所述FRP布4包裹在超高性能混凝土2外侧。
本发明的具体优点是：
(1)本发明采用超高性能混凝土加固，利用超高性能混凝土超高的力学性能以及优异的耐腐蚀性能，极大提升了钢筋混凝土柱的极限承载力、刚度及耐久性。
(2)本发明在原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土界面安装碳纤维网格，使原钢筋混凝土柱与超高性能混凝土之间有较好的粘结性能，减小了发生剥离破坏的可能。
(3)本发明在超高性能混凝土加固后的钢筋混凝土柱外侧环包FRP布，提高了对超高性能混凝土的约束能力及钢筋混凝土柱的极限承载力。
(4)本发明利用超高性能混凝土、黏贴碳纤维网格、环包FRP布复合加固混凝土柱，利用黏贴碳纤维网格以及环包FRP布可以有效减小由于直接浇筑超高性能混凝土早期收缩导致的附加应力的影响，利用超高性能混凝土加固，防止由于FRP布暴露在外部遭受磨损、撞击、火灾、高温、高湿、风华、冻融等外部的不利影响，而出现断裂失去加固效果，进而出现突然卸载而导致的钢筋混凝土的突然破坏。复合使用以上加固方法，弥补了各加固方法单独采用时的缺陷，大大减小了缺陷的不利影响且能极大提升钢筋混凝土柱极限承载力、刚度及耐久性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种加固钢筋混凝土柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将原钢筋混凝土柱(1)表面清理凿毛，用清洁的压力水冲洗干净，在原钢筋混凝土柱(1)界面涂刷结构界面剂；
步骤二，喷涂第一层聚合物砂浆，用喷枪将料均匀喷涂在被加固表面及碳纤维网格(3)之间；
步骤三，在原钢筋混凝土柱(1)上铺贴碳纤维网格(3)；
步骤四，喷涂第二层聚合物砂浆，表面用铁抹子抹平、压实、压光；
步骤五，木模板进行搭接；
步骤六，浇筑制备完成的超高性能混凝土(2)；
步骤七，将凝结硬化后的超高性能混凝土(2)表面进行打磨，将打磨过的表面凹凸不平处填补平整；
步骤八，涂抹结构胶，然后放置FRP布(4)。
2.一种加固钢筋混凝土柱的结构，其特征在于，包括超高性能混凝土(2)，碳纤维网格(3)，和FRP布(4)，所述碳纤维网格(3)设置在钢筋混凝土柱(1)与超高性能混凝土(2)之间，所述FRP布(4)包裹在超高性能混凝土(2)外侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220513 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |