[發明專利]一種基于混凝土受彎構件加固的復合板材

有效

• 申請號: 201310547509.3
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103541559A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 杜運興;侯春旭
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及建筑結構加固技術領域，特別是涉及一種基于混凝土受彎構件加固的復合板材。

背景技術

我國建國超過60周年，大量的建筑已超過設計基準期，這些建筑結構、橋梁已經存在著安全隱患；另外，即便是沒有達到設計基準期的建筑結構、橋梁，由于我國經濟的發展，舊建筑、橋梁所承受的荷載日益增大，也同樣造成了建筑結構、橋梁的損傷；加之大量的自然災害也會造成大量建筑結構、橋梁不同程度的損壞。因而，對這些結構進行加固，恢復其必要的可靠度成為了土木工程領域一項重要的工作。在目前眾多結構加固技術中，近年來出現的纖維材料加固技術以其獨特的優勢得到了廣泛的應用，這種加固方式的優勢表現為：加固材料重量輕、加固后的結構剛度和強度高、抗腐蝕性高等特點。然而這種技術也存在先天的缺陷，粘貼纖維材料的混凝土表面并非平整，所涂的膠層厚度通常較難保證。在這種情況下，當加固的構件繼續承受荷載時往往出現纖維材料的剝離破壞，產生剝離破壞時纖維材料上的應力通常處于較低水平，也就是說纖維材料的強度沒有充分得到利用。從而導致這種加固的效果大打折扣。為了克服剝離破壞的問題，通常在粘貼纖維材料前對纖維材料進行預應力張拉，由于纖維的抗剪強度非常低的特點，張拉、錨固纖維材料是非常困難的，相應的施工工藝非常復雜。為了能夠充分的利用纖維材料的強度，并簡化施工工藝，急需開發一種基于纖維材料的復合加固板材。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是傳統混凝土受彎構件加固中纖維材料容易發生剝離破壞的問題。通過將纖維材料張拉并與高強砂漿復合形成復合板材，然后與被加固結構粘貼。從而解決纖維材料發生剝離破壞的問題。提高被加固結構承載的能力，即結構具有足夠的可靠度滿足結構的功能要求。

本發明是一種新型的混凝土受彎構件加固板材，該材料是由預張拉后的纖維材料與高強砂漿復合形成的加固板材。參見圖1所示。

纖維材料（碳纖維片材、玻璃纖維片材等）通過機具進行預張拉，纖維材料上的預應力值控制在10MPa-40MPa，使纖維材料能夠在預拉應力的作用下保證其平整度。因預應力值處于較低水平，對張拉施工工藝要求不高，無需復雜的張拉機具。參見圖1所示。

在處于張拉狀態的纖維材料上涂加固有機膠，確保加固有機膠能夠充分的深入纖維。

在加固有機膠初凝前，在纖維材料上布置特制形狀的鋼纖維，如圖2所示，保證鋼纖維與纖維材料粘結后，每個鋼纖維的豎向高度不低于10mm，不高于高強砂漿的高度，然后在纖維材料表面均勻的撒滿經過清洗干燥的綠豆砂（4～6mm的粗砂粒或小石子）。并保證這一操作也在加固有機膠初凝前完成，如圖3所示。

在加固有機膠終凝后。在綠豆砂上面抹上高強砂漿，高強砂漿的強度不低于M30，厚度在20mm～30mm之間，。

高強砂漿達到設計強度的70%時，撤去纖維材料上的預拉力，并對形成的復合板材尺寸進行修正。

本發明的工作機理簡述如下：

纖維材料在混凝土受彎構件上發生剝離破壞的主要原因是受彎構件表面的不平整。為了解決這個問題，就要求纖維材料始終處于平直狀態，為了達到該目的，在該加固復合板材的制作過程中始終對纖維材料施加預拉力，使其處于平直狀態。對纖維材料所施加的預拉力不能過大，否則會在形成的復合板材上產生變形，纖維材料上的預拉應力應控制在10MPa-40MPa。因其預應力值較低，張拉要求不高，所以無需復雜的張拉機具和張拉工藝。為了保證高強砂漿與纖維材料的有效粘結，在纖維材料上粘貼一定形狀的鋼纖維（如圖3所示）及綠豆砂。其中，綠豆砂的作用是增加纖維材料與與高強砂漿的粘結。鋼纖維的作用有兩個方面，一、由于鋼纖維的特殊形狀，一部分可以粘結在纖維材料上，另一部分可以錨固于砂漿，從而增加了纖維材料與高強砂漿之間的連接，保證兩種材料共同工作；二、在高強砂漿中的鋼纖維部分可以有效的阻止了基體砂漿材料內部微裂縫的產生及擴展，增強了高強砂漿的抗拉、抗彎、抗沖擊和抗疲勞的性能，從而提高了高強砂漿的強度和延性，保證了纖維材料可以更充分的發揮自身的抗拉強度。

附圖說明：

附圖1本發明復合板材的正立面圖及側立面圖。

附圖2鋼纖維及綠豆砂在纖維材料上的粘結情況俯視圖。

附圖3鋼纖維及綠豆砂在纖維材料上的粘結情況右視圖。

附圖4鋼纖維及綠豆砂在纖維材料上的粘結情況正視圖。

附圖5第1種鋼纖維形狀示意圖。

附圖6第2種鋼纖維形狀示意圖。

圖中：1-高強度砂漿，2-纖維材料，3-第一種鋼纖維，4-第二種鋼纖維，5-綠豆砂

具體實施方式：