CN205189435U

CN205189435U - 一种钢筋混凝土板加固结构

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Publication number: CN205189435U
Application number: CN201520818286.4U
Authority: CN
Inventors: 贾程; 陈卉卉; 荀勇; 杨建明; 支振东
Original assignee: Yangcheng Institute of Technology
Current assignee: Yangcheng Institute of Technology; Yancheng Institute of Technology
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2025-10-21

Abstract

本实用新型公开了一种钢筋混凝土板加固结构，所述结构由被加固混凝土板和预应力TRC板通过界面剂粘结而成；其中预应力TRC板包括高性能复合砂浆层，预埋于其中的“井”字形耐碱纤维网及穿设于耐碱纤维网中间的不锈钢筋。本实用新型具有以下优点：利用TRC材料可塑性强易加工的特点，将TRC薄板制成双向井字形，2个方向的条带都能受力，符合钢筋混凝土板构件的受力特点；TRC薄板厚度不大，质量较轻，对结构外观和使用空间影响不大；和钢筋混凝土相比，因使用非金属纤维织物和不锈钢筋，且MPC为无机材料，采用这种界面处理方式使得加固方法特别适用于腐蚀环境下的损伤RC结构。使用预应力TRC薄板加固，能充分发挥TRC材料的抗拉性能，提高抗弯承载力。

Description

一种钢筋混凝土板加固结构

技术领域

本实用新型属于建筑工程结构加固领域，涉及一种板件加固结构，尤其涉及一种钢筋混凝土板加固结构。

背景技术

由于使用年限限制、功能改变、灾害作用、施工质量等因素的影响，我国存在大量建筑物需要加固和修复。传统加固方法如：加大截面加固法增加了结构自重，施工周期长；增设支撑体系加固法对结构外观及使用空间影响较大；纤维复合材料（简称FRP）加固法、外包钢加固法等无法解决结构加固后的耐久性和耐高温等问题。织物增强混凝土（TextileReinforcedConcrete，简称TRC）是由高性能细骨料混凝土与多轴耐碱纤维网，如碳纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维等的结合而成的新型复合材料，它具有良好的承载能力、限裂能力、壁薄轻质高强、耐腐蚀及可塑性强等优点，常用于轻型预制构件和结构加固领域。现有的TRC材料应用研究还未具体涉及到板构件的加固，现有的现浇TRC加固方法需要大量的仰面施工，操作不方便，并且使用非预应力的TRC薄板加固不能充分发挥TRC材料的抗拉性能，加固效果不佳。

中国专利CN201310310742X一种预制TRC板加固钢筋混凝土装置及界面处理方法，解决了将现有的TRC材料用于仰面施工中加固混凝土结构可操作性差的问题。该现有技术中通过非金属纤维织物增强预制TRC板的性能，并采用无机材料作为界面剂，因而制备获得的板件具有耐腐蚀性，特别适用于腐蚀环境下的钢筋混凝土结构加固修补。与通常的纤维增强树脂布加固结构相比，承受荷载的耐碱纤维网受到高性能细骨料混凝土层的保护，不易受到刮擦和火灾的影响。

但是上述现有技术所公开的预制TRC板加固钢筋混凝土装置具有以下不足：首先，仅仅采用非金属纤维织物，还不足以增强预制TRC板的抗拉伸性能；采用加固的TRC薄板并未施加预应力，使得TRC材料的抗拉强度没有得到充分使用，从而无法承受更多的拉力，加固效果不佳。

发明内容

本实用新型解决的技术问题：为了获得一种抗弯性能强、仰面施工操作方便且加固效果佳的钢筋混凝土板加固结构，本实用新型提供一种钢筋混凝土板加固结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述结构依次为被加固混凝土板层、界面剂层及预应力TRC板层；其中预应力TRC板层为中间穿设不锈钢筋的“井”字形耐碱纤维网且外包裹高性能复合砂浆。

优选的，在被加固混凝土板和预应力TRC板的端部对应位置开设有螺栓孔，并通过不锈钢螺栓固定连接。

优选的，所述耐碱纤维网纵横向各有两个长度相等的条带，条带的长度L与被加固混凝土板的长度一致，每个条带宽度为350mm~450mm，条带纵横向在距离其端部1/5L~1/4L处相交。

进一步的，所述耐碱纤维网层为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或耐碱玻璃纤维。

优选的，所述螺栓孔孔径为10mm，深度为50mm。

优选的，所述界面剂层为磷酸钾镁水泥层。

进一步的，所述界面剂厚度为4mm~8mm。

优选的，所述预应力TRC板（7）的厚度为12mm~16mm。

由以下过程实现钢筋混凝土板的加固：包括制作预应力TRC薄板、界面处理、仰面施工；所述预应力TRC薄板由高性能复合砂浆、耐碱纤维网和不锈钢筋组成，具体由以下步骤制得：

（1）将耐碱纤维网裁剪成纵横向各有2个条带的井字形状，条带的长度L与被加固混凝土板（1）的长度一致，每个条带宽度350mm~450mm，条带纵横向在距离其端部1/5L~1/4L处相交；

（2）在每个条带的中间位置穿设不锈钢筋；

（3）在模板上浇注5mm~7mm的高性能复合砂浆，将步骤（1）中裁剪好的耐碱纤维网置于高性能复合砂浆表面，且将耐碱纤维网的端部置于拉伸台座，在台座上拉伸耐碱纤维网，保持拉伸状态不放松，张拉控制应力为0.3~0.5倍的TRC薄板极限抗拉强度；

（4）在模板中浇注7mm~9mm高性能复合砂浆，在温度为20℃±2℃、湿度至少为95%的条件下养护28天，放松耐碱纤维网制得预应力TRC薄板。

根据被加固钢筋混凝土板的厚度，即TRC薄板所需承受的拉伸力，调整上述步骤（1）中纵横向条带相交的位置，所需要承受的拉伸力越大，相交处越远离端部；反之，所需承受的拉伸力越小，相交处越靠近端部。

此外，在每个条带中间位置穿设不锈钢筋，可以增强TRC薄板的抗拉伸性能从而提高加固效果；而在台座上拉伸耐碱纤维网，且保持不放松的状态可以进一步增强TRC薄板的抗拉伸性能。所述高性能复合砂浆常用配合比为：水泥（C）:砂（S）:水（W）:外加剂（JM－PCA（Ⅰ））=1:1.5:0.32:0.015。水泥为P.Ⅱ52.5普通硅酸盐水泥。试验用砂为细度模数为2.6Ⅱ区的中砂，表观密度为1.2g/cm³。减水剂为JM－PCA（Ⅰ）型超塑化剂。

界面处理及仰面施工过程由以下步骤实现：

（1）在被加固混凝土板表面凿糙，露出混凝土结构层，形成“井”字形凿糙带；

（2）并在每条凿糙带的端部开设螺栓孔，旋入不锈钢螺栓，向螺栓孔缝隙中灌入界面剂并待其凝固；

（3）在预应力TRC薄板的对应位置开设与凿糙带上相对的螺栓孔；

（4）刷去凿糙带上的灰尘和松动的骨料，将界面剂嵌刮于凿糙带，涂抹填平，厚度为4mm~8mm，至此完成界面处理过程；

（5）将预应力TRC薄板对位贴至步骤（4）处理后的被加固混凝土板底部，敲击预应力TRC薄板使界面剂填充空隙，刮去多余界面剂；

（6）为不锈钢螺栓旋紧螺帽，布置木工夹进行锚固，养护后撤去木工夹即可完成仰面施工过程。

在界面处理过程中，在被加固混凝土板表面凿糙，露出混凝土结构层，后续过程中在“井”字形凿糙带上涂抹界面剂时能够更好地与混凝土层粘合，从而提高了混凝土层与界面剂的粘结强度。此外，界面剂在凿糙带上的涂抹厚度根据所需要加固的钢筋混凝土层的厚度来确定，当需要加固的钢筋混凝土层较厚时，则需要增加界面剂的涂抹厚度；反之，则降低界面剂的涂抹厚度。

仰面施工过程中，布置木工夹用以固定预应力TRC薄板和被加固混凝土板，防止在界面剂未充分硬化前预应力TRC薄板脱落。

其中，磷酸钾镁水泥是由烧结氧化镁、可溶性磷酸盐、外加剂以及矿物掺合料按照一定比例，在有水存在时，反应生成的以磷酸盐水化物为黏结相的新型无机胶凝材料。磷酸钾镁水泥与其他无机胶凝材料相比，具有如下的独特性能：（1）凝结硬化迅速，早期强度高；（2）与旧混凝土的粘结强度高、相容性好；（3）抗渗透性强、抗冻融、抗盐冻；（4）防火耐高温。这些优点使得磷酸钾镁水泥用作加固材料的界面剂，能够快速修补结构，很短时间内达到设计强度要求，节省施工周期。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型所述钢筋混凝土板加固结构利用TRC材料可塑性强、易加工的特点，将TRC薄板制成双向“井”字形，2个方向的条带都能受力，符合钢筋混凝土板构件的受力特点；

（2）TRC薄板厚度不大，12mm~16mm，质量较轻，对结构外观和使用空间影响不大；

（3）TRC薄板和钢筋混凝土相比，由于使用非金属纤维织物和不锈钢筋，并且界面剂MPC为无机材料，采用这种界面处理方式具有耐腐蚀性，使得该加固结构特别适用于腐蚀环境下的损伤钢筋混凝土结构；

（4）相比较于通常的纤维复合材料布加固结构，承受荷载的耐碱纤维网受到高性能细骨料混凝土层的保护，不易受到刮擦和火灾的影响；

（5）与现有的TRC材料采用现浇或喷射混凝土加固技术相比，采用实用新型所述钢筋混凝土板加固结构到现场施工，减少了大量的仰面施工，简单方便；

（6）与非预应力TRC薄板加固技术相比，采用预应力TRC薄板能够充分利用TRC材料的抗拉强度；采用非预应力TRC薄板加固，TRC薄板与被加固钢筋混凝土板的钢筋两者存在应力滞后，导致加固板破坏时TRC薄板的应变发展不大，TRC材料的抗拉强度没有得到充分使用，采用预应力TRC薄板由于初始施加预应力，与被加固板的钢筋应变相差小，这样加固板破坏时，TRC薄板的应变也较高，故能够充分利用TRC材料的抗拉强度。

（7）在碳/玻纤维网中穿不锈钢筋不仅可以在浇筑复合砂浆时固定碳/玻纤维网的位置，还能提高TRC薄板的刚度，易于运输，同时可以在加固结构中受载，起到一定的提高承载力的作用。

附图说明

图1是耐碱纤维网平面图；

图2是加固板结构示意图；

其中，1是被加固混凝土板；2是界面剂；3是高性能复合砂浆；4是耐碱纤维网；5是不锈钢筋；6是不锈钢螺栓；7是预应力TRC板。

具体实施方式

实施例1

一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述结构依次为被加固混凝土板1层、界面剂2层及预应力TRC板7层；其中预应力TRC板7层为中间穿设不锈钢筋5的“井”字形耐碱纤维网4且外包裹高性能复合砂浆3。

此外，在被加固混凝土板1和预应力TRC板7的端部对应位置开设有螺栓孔，并通过不锈钢螺栓6固定连接。

所述耐碱纤维网4纵横向各有两个长度相等的条带，条带的长度L与被加固混凝土板1的长度一致，每个条带宽度为350mm，条带纵横向在距离其端部1/5L处相交；其中，耐碱纤维网4为碳纤维。

所述螺栓孔孔径为10mm，深度为50mm。

所述界面剂2为磷酸钾镁水泥，厚度为4mm。

所述预应力TRC板7的厚度为12mm。

实施例2

所述耐碱纤维网4纵横向各有两个长度相等的条带，条带的长度L与被加固混凝土板1的长度一致，每个条带宽度为400mm，条带纵横向在距离其端部1/5L处相交；其中，耐碱纤维网4为芳纶纤维。

所述螺栓孔孔径为10mm，深度为50mm。

所述界面剂2为磷酸钾镁水泥，厚度为6mm。

所述预应力TRC板7的厚度为14mm。

实施例3

所述耐碱纤维网4纵横向各有两个长度相等的条带，条带的长度L与被加固混凝土板1的长度一致，每个条带宽度为450mm，条带纵横向在距离其端部1/5L处相交；其中，耐碱纤维网4为玄武岩纤维。

所述螺栓孔孔径为10mm，深度为50mm。

所述界面剂2为磷酸钾镁水泥，厚度为8mm。

所述预应力TRC板7的厚度为16mm。

对比例1

与实施例的区别在于采用现有技术中的非预应力加固钢筋混凝土板的TRC薄板。

采用实施例与对比例提供的结构加固混凝土板结果为：提高加固结构的开裂荷载，进而提高结构的耐久性；采用非预应力TRC薄板加固，结构破坏时TRC材料的抗拉强度发挥不超过20%。采用单层织物网的非预应力TRC薄板加固板，其开裂荷载和极限荷载提高35.2%和26.5%，而施加的张拉控制应力为0.3~0.5倍极限抗拉强度时，采用相同用量织物网的预应力TRC薄板的加固板，其开裂荷载提高为97.5%~110.2%，极限荷载提高为77.4%~95.8%。张拉控制应力为大于0.5倍极限抗拉强度或者小于0.3倍极限抗拉强度时，加固效果不佳。

采用实施例1~3与对比例1的结构加固钢筋混凝土板的效果如下表所示：

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					抗拉强度发挥	67.3%	73.5%	86.8%	20%
开裂荷载提高指数	97.5%	101.7%	110.2%	35.2%
					极限荷载提高指数	77.4%	85.6%	95.8%	26.5%

Claims

1.一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述结构由被加固混凝土板(1)和预应力TRC板(7)通过界面剂(2)粘结而成；其中预应力TRC板(7)包括高性能复合砂浆(3)层，预埋于其中的“井”字形耐碱纤维网(4)及穿设于耐碱纤维网(4)中间的不锈钢筋(5)。

2.根据权利要求1所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，在被加固混凝土板(1)和预应力TRC板(7)的端部对应位置开设有螺栓孔，并通过不锈钢螺栓(6)固定连接。

3.根据权利要求1所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述耐碱纤维网(4)纵横向各有两个长度相等的条带，条带的长度L与被加固混凝土板(1)的长度一致，每个条带宽度为350mm～450mm，条带纵横向在距离其端部1/5L～1/4L处相交。

4.根据权利要求1或3所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述耐碱纤维网(4)为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或耐碱玻璃纤维。

5.根据权利要求2所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述螺栓孔孔径为10mm，深度为50mm。

6.根据权利要求1所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述界面剂(2)为磷酸钾镁水泥。

7.根据权利要求1所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述界面剂(2)厚度为4mm～8mm。

8.根据权利要求1所述一种钢筋混凝土板加固结构，其特征在于，所述预应力TRC板(7)的厚度为12mm～16mm。