CN1576497A - 混凝土建筑修补用加固材料及混凝土建筑的修补、加固工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是通过安装在张力材料两端的螺丝的拧紧和扭矩量的测量，确保张力正确、安装又容易的有关混凝土建筑的修补、加固材料及其工艺的发明。混凝土建筑修补用加固材料包括：在所定距离的两侧相对的1对直角支撑带(10)；与直角支撑带相连，把它固定在混凝土建筑物的表面上的螺栓(20)；螺丝杆贯通在上述1对直角支撑带(10)的两端，使其保持平衡的线型张力材料(30)；位于上述1对直角支撑带的外侧，与线型张力材料的螺杆配合，把线型张力材料(30)向两边拉紧，增加紧凑力的螺丝(40)。本发明还提供了利用上述的混凝土建筑修补用加固材料对的混凝土建筑进行修补、加固的工艺。

Description

混凝土建筑修补用加固材料 及混凝土建筑的修补、加固工艺

技术领域

本发明是有关对老化或不坚固的混凝土建筑物进行修补、加固的技术，尤其是通过安装在张力材料的两端的螺丝的拧紧和扭矩量(TORQUE)的测量，确保张力正确、安装又容易的有关混凝土建筑的修补、加固材料及工艺的发明。

背景技术

众所周知，作为土木建筑用的各种混凝土建筑受到气候变化和海水、地下水、雨水等各种污染水及有害物质的侵害，混凝土的质量会逐渐变坏，还会出现老化现象。

因此，混凝土建筑物要周期性地进行安全检查，检查结果如果达不到要求的强度或有不正常的剥离、剥落、破裂等现象时，应该进行增加强度、提高负荷力的修补、加固工作。

有关混凝土建筑物修补、加固的技术，韩国专利公开号第10-1999-024271号及第10-20020039389号曾经有过介绍。

这些在先技术利用隔栅形的不锈钢丝网来增进混凝土建筑物的负荷力，不锈钢丝网起钢筋的作用，利用形成表面层的加固用砂浆的粘和性产生加固效果。

这些在先技术的加固原理与原有混凝土的成立原理及组织结构体系相同，只是用新的加固材料-不锈钢丝网来代替钢筋，用加固砂浆形成厚度。即，为了加固老化、削弱及超过负荷的钢筋混凝土，用不锈钢丝网代替钢筋，用加固砂浆粘和在混凝土桥墩或板材上，提高钢筋的抵抗力。

但是，上述利用钢丝网加固老化的混凝土建筑物的技术根据附着在混凝土建筑上的钢丝网的张紧状态来判断质量的好坏，由于以下原因，不能保证张力而降低加固效果：

1、一卷钢丝网一般为33条现场张紧固定，不能保证每一条钢丝都处于张紧状态，就会出现打褶的缺点，达不到要求的张力，从而降低加固效果。

2、在损坏的混凝土粗糙的表面进行施工时，钢丝网会打褶，减低加固效果。

3、钢丝网以30M左右的长度生产出来，在现场按施工的长度截断使用，就会出现为了减少消耗量而进行连接的现象，这样截断的部位会变得脆弱，张力也会变弱。

4、施工时被张力器压迫的部分，钢丝网两端1-2M不可能进行张紧，当张力器解除后，必然出现张力受损。

还有，利用钢丝网修补、加固混凝土建筑的在先技术，以统一规格在工厂生产出来，不能按照修补、加固的目的增减各部位的加固量，而且建筑物发生裂纹、脆弱等问题时，要在整个截面铺设加固材料，非常不经济。

再有，网状结构的钢丝因自重会下垂，所以像隧道等拱形截面的建筑物进行下面的加固比较困难。

最后，如果不是平面的加固面，如斜桥、曲线桥梁等，需要单独做裁剪，这样会非常繁琐、缓慢。

韩国专利申请号10-0311054曾经介绍过混凝土建筑物的修补加固技术，在碳素纤维、玻璃纤维或芳族聚酸胺纤维的表面用含有硅丝或石榴石的纤维加固材料增进混凝土建筑的耐负荷力。

这种利用纤维做加固材料的混凝土建筑物修补、加固工艺有很多优点：轻便，砂浆的粘合性好，张力大，不发生腐蚀，根据修补、加固的目的增减各部位的加固量时施工容易。但是，上述的利用纤维加固材料的混凝土建筑物的修补、加固工艺因其自身的材料特性有以下几个问题：

1、虽然纤维材料的张力强度很强，但是在受到瞬间冲击时，容易破坏，不能发挥抗震效果；

2芳族聚酸胺纤维(ARAMID FIBER)的耐火性低，当发生火灾时，纤维有被火烧的危险，所以施工时还需要进行砂浆隔热、表面耐火处理等，会增加成本；

3、纤维材料的端部插到不锈钢铁托架，用射钉或连接线固定，有从固定部位掉出来或破坏的危险；

4、施工表面不规则时，如果纤维材料设置得不直，会降低加固效果；

5、长直径或15M以上的纤维卷，搬运和保管很困难，当弯曲到一定程度的时候，不能使用，因此会出现过多的连接部位和张力不能传递，打滑等问题；

6、纤维卷和砂浆之间的引发强度不确定，而且纤维卷的截面宽，不能与旧混凝土形成坚固的粘合力。

与混凝土建筑物修补、加固有关的技术，还有以下例子：韩国专利公开号第10-2001-0028610号利用格栅形加固板的结构、第10-1997-0058912混凝土加固用环氧树脂板及其制造方法、第10-2001-0054105号利用碳性栋梁增进建筑物负荷力的工艺、第10-2001-0107897号利用钢丝张力装置底部板材加固工艺，尤其是专利号第10-2002-0075746号填埋软钢线耐火加固工艺、建设交通部建设新技术295号利用碳素板加固建筑物负荷力的加入槽工艺、建设交通部建设新技术第351号利用填埋梯形碳素棒及表面凹凸形碳素纤维加固板的建筑物加固工艺。

但是，上述在先技术存在以下问题：

上述公开号第10-2001-0028610号利用格栅形加固板的结构及第10-1997-0058912混凝土加固用环氧树脂板及其制造方法有以往已经存在的问题。当失去耐久性而下垂的时候，单纯地用粘着性防止下垂；连接部位的结构不准确；要求接触面精密的平坦性，从而提高成本和延长施工时间。

尤其是，第10-1997-0058912号，使用和钢筋混凝土物性不同的有机材料环氧树脂板，时间长了会出现界面分离、脱落，加固效果降低，发生火灾时有机材料被燃烧的问题。

第10-2001-0054105号利用碳性栋梁增进建筑物负荷力的工艺、第10-2001-0107897号利用钢丝张力装置的底部板材加固工艺有如下缺陷：加固材料过重而引起的建筑物自重增加及底层空间缩小，建筑物的长期外露会产生损坏、断裂等问题。

尤其是第10-2001-0107897，L固定区和中央T型托架露在外面，中心突出，长期性钢线的断裂和缓慢变形会变松，需要再张紧，用油压张紧设备拉紧钢线，施工困难，固定装置突出，钢线和管线外露引起底部空间缩小及外观不良。

还有，专利号第10-2002-0075746号填埋钢软线耐火加固工艺、建设交通部建设新技术295号利用碳素板的加固建筑物内负荷加入槽工艺、建设交通部建设新技术第351号利用填埋梯形碳素棒及表面凹凸的碳素纤维加固板的建筑物加固工艺在板材或桥墩挖槽填埋，施工困难，降低经济性。

尤其是建设交通部建设新技术295号和351号，当失去耐久性而下垂的时候，单纯地用粘着性防止下垂；使用和钢筋混凝土物性不同的有机材料第295号：碳素环氧树脂，第351号：碳素棒或碳素板环氧树脂板，时间长了会出现界面分离、脱落，加固效果降低，发生火灾时有机材料被燃烧的问题。

本发明的发明人为了解决上述有关混凝土建筑物修补加固的技术存在的问题，曾经提出过专利申请韩国专利第10-2002-0042823号。该发明是利用弹簧钢丝线的强化和异形钢丝线的强大的张力及旋转扣环的拧紧，确保加固材料的张力，提高与砂浆等填充物之间的凝结力，最大限度地增进混凝土建筑物的坚固性及负荷力。这是异形钢丝线和弹簧钢丝线组合的混凝土建筑物加固材料及工艺。

但是，上述发明在现场应用时，出现了以下的缺点：

加固材料呈线状结构，每一个加固材料都要安装螺栓，这样不仅浪费时间，而且安装螺栓要钻很多孔，会破坏建筑物。

特别是，给予异形钢丝线和弹簧钢丝线张力的旋转扣环会粘着在混凝土的表面，不好测量异形钢丝线和弹簧钢丝线的张力，所以难以确保适当的张力，当转动旋转扣环的时候，受到建筑表面的干扰，降低效率。

因此，为了提高施工效率，最低限度地降低对建筑物的损害，要求减少螺栓的用量；还有，为了更好地测量和确保张力，要求提高张力工作的方法和效率。

发明内容

本发明是为了解决上述在先申请的发明中出现的问题而研究的，用1对直角支撑带，把多个线形张力材料设置成一个组合体，用固定螺栓把这些直角支撑带固定在建筑物的表面，从而提高施工效率，减少对建筑物的损害。这就是混凝土建筑物的修补、加固材料及其工艺。

本发明的另一个目的是通过安装在线形张力材料的两端的螺丝的拧紧和扭矩量的测量，准确、容易地确保张力，提高张力的效率和精确性。

为了达到上述的目的，本发明的混凝土建筑物修补加固材料是这样组成的：相互呈直角的水平板和垂直板，水平板上设置多个螺栓孔，垂直板横向等间距设置螺丝孔，在所定距离的两侧相对的1对直角支撑带；与上述水平板的螺栓孔相连，固定在混凝土建筑物C上，把上述的直角支撑带固定在混凝土建筑物C上的多个螺栓；螺丝杆贯通在上述1对直角支撑带的两端，使其保持平衡的线形张力材料；位于上述1对直角支撑带的外侧，与线型张力材料两端的螺丝杆配合，把线型张力材料向两边拉紧，增加张力的多个螺丝。

为了达到上述目的，本发明需要以下几个阶段来完成：

A)将需要修补的混凝土建筑物表面反对中性化、老化部分削平磨光，高压水清洗后，涂抹表面强化剂；

B)将具有上述组成结构的加固材料按施工长度准备好；

C)根据上述加固材料的1对直角支撑带上的螺栓通孔的位置在混凝土建筑上把固定螺栓的孔打出来，并安装上螺栓；

D)在C阶段设置的两对螺栓上连接加固材料两端直角支撑带的螺栓通孔，用垫圈和螺丝固定在混凝土建筑物的表面；

E)通过测量D阶段设置的线形张力材料的扭矩量，把线形张力材料两端的螺丝拧紧，直到确保设定的张力为止；

F)将按上述阶段设置好加固材料的部位进行高压水清洗，在表面上均匀地涂抹新旧界面粘和增强用底漆，按设计好的加固表面层的厚度形成砂浆表面层。

本发明是关于修补、加固老化或不坚固的混凝土建筑物的，通过不锈钢弹簧钢丝线的加固及利用螺丝杆的强大张力及旋转扣环的拧紧，确保加固材料的张力，提高与砂浆填充剂之间的结合力，最大限度地增进混凝土建筑物的稳定性。本发明具有以下的效果：

1、使用了增加弹性的弹簧钢丝包住了异形钢丝线的附件或用钢线作的螺丝杆作为张力材料，所以加固材料的张力强度及疲劳强度高；

2、异形钢丝线的外周围缠绕了弹簧钢丝或在螺丝杆的外周围形成了螺丝杆，与砂浆填充剂之间的粘和性能好；

3、线形张力材料基本上维持直线，用螺丝张力固定，能够有效地适应建筑的弯曲和张力，不会因为施工面的不平而出现张力材料的弯曲和变形；

4、线形张力材料使用的钢丝组合体，可以在工厂和现场制成半成品。使用螺丝杆时，用连接器简单地进行施工连接，就可以进行整体施工；

5、组装好的加固材料的直角支撑带挂在螺栓上，用螺丝帽连接后用旋转扣环拧紧就完成了安装，施工容易、迅速，不用担心遭到破坏；

6、根据修补、加固目的的不同，可以增减加固材料的量，经济实用。

根据本发明，利用直角支撑带，把多个线形张力材料连接成组，只要设置能够撑得住张力的最少数的旋转扣环就可以，往混凝土建筑上钻的螺栓孔数量会大幅度减少，能够降低对建筑物的损伤。

通过安装在线形张力材料的两端的螺丝的拧紧和扭矩量的测量，准确、容易地确保张力。

总之，利用本发明施工准确、容易、迅速，节约费用，还可以最大限度地提高建筑物的安全性。所以这是一项非常有用的发明。

附图说明

图1：本发明的实例1，组装好的加固材料的斜视图

图2：本发明的实例1，加固材料的中间侧面图

图3：本发明的实例2，加固材料的侧面图

图4：根据本发明施工时的施工侧面图

图中主要符号说明：

10：直角支撑带       11：水平板           12：垂直板

13：三角形衬钢       14：螺栓孔           15：螺丝孔

20：螺栓             21：垫圈             22：螺母

30：线形张力材料     30A：钢丝组合体      30B：螺丝杆

31：螺丝杆           32：异形钢丝线       32A：环部

32B：钢丝组装用夹子  33：弹簧钢丝         34：头部

40：螺母             50：固定带           51：固定夹子

52：固定槽           C：混凝土建筑物      M：砂浆表面层

具体实施方式

下面根据实例参照附图说明本发明的技术构成。

图1、图2表示本发明的实例1中的混凝土建筑物修补用加固材料及固定用材料，图3表示实例2的混凝土建筑物修补用加固材料。

如图所示，本发明的加固材料包括：在相互所定距离的两侧相对的1对直角支撑带10；与直角支撑带相连，把它固定在混凝土建筑物表面上的螺栓20；螺丝杆贯通在上述1对直角支撑带10的两端，使其保持平衡的线型张力材料30；位于上述1对直角支撑带的外侧，与线型张力材料的螺丝杆配合，把线型张力材料30向两边拉紧，增加紧凑力的螺母40。以上材料最好选用耐腐蚀的不锈钢材料。

上述直角支撑带10由相互呈直角的水平板11和垂直板12组成，把水平板11和垂直板12的内侧面连接起来设置三角形衬钢13。水平板11上设置多个螺栓通孔14，垂直板12横向等间距设置螺丝通孔15。水平板11上的螺栓通孔14的数量随着上述线形张力材料30所具有的设计应力不同而不同，跟垂直板12的螺丝通孔相比，大概为1/3左右合适。

上述螺栓20与水平板11的螺栓通孔14连接，固定在要修补的混凝土建筑物C上，并把直角形支撑带10固定在混凝土建筑物C的表面上。

上述线形张力材料30的两端有一对挂在直角支撑带10的螺丝通孔15上的螺丝杆。

本发明中的这种直角支撑带可以适用于图1、图2中实例1中的线形张力材料，也适用于图3的实例2的螺丝杆30B，还可以用于线形张力材料两端有螺丝杆的其它所有类型。

本发明实例1中的呈钢丝组合体的线形张力材料30，由以下几个部分构成：

两端呈圆形、形成封闭环部32A的异形钢丝线32；盘绕在上述异形钢丝线32的周围，其两端固定在上述异形钢丝线32的两端并对应负荷施加压缩应力的弹簧钢丝线33；头部34A与上述异形钢丝线32的两端环部32A接合，主体为螺丝杆31的吊环螺栓34。

如上所述，本发明实例1中的线形张力材料30的异形钢丝线32的外围被弹簧钢丝33盘绕，利用弹簧的凹凸效果增强与砂浆的粘和性，同时提高抵抗力。

异形钢丝线使用张力强度16,000-17,000KG/CM2以上的钢丝，弹簧钢丝33使用张力强度7,000-8,000KG/CM2以上的钢丝。

上述的异形钢丝线32的环部32A是把钢丝线端部折迭一部分，折迭后用U形钢丝组装用夹子32B固定呈圆形，形成封闭的环部32A。这时，在环部固定钢丝组装用夹子之前，先把吊环螺栓的头部34A连接上，使异形钢丝线32和吊环螺栓34成为一体。

弹簧钢丝线33用异形钢丝线32的1/3左右粗细的钢丝，大概以8-20mm的螺距，紧密盘绕在异形钢丝线的外层，这样会增加与砂浆填充剂之间的结合力，确保一体化。

而且，弹簧钢丝线33因自身的弹性可以维持异形钢丝线32的直线性设置在加固面时防止褶皱现象，有助于施工的正确性，施工后，增加张力从而使建筑物更加坚固及有负荷力。

上述的吊环螺栓34随着结合在螺母部的螺丝杆的转动，向两边外侧方向移动，使异形钢丝线32和弹簧钢丝线33拉紧。

本发明实例2中的线形张力材料30(30B)呈螺丝杆状，是在钢材表面加工出螺纹的螺丝杆31。

这种螺丝杆30B使用15,000-16,000KG/CM2的钢材，在机床上把整个钢材的表面加工成螺纹状，制造等标准规格长度如1、2、3、4、5M的螺丝杆，施工时连接部位使用相同张力强度的活接连接。

多个螺母位于上述1对直角支撑带的外侧，与线型张力材料的螺杆配合，把线型张力材料30向两边拉紧，增加材料的张力。

还有，没有进行说明的符号是设置加固材料时使用的固定用附件，21：垫圈，22：螺栓，50：固定带，51：固定夹子，52：固定带的固定槽。

图4是根据本发明的实例，利用加固材料修补加固混凝土建筑物的施工状态。下面根据此图，说明本发明的混凝土建筑物的修补加固工艺：

首先，把要修补的混凝土建筑物C表面的中性化、老化的部分削平磨光后，用高压水清洗。

然后在整理好的混凝土表面上涂抹表面强化剂。

把按标准长度制成的线形张力材料30的两端的吊环螺栓连接到1对直角支撑带，用螺丝固定，把多条线形张力材料30平行排列。

在固定在建筑物上的螺栓20上先固定直角支撑带10后再组装其它的附件也可以，不会因为变更组装顺序而影响到本发明的技术思想。

准备好加固材料之后，顺着与主体一致的方向，按照上述加固材料的一对直角支撑带10上的螺栓孔14能够结合的位置在混凝土建筑C上把固定螺栓的孔打出来，安装上螺栓20。

在如上设置的两对螺栓20上连接加固材料的直角支撑带10两端的螺栓孔14，用垫圈21和螺母22将直角支撑带固定在混凝土建筑物的表面。这时，线形张力材料30与混凝土建筑物C主体的方向一致。

通过测量D阶段设置的线形张力材料的扭矩量，把线形张力材料两端的螺丝拧紧，直到确保设定的张力为止。这时，通过测量装置测定线形钢材30和螺母上的扭矩量，用扳手等小型工具可以再拧紧螺丝，因此施工非常容易。

在固定带50上每隔一段距离形成固定槽52，使上述线型张力材料30每隔一段距离与固定带50直接交插，这样将线形张力材料30连接到固定槽52后，用固定夹子51固定到混凝土建筑物C上。

设置固定带50是为了防止喷射砂浆表面层M时，线形张力材料震动。

为了保证砂浆层表面的平整，确认有没有突出的部位并予以处理。

完成上述过程后对设置加固材料的全区间进行高压水清洗，均匀地涂抹新旧界面粘和用底漆。

再根据设计好的加固厚度，用浇注或其它表面处理方式填充2-3次树脂砂浆，形成砂浆表面层M。

上述的最终处理结束之后，涂抹表面强化完工用砂浆，进行约7天的湿润养护，要避免阳光直射和震动。

本发明通过上述工作过程修补、加固老化或受损的混凝土建筑物，最后进行周围的整理工作，结束修补、加固工作。

本发明的混凝土建筑修补、加固工艺除了上面说明的工艺以外，还可以用实例2或其它结构的加固材料并列进行，或变成多种多样的结构进行修补、加固。

比如，要修补混凝土建筑中比其它部分更需要强度及负荷力的中心部位、裂纹发生部位、脆弱部位，可以在原有的加固材料上直接交叉，以格栅形状重迭增加新的加固材料后，再形成砂浆表面层；也可以在原有的加固材料之间，平行地添加新的加固材料，形成砂浆表面层；两种重点加固方法可以同时并用。

Claims (6)

1、一种混凝土建筑修补用加固材料，其特征在于包括：

相互呈直角的水平板(11)和垂直板(12)，水平板(11)上设置多个螺栓孔(14)，垂直板(12)横向等间距设置螺丝孔(15)，在所定距离的两侧相对的1对直角支撑带(10)；

与上述水平板(11)的螺栓孔(14)相连，固定在混凝土建筑物C上，把上述的直角支撑带(10)固定在混凝土建筑物C上的多个螺栓(20)；

螺丝杆(31)贯通在上述1对直角支撑带(10)的两端，使其保持平衡的线形张力材料(30)；

位于上述1对直角支撑带(10)的外侧，与线型张力材料(30)两端的螺丝杆(31)配合，把线型张力材料(30)向两边拉紧，增加张力的多个螺丝。

2、根据权利要求1所述的混凝土建筑修补用加固材料，其特征在于所说的直角支撑带(10)的水平板(11)和垂直板(12)的内侧设置加固用的三角形衬钢(13)。

3、根据权利要求1所述的混凝土建筑修补用加固材料，其特征在于所说的线型张力材料(30)包括：两端成圆形并形成封闭的环部(32A)的异形钢丝线(32)；在上述的异形钢丝线(32)的外周围盘绕的，两端固定在上述异形钢丝线(32)的两端，针对负荷施加压缩应力的弹簧钢丝线(33)；头部(34A)与上述异形钢丝线(32)的两端环部(32A)接合，主体为螺丝杆(31)的吊环螺栓(34)。

4、根据权利要求1所述的混凝土建筑修补用加固材料，其特征在于上述线形张力材料(30)为钢材的表面形成螺丝杆31的螺丝杆30B。

5、一种混凝土建筑的修补、加固工艺，其特征在于包括下列步骤：

A)将要修补的混凝土建筑C表面的中性化、老化部分削平磨光，高压水清洗后，涂抹表面强化剂；

B)将具有上述组成结构的加固材料按施工长度准备好；

C)按照上述加固材料的1对直角支撑带(10)上的螺栓通孔(14)能够结合的位置在混凝土建筑上把固定螺栓的孔打出来，将螺栓(20)固定上；

D)在C阶段设置的两端螺栓(20)上连接加固材料的两端直角支撑带(10)的螺栓通孔(14)，用垫圈(21)和螺丝(22)将其固定在混凝土建筑物C的表面上；

E)通过测量D阶段设置的线形张力材料(30)的扭矩量，把线形张力材料(30)两端的螺丝(40)拧紧，直到确保设定的张力为止；

F)将按上述阶段设置好加固材料的部位进行高压水清洗，在表面上均匀地涂抹新旧界面粘和增强用底漆，按设计好的加固表面层的厚度形成砂浆表面层M。

6、根据权利要求5所述的混凝土建筑的修补、加固工艺，其特征在于在固定带(50)上每隔一段距离反复形成固定槽(52)，使上述线型张力材料(30)每隔一段距离与固定带(50)直接交插，这样线形张力材料(30)连接到固定槽(52)后，用固定夹子(51)固定到混凝土建筑物C上。

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