碳纤维布加固钢筋混凝土方柱外加垫块施工方法与流程

本发明属于结构加固领域，具体涉及一种碳纤维布加固钢筋混凝土方柱外加垫块施工方法，该方法通过对需加固补强的钢筋混凝土方柱外包碳纤维布，从而起到提高承载能力的作用，以达到延长使用年限的要求。本方法适用于以框架结构形式为主的大型公共建筑（如学校、商场）中对钢筋混凝土方柱的加固补强与改造工程。

背景技术：

近年来，需加固补强的房屋建筑日渐增多，对于钢筋混凝土柱，传统的加固方式有加大截面法、粘钢加固法以及粘碳纤维布加固等方法，其中粘碳纤维布（CFRP）加固法又以其施工方便、不增加建筑物自重等优势近年来得到广泛应用。但该加固方法在对钢筋混凝土方柱的应用过程中会遇到一些问题：1、加固前，钢筋混凝土方柱需要用打磨机将其四个角部进行倒角打磨（避免角部应力集中，影响加固效果），以及对其表面的浮桨的打磨（露出骨料表面基底，使得粘结效果更好），但此过程会耗费大量的人工工时，且在打磨过程中产生的噪声和粉尘都会对周边环境造成污染。2、柱子被打磨后，其截面面积减小，构件承载力降低，同时混凝土保护层被削弱，严重的还会使得钢筋外漏，从而影响钢筋在混凝土中的粘结性能，同时还会造成结构耐久性的降低。

本发明针对于以上问题，采用外加垫块法来避免对钢筋混凝土方柱的角部以及外表面的打磨，垫块材料采用强度高、耐久性好的活性粉末混凝土（RPC），并且是事先预制好的以及模数化制作的，加固前用结构胶将其黏贴在方柱被加固区的表面即可。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服对粘CFRP加固钢筋混凝土方柱时需要对柱子的角部以及表面进行倒角与除桨打磨时耗费大量的人工工时，以及产生噪声和粉尘污染同时对被加固的结构构件造成损伤等问题，提供一种碳纤维布加固钢筋混凝土方柱外加垫块施工方法。

具体步骤为：

步骤1、预制模数化的RPC垫块，RPC垫块包括弧角垫块和矩形垫块，弧角垫块的弧度半径取30mm，对应的圆心角为90度，与弧角相接延伸边长取50mm，矩形垫块沿柱截面方向长度统一取100mm，RPC垫块的宽度取包裹用CFRP的宽度再加10mm，RPC垫块厚度根据被加固柱截面尺寸大小取20~30mm。

步骤2、确定CFRP在被加固柱上的包裹区域，并用墨线在被加固柱表面弹出需进行CFRP包裹的位置范围。

步骤3、将RPC垫块粘贴在被加固柱上的包裹区域，先用环氧干挂结构胶将弧角垫块粘贴到被加固柱包裹区域的四个角部，然后在所粘贴的弧角垫块之间的四个平面上用环氧干挂结构胶粘贴满矩形垫块。

步骤4、待所有RPC垫块都粘贴到位后，将两个L形角钢套箍条套在RPC垫块四周，并拧紧角钢套箍条上的螺丝，使RPC垫块被箍紧，从而起到在环氧干挂结构胶未固化前固定RPC垫块的作用，待3分钟后环氧干挂结构胶固化，拧松角钢套箍条上的螺丝，卸下L形角钢套箍条，并将RPC垫块间的缝隙用填缝剂填缝。

步骤5、RPC垫块表面包裹CFRP，先在粘贴在被加固柱上的RPC垫块外表面涂一层底胶，然后将CFRP用环氧胶浸润后包裹在涂有底胶的RPC垫块的外面，CFRP端头的搭接长度不小于200mm，即完成碳纤维布加固钢筋混凝土方柱外加垫块施工。

所述RPC垫块为模数化尺寸制作，在将其粘贴到被加固柱上时，如遇到不足100mm的缝隙尺寸时，根据实际情况对矩形垫块进行切割补填。

本发明的技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、通过在钢筋混凝土方柱表面粘贴RPC垫块并形成弧角，可避免加固前人工打磨这一费时费力的过程，同时避免打磨过程中产生的噪声和粉尘污染，避免对被加固柱造成的损伤，从而能够实现快速便捷的加固钢筋混凝土方柱的施工方法，同时保证其加固效果。

2、RPC材料的强度和耐久性均好于普通混凝土，且已广泛应用于实际工程，具备了较成熟的制备工艺，所以是制作垫块材料的理想选择。

附图说明

图1为本发明实施例中方柱加固前弹线及需CFRP包裹位置的示意图。

图2为本发明实施例中将RPC垫块粘贴在方柱表面后的整体示意图。

图3为本发明实施例中两个L形角钢套箍条示意图。

图4为本发明实施例中两个L形角钢套箍条固定RPC垫块的平面示意图。

图5为本发明实施例中拆下L形角钢套箍条后包裹CFRP的平面示意图。

图6为本发明实施例中最终将CFRP包裹在RPC垫块外加固成型整体示意图。

图中标记：1-墨线；2- CFRP包裹的位置范围；3-弧角垫块；4-矩形垫块；5-CFRP；6-L形角钢套箍条；7-角钢套箍条上的螺丝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

实施例：

如图1~6所示，本实施例以300mm边长钢筋混凝土方柱为加固对象，采用粘CFRP对方柱进行加固，施工方法包括以下步骤：

步骤1、预制模数化的RPC垫块。RPC垫块包括弧角垫块3和矩形垫块4，弧角垫块3的弧度半径取30mm，对应的圆心角为90度，与弧角相接延伸边长取50mm；矩形垫块4沿柱截面方向长度统一取100mm，RPC垫块的宽度取包裹用CFRP5的宽度再加10mm，本实施例中CFRP宽150mm，故RPC垫块的高度为160mm，RPC垫块厚度取20mm。

如上所述的步骤1包括以下步骤：

步骤1.1、RPC的配合比见表1。其中钢纤维含量为体积比，直径为0.20mm，长度为8~10mm；减水剂为新型高性能减水剂，白色粉末状，减水率为30%；水泥为42.5的普通硅酸盐水泥。

表1 RPC配合比

步骤1.2、RPC的制备。搅拌设备应为强制式搅拌机，搅拌机转速不宜低于45转/min。投料、搅拌顺序：1、精确称量所需材料；2、先加石英砂和钢纤维，钢纤维可用空隙较大的筛子筛滤，搅拌3min；3、加入水泥和硅灰，搅拌2min；4、加入粉末状的减水剂，搅拌2min；5、加水，搅拌4min。

步骤1.3、RPC垫块的制备。搅拌好的RPC材料应一次性装入垫块试模并高出试模上口，在振动台上振动成型。振动时应防止试模在振动台上跳动，并用抹刀沿试模内壁多加插捣，持续到RPC表面出浆为止。振捣过程中注意抹平压光，并防止气泡产生。振捣结束刮去多余的拌合物，用抹刀抹平试件表面，将模具放入养护室。

步骤1.4、RPC垫块的养护。成型完毕的构件先要放入温度20±2℃、相对湿度95%以上的标准养护室内养护24h~36h，之后拆模。对试件进行自然养护，自然养护时的环境平均气温宜高于10℃，构件表面应保持湿润不少于7天。

步骤2、确定CFRP在被加固柱上的包裹区域，并用墨线1在被加固柱表面弹出需进行CFRP包裹的位置范围2。

步骤3、将RPC垫块黏贴在被加固柱的包裹区域，先用环氧干挂结构胶将弧角垫块3粘贴到被加固柱包裹区域的四个角部；然后在所粘贴的弧角垫块3之间的四个平面上用环氧干挂结构胶粘贴满矩形垫块4。本实施例中柱子截面尺寸为300mm×300mm，故弧角垫块3贴完后，剩余每个面上仅需贴两块矩形垫块4即可。

步骤4、临时固定RPC垫块。待所有RPC垫块都粘贴到位后，将两个L形角钢套箍条6套在RPC垫块四周，并拧紧角钢套箍条上的螺丝7，使RPC垫块被箍紧，从而起到在环氧干挂结构胶未固化前固定垫块的作用，待3分钟后环氧干挂结构胶固化，拧松角钢套箍条上的螺丝7，卸下L形角钢套箍条6，如遇RPC垫块间有缝隙，用填缝剂填缝。

步骤5、RPC垫块表面包裹CFRP5。先在粘贴在被加固柱上的RPC垫块外表面涂一层底胶，然后将CFRP5用环氧胶浸润后包裹在涂有底胶的RPC垫块的外面，CFRP5端头的搭接长度为200mm。环氧胶的配制过程为：将环氧胶主剂A与固化剂B分别搅拌均匀，然后按A:B=2:1的质量比倒入容器，充分搅拌均匀直没有色差。搅拌时不得有水及油污混入。环氧胶每次配胶量不宜太多，以单人操作30分钟用胶量为宜。在常温下（25摄氏度）固化时间为5小时。

所述RPC垫块为模数化尺寸制作，在将其粘贴到被加固柱上时，如遇到不足100mm的缝隙尺寸时，根据实际情况对矩形垫块4进行切割补填。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可对所描述的具体实施例做某些修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。