CN209163513U - 一种采用nsm-trc加固砌体结构的复合砌体 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种采用NSM‑TRC加固砌体结构的复合砌体。该复合砌体从内到外依次为内侧砂浆找平层、砌体结构、NSM‑TRC加固层、外侧砂浆找平层、保温砂浆层、抗裂增强层、装饰层；保温锚固件分布在抗裂增强层内，依次穿过抗裂增强层中的耐碱网格布、保温砂浆层、外侧砂浆找平层直至砌体结构内部。本实用新型将高性能纤维增强水泥基复合材料嵌入到砌体结构内部，可有效的避免因外界磨损、撞击、环境腐蚀等因素对加固层的破坏，提高加固层的使用寿命。同时在加固后的结构外部设置保温层及装饰层，在提高砌体结构力学性能的同时，增加了既有砌体结构的功能性和实用性，可减少既有砌体结构房屋资源的浪费。

Description

一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体

技术领域

本实用新型涉及砌体结构的加固与维修领域，具体是一种采用表面嵌入式(Near-surface mounted，简称NSM)纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete，简称TRC)得到加固砌体新结构。

背景技术

我国砌体结构应用广泛，现存大量的珍贵文物保护建筑、构筑物，已建和新建的乡镇民居等砌体结构建筑。砌体结构自身存在材料脆弱、延性差、抗震性能差等缺点，并且部分建筑因修建年代较早，受环境影响较大，使得大部分建筑各方面性能不能满足我国现行建筑抗震规范的要求。从可持续发展的角度，对既有砌体建筑进行维修加固可以节约建设成本，减少房屋资源的浪费和能源资源的消耗。故对既有砌体结构进行修复与加固具有十分重要的意义和价值。我国最新出版的《砌体结构加固设计规范》(GB50702-2011)中介绍了采用混凝土板墙加固法、钢筋网水泥砂浆抹面加固法、外包型钢加固法、增设构造柱、圈梁加固法等砌体结构加固方法。这些加固方法在改善砌体结构强度、刚度和抗震性能等方面起到了一定作用，但在实际的工程应用中都存在一些缺点。例如，增加结构自重和体积、改变结构形式、减小房屋使用空间、施工周期长等。采用表面粘贴和嵌入纤维增强聚合物(FRP)是目前较常用的砌体加固方法，该方法虽较好的弥补了上述加固方式的缺点，但因其粘结材料大多采用环氧树脂胶等有机粘结材料，存在造价昂贵、耐火性差、抗腐蚀能力弱、受高温后产生对人体有害的气体、不适合在低温潮湿环境下使用等缺点。同时，这些有机粘结材料在长期接触紫外线后会逐渐老化，表现出明显的脆性，进而产生FRP加固层与结构脱粘剥落等问题。

纤维编织网增强混凝土(TRC)主要指用纤维编织网与高性能细骨料混凝土(也称TRC基体混凝土)混合而成的一种复合材料，TRC中的纤维材料具有较高的强度，将其用在结构加固中可大幅提高结构的承载力。目前，国内外对TRC用于砌体结构加固进行了一些研究，主要是将其粘贴到砌体结构表面，此种方法虽能较好的改善现有砌体结构加固技术的不足，但容易因外部环境的磨损、撞击等因素的影响而丧失加固效果，存在一定的局限性，故需设计一种在砌体结构内部进行增强的加固方法。

实用新型内容

本实用新型的目的为针对当前技术存在的上述问题，提出一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体。

本实用新型的技术方案为：

一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，该复合砌体从内到外依次为内侧砂浆找平层、砌体结构、NSM-TRC加固层、外侧砂浆找平层、保温砂浆层、抗裂增强层、装饰层；保温锚固件分布在抗裂增强层内，依次穿过抗裂增强层中的耐碱网格布、保温砂浆层、外侧砂浆找平层直至砌体结构内部；

所述NSM-TRC加固层位于砌体结构上，沿水平灰缝方向开槽或沿垂直水平灰缝方向，宽度为8～15mm，深度为25mm～40mm，开槽间距取沿开槽方向墙长度的1/3～1/4，长度取开槽方向墙的全长；材质为以高性能细骨料混凝土为基体，中间配设纤维编织网；

所述内侧水泥砂浆找平层厚度5mm～10mm；

所述砌体结构为由砖块与砌筑砂浆砌筑而成的砖砌体结构；

所述外侧水泥砂浆找平层的厚度为3～5mm；

所述保温砂浆层为胶粉聚苯颗粒保温砂浆，保温层厚度20～40mm；

所述保温砂浆锚固件为螺栓或螺钉，呈矩阵形式分布在抗裂增强层内，每平方米锚固件数量为4～5个；锚固件钉入砌体结构的有效厚度为40～60mm；

所述的抗裂增强层由抗裂砂浆和位于其中的耐碱网格布组成，厚度5～8mm；

所述装饰层为瓷砖或涂料。

与现有砌体加固技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，其采用的TRC具有轻质、高强、耐火、耐高温、与结构相容性好等特性，将其嵌入砌体结构当中，无需额外的保护层，加固后几乎不增加原结构的截面尺寸和自重，有效的弥补了传统砌体结构加固方法存在的不足。此外，TRC的制作成本较钢筋、钢筋网、FRP基底胶凝材料等具有很大的优势，其施工方式无污染，符合国家推广节约资源，经济、高效的新型建筑材料的要求。

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，其采用的NSM-TRC加固技术较表面粘贴加固技术而言，进一步增大了TRC加固层与待加固砌体结构的接触面积，其界面粘结性能更加优异，能更好地发挥TRC中纤维编织网的强度，进而可更大程度的提高砖砌体结构的力学性能；同时，NSM-TRC加固技术布置方式灵活，可满足不同方位定向增强和局部补强时的要求，特别适合局部受损砌体结构的加强加固。

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，将具有耐腐蚀性能较好的高强度纤维编织网通过无机胶凝材料嵌入砌体内部，使得其耐久性能、耐火性能得到进一步提升的同时，亦可有效的避免因外界磨损、撞击、环境腐蚀等因素对加固层的破坏，从而提高加固层的使用寿命。

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，将高性能纤维增强水泥基复合材料与砌体结构很好的结合在一起共同受力，可大幅度提高砌体结构的力学性能。同时，在加固后的结构外部设置保温层及装饰层，增加了既有砌体结构的功能性和实用性，可减少既有砌体结构房屋资源的浪费。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中的NSM-TRC竖向加固砖砌体墙正立面示意图；

图2是本实用新型实施例1中的NSM-TRC竖向加固砖砌体墙A-A截面示意图；

图3是本实用新型实施例2中的NSM-TRC水平加固砖砌体墙正立面示意图；

图4是本实用新型实施例2中的NSM-TRC水平加固砖砌体墙侧立面示意图。

其中：1-待加固砌体墙、2-NSM-TRC加固层、3-TRC基体混凝土、4-纤维编织网。

图5是本实用新型实施例3中的复合砌体结构立体结构示意图；

图6是本实用新型实施例3中的复合砌体结构正立面示意图；

图7是本实用新型实施例3中的复合砌体结构A-A纵剖面示意图；

图8是本实用新型实施例3中的复合砌体结构横截面示意图。

其中：11-内侧砂浆找平层、12-NSM-TRC加固层、13-砌体结构、14-外侧砂浆找平层、15-保温砂浆层、16-保温砂浆锚固件、17-抗裂增强层、18-装饰层。

具体实施方式

本实用新型一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，NSM-TRC加固结构的施工方法包括以下步骤：

(1)待加固结构表面开槽：对待加固砌体结构表面进行清理，根据加固需求，选择沿水平灰缝方向开槽或沿垂直水平灰缝方向开槽(如图1,3所示)，然后在开槽区域用墨线盒弹出开槽尺寸线，以便进行开槽处理。其中开槽宽度可根据待加固砌体结构的实际情况选择8～15mm，开槽深度选择25mm～40mm，开槽间距取沿开槽方向墙长度的1/3～1/4，开槽长度取开槽方向墙的全长。开槽器械可采用专业开槽机或石材切割机，开槽时应保证槽内上下面平行，开槽后对凹槽进行清理，去除槽内灰尘及杂物。所述的待加固砌体结构为砖砌体结构。

(2)准备纤维编织网：采用高强度纤维(如碳纤维、玄武岩纤维、碳-玻混纤维等)纺织成纤维编织网，纤维编织网厚度1～2mm，纤维编织网网格尺寸5mm×5mm，按照开槽尺寸剪裁相应尺寸的纤维编织网，纤维编织网宽度取槽深的2/3。将剪好的纤维编织网浸入搅拌均匀的环氧树脂胶中1～2分钟，取出该纤维编织网用刷子反复抹匀3～5次，直至在纤维网上形成一层光亮的薄膜。趁纤维编织网表面的环氧树脂胶未凝固之前，在其上均匀地抛洒一层0.15～0.6mm的细砂，抛洒量为每平方米编织网抛洒1.2～1.6kg细砂，待环氧树脂凝固后,细砂就黏结于纤维编织网表面，制作完毕后在空气中固化24～48小时，待用。

(3)TRC基体混凝土的制备：TRC基体混凝土主要成分为水泥、硅砂和水。为保证加固质量和施工方便，TRC基体混凝土应具有良好的自密实性、低收缩性等工作性能以及具有较高的早期强度，可在混凝土中掺入粉煤灰、硅灰、减水剂等活性掺合料对其工作性能加以改善；为保证TRC基体混凝土能顺利通过纤维编织网形成良好的粘结，硅砂的粒径不应太大，建议采用粒径为0.15～1.2mm的硅砂；为保证纤维编织网与TRC基体混凝土良好的粘结界面性能，TRC基体混凝土28d抗压强度不应低于40MPa。按上述要求，建议采用水泥：Ⅰ级粉煤灰：硅灰：水：细砂：粗砂：减水剂＝475：168：35：262：460：920：3.25的配合比来配制TRC基体混凝土，此处水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、水灰比0.4、减水剂为聚羧酸高效减水剂。同时，为确保砂粒级配均匀连续,该配合比选择了两种粒径的硅砂，其中细砂指粒径0.15～0.6mm硅砂、粗砂指粒径为0.6～1.2mm硅砂，且单位体积内粗砂的质量是细砂的2倍。制备过程采用机械搅拌，投料顺序为先将硅砂、水泥、Ⅰ级粉煤灰和硅灰依次投入搅拌机中搅拌30～60秒，搅拌均匀后加入水和减水剂，搅拌2～3分钟，减水剂掺量为水泥质量的0.5％～1.0％。减水剂的材性应符合GB8076-2008《混凝土外加剂》和GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》中的相关要求，试验前应进行混凝土试配试验，以求最佳掺量。

(4)在凹槽内浇筑底层TRC基体混凝土：用自来水对开槽区域进行浸湿，浸湿完成后，清除凹槽内多余的水和泥垢，然后在凹槽内浇筑TRC基体混凝土。用泥刀将TRC基体混凝土均匀的涂刷到整个槽缝内，保证TRC基体混凝土厚度在2～3mm。

(5)嵌入纤维编织网：将制备好的条状纤维编织网放置在凹槽的的中部，施加轻微拉力使得纤维编织网的方向与开槽方向平行，并使其与凹槽两边的距离相等。

(6)填充TRC基体混凝土：用泥刀将TRC基体混凝土均匀的填充到凹槽的空隙当中，按照从一侧至另一侧的方式进行充填，保证槽内填充完全且TRC加固层与砌体结构表面平齐。填充完毕后，用小泥刀对TRC基体混凝土进行缓慢的插捣，使得凹槽内的TRC基体混凝土与纤维编织网及砌体凹槽表面形成良好的接触，无明显的空隙产生，插捣时应注意勿对纤维编织网造成损坏或使其产生褶皱。

(7)结构表面的处理：完成步骤(6)之后，用小泥刀将加固层表面抹平，清除流出或溢出槽的TRC基体混凝土和砌体表面的脏物和杂物，并养护28天。

本实用新型还涉及该方法得到的复合砌体结构，所述的复合砌体结构，如图5-8所示，包括从内到外依次为内侧砂浆找平层11、砌体结构13、NSM-TRC加固层12、外侧砂浆找平层14、保温砂浆层15、保温砂浆锚固件16、抗裂增强层17、装饰层18；所述的保温锚固件16分布在抗裂增强层17内，依次穿过抗裂增强层17中的耐碱网格布、保温砂浆层15、外侧砂浆找平层14直至砌体结构13内部；

所述NSM-TRC加固层12按上述施工方法得到；位于砌体结构上，沿水平灰缝方向开槽或沿垂直水平灰缝方向，宽度为8～15mm，深度为25mm～40mm，开槽间距取沿开槽方向墙长度的1/3～1/4，长度取开槽方向墙的全长；材质为以高性能细骨料混凝土为基体，中间配设纤维编织网所构成的一种纤维编织网增强水泥基复合材料；

所述内侧水泥砂浆找平层11按质量配比为水泥∶粉煤灰∶砂＝2∶1∶3混合而成，厚度5mm～10mm；

所述砌体结构13为由砖块与砌筑砂浆砌筑而成的结构；

所述外侧水泥砂浆找平层14为厚度3～5mm的水泥砂浆，质量配比为水泥∶砂子＝1∶3；

所述保温砂浆层15为胶粉聚苯颗粒保温砂浆，保温层厚度20～40mm；

所述保温砂浆锚固件16是用于固定抗裂增强层17中耐碱网格布和保温材料层15的螺栓或螺钉，锚固件数量应满足设计要求，呈矩阵形式分布在抗裂增强层17内，每平方米锚固件数量为4～5个；锚固件穿过抗裂增强层17中的耐碱网格布、保温砂浆层15、外侧砂浆找平层14直至砌体结构13内部，为保证锚固质量，钉入砌体结构的有效厚度为40～60mm；

所述抗裂增强层17用于提高保温材料的开裂性能，由抗裂砂浆和位于其中的耐碱网格布组成，厚度5～8mm，具体施工方式为，待保温砂浆层15硬化后在其表面均匀涂刷2mm抗裂砂浆，然后铺贴耐碱网格布，用保温锚固件16将耐碱网格布和保温砂浆进一步固定于砌体结构上，最后进行第二次抗裂砂浆抹面，砂浆厚度3mm；

所述装饰层18按结构外观设计要求选用瓷砖或涂料等装饰材料。

实施例1

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，以竖向加固砖砌体墙为例，NSM-TRC加固结构施工方法如图1和2所示。

(1)待加固结构表面开槽：先对待加固的墙体表面进行清理，用石材切割机沿垂直于水平灰缝方向开槽，取开槽宽度10mm，开槽深度30mm，根据墙面的尺寸确定开槽间距为墙长度的1/3。开槽后，用高压水枪对凹槽进行冲洗，去除槽内灰尘及杂物。

(2)准备纤维编织网：选取市售的碳纤维编织网作为加固材料，碳纤维编织网厚度1.5mm，纤维编织网网格尺寸5mm×5mm。按照槽深的2/3剪裁宽度为20mm，长度为砌体墙高度的纤维编织网长条若干，并将碳纤维编织网浸入环氧树脂胶中90秒，然后取出该碳纤维编织网用刷子反复抹匀3～5次，直至在碳纤维编织网上形成一层光亮的薄膜。于环氧树脂胶凝固之前在碳纤维编织网表面均匀的抛洒粒径0.15～0.6mm的细砂，抛洒量为每平方米编织网抛洒1.4kg细砂，制作完毕后在空气中固化48小时。

(3)TRC基体混凝土的制备：按照水泥：粉煤灰：硅灰：水∶细砂∶粗砂∶减水剂＝475：168∶35∶262∶460∶920∶3.25的比例配制TRC基体混凝土。其中水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、粉煤灰等级为Ⅰ级，水灰比0.4，细砂指粒径0.15～0.6mm硅砂、粗砂指粒径为0.6～1.2mm硅砂、减水剂为聚羧酸高效减水剂。搅拌过程中投料顺序为先将硅砂、水泥、Ⅰ级粉煤灰和硅灰依次投入搅拌机中搅拌60秒，搅拌均匀后加入水和减水剂，搅拌3分钟。此配合比下，实测TRC基体混凝土28d抗压强度为52MPa。

(4)在凹槽内浇筑底层TRC基体混凝土：用自来水对开槽区域进行浸湿，然后在整个槽缝中均匀嵌入一层厚度为3mm的TRC基体混凝土。

(5)嵌入纤维编织网：将制备好的条状碳纤维编织网放置在凹槽的的中部，在编织网的两端施加轻微拉力使得纤维编织网的方向应与开槽方向平行，并使其与凹槽两边的距离相等。为保障后续施工，可在砖砌体墙内部或外部施加相应的固定措施，使纤维编织网处于绷紧状态。

(6)填充TRC基体混凝土：用泥刀将TRC基体混凝土均匀的填充到凹槽的空隙当中，按照从下往上，从墙体一侧至另一侧的方式进行充填，保证槽内填充完全且TRC加固层与砌体结构表面平齐。填充完毕后，用小泥刀对TRC基体混凝土进行缓慢的插捣，使得凹槽内的TRC基体混凝土与纤维编织网及砌体凹槽表面形成良好的接触，无明显的空隙产生，插捣时应注意勿对纤维编织网造成损坏或使其产生褶皱。

(7)结构表面的处理：去除施加的固定措施，用小泥刀将加固层表面抹平，清除流出或溢出槽的TRC基体混凝土和砌体表面的脏物和杂物，然后养护28天。

实施例2

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，以水平加固砖砌体墙为例，NSM-TRC加固结构施工方法如图3和4所示。

(1)待加固结构表面开槽：先对待加固的墙片表面进行清理，用专业开槽机沿水平灰缝方向开槽，开槽宽度取原结构水平灰缝宽度为12mm，开槽深度40mm，根据墙面的尺寸确定开槽间距为墙长度的1/4。开槽后，用高压水枪对凹槽进行冲洗，去除槽内砂浆碎屑及灰尘。

(2)准备纤维编织网：选取市售的碳纤维编织网作为加固材料，碳纤维编织网厚度1.0mm，纤维编织网网格尺寸5mm×5mm。按照槽深的2/3剪裁宽度为27mm，长度为墙宽度的纤维编织网长条若干，然后对该碳纤维编织网进行浸胶和黏砂处理，制作完毕后在空气中固化48小时。

(3)其余步骤同实施例1。

本实施例2与实施例1的区别在于NSM-TRC加固方向为沿着水平灰缝开槽加固、开槽宽度为原结构水平灰缝宽度，其余步骤与实施例1相同。

实施例3

本实用新型提供一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，如图5-8所示，包括从内到外依次为内侧砂浆找平层11、NSM-TRC加固层12、砌体结构13、NSM-TRC加固层12、外侧砂浆找平层14、保温砂浆层15、保温砂浆锚固件16、抗裂增强层17、装饰层18，保温锚固件16分布在抗裂增强层17内，依次穿过抗裂增强层17中的耐碱网格布、保温砂浆层15、外侧砂浆找平层14直至砌体结构13内部。

砌体结构13为既有砌体结构或新建砌体结构，先对结构表面进行清理，然后沿垂直于水平灰缝方向开槽，取开槽宽度10mm，开槽深度30mm，根据墙面的尺寸确定开槽间距为墙长度的1/3，开槽后，用高压水枪对凹槽进行冲洗，去除杂物；选取碳纤维编织网作为加固材料，按照槽深的2/3剪裁宽度为20mm的纤维编织网长条，并用环氧树脂胶对其进行涂刷，在纤维编织网表面均匀的抛洒少许粒径为0.15～0.6mm的细砂，制作完毕后在空气中固化24小时，并按照：水泥：粉煤灰：硅灰：水：细砂：粗砂：减水剂＝475：168：35：262：460：920：3.25的比例配制精细混凝土；用自来水对开槽区域进行浸湿，在整个凹槽底部均匀浇筑一层厚度为2～3mm的精细混凝土，将制备好的条状纤维编织网放置在凹槽的的中部，然后用精细混凝土均匀填充编织网与凹槽间的空隙，按照从下往上的方式进行填充，保证槽内填充完全；填充完毕后，用小泥刀对精细混凝土进行缓慢的插捣，使得凹槽内的精细混凝土与纤维编织网及砌体凹槽表面形成良好的接触，无明显的空隙产生，由此完NSM-TRC加固层12；养护28天，待加固层硬化之后，采用1：3水泥砂浆制作内侧砂浆找平层14，找平层厚度4mm，待找平层硬化均匀涂刷胶粉聚苯颗粒保温砂浆15，保温砂浆厚30mm；待保温砂浆硬化后在其表面均匀涂刷2mm抗裂砂浆，然后铺贴耐碱网格布，用保温锚固件16将网格布和保温砂浆进一步固定于砌体结构上，最后进行第二次抗裂砂浆抹面，砂浆厚度3mm，待其硬化后即完成抗裂增强层17，厚度为5mm；最后在墙面设置装饰层18，装饰层18可采用瓷砖或涂料等装饰材料。

所述保温砂浆锚固件16保温固定螺栓，锚固件呈矩阵形式分布在抗裂增强层17内，每平方米数量为4个；锚固件钉入砌体结构的有效厚度为40mm；

所述为复合结构外侧施工和连接方式，结构内侧按上述施工方法得到NSM-TRC加固层12，待其硬化后按质量配比为水泥：粉煤灰：砂＝2：1：3制作内侧水泥砂浆找平层11，厚度5mm～10mm。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，其特征为该复合砌体从内到外依次为内侧砂浆找平层、砌体结构、NSM-TRC加固层、外侧砂浆找平层、保温砂浆层、抗裂增强层、装饰层；保温锚固件分布在抗裂增强层内，依次穿过抗裂增强层中的耐碱网格布、保温砂浆层、外侧砂浆找平层直至砌体结构内部。

2.如权利要求1所述的采用NSM-TRC加固砌体结构的复合砌体，其特征为

所述NSM-TRC加固层位于砌体结构上，沿水平灰缝方向开槽或沿垂直水平灰缝方向，宽度为8～15mm，深度为25mm～40mm，开槽间距取沿开槽方向墙长度的1/3～1/4，长度取开槽方向墙的全长；

所述内侧水泥砂浆找平层厚度5mm～10mm；

所外侧水泥砂浆找平层的厚度为3～5mm；

所述保温砂浆层厚度20～40mm；

所述保温砂浆锚固件为螺栓或螺钉，呈矩阵形式分布在抗裂增强层内，每平方米锚固件数量为4～5个；锚固件钉入砌体结构的有效厚度为40～60mm；

所述的抗裂增强层由抗裂砂浆和位于其中的耐碱网格布组成，厚度5～8mm。