一种预制预应力trc板加固钢筋混凝土板的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑工程结构加固领域，尤其涉及一种预制预应力TRC板加固钢筋混 凝土板的方法。
【背景技术】
[0002] 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（Textile Reinforced Concrete，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。
[0003] 中国专利CN201310310742X -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。
[0004] 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】
[0005] 本发明解决的技术问题：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的方法，本发明提供一种预制预应力TRC板加固钢筋混凝土板的方 法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种预制预应力TRC板加固钢筋混凝土板的方法，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) 在模板中浇注高性能复合砂浆，在温度为20°C ±2°C、湿度至少为95%的 条件下养护28天，放松耐碱纤维网制得"井"字形预应力TRC薄板。
[0007] 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。
[0008] 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. II 52. 5普通硅酸盐水泥。试验用砂为细 度模数为2. 6 II区的中砂，表观密度为I. 2g/cm3。减水剂为JM - PCA ( I )型超塑化剂。
[0009] 其中，所述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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 作为本发明的一种优选技术方案，所述耐碱纤维网为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤 维或耐碱玻璃纤维。
[0013] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3)中在台座上同时拉伸纵横向耐碱纤维 网。
[0014] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤（4)中在温度为22°C、湿度为98%的条件下 养护28天，28天后放松耐碱纤维网制得厚度为的井字形预应力TRC薄板。
[0015] 作为本发明的一种优选技术方案，所述螺栓孔孔径为10mm，深度为50mm。
[0016] 作为本发明的一种优选技术方案，所述界面剂为磷酸钾镁水泥。
[0017] 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。
[0018] 有益效果 与现有技术相比，本发明具有以下优点： (1) 本发明所述预制预应力TRC板加固钢筋混凝土板的方法利用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，加固方法采用这种界面处理方式具有耐腐蚀性，使得加固方法特别适用于 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，采用预制加工的薄板到 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。
[0019] (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】
[0020] 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。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 一种预制预应力TRC板加固钢筋混凝土板的方法，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3、耐碱纤维网4和不锈钢筋5组成， 具体由以下步骤制得： (1) 将耐碱纤维网4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，纵横向条带在距离端部1/5L处相交； (2) 在每个条带的中间位置穿设不锈钢筋5 ; (3) 在底层模板上浇注5mm的高性能复合砂浆3,将步骤（1)中裁剪好的耐碱纤维网4 置于复合砂浆表面，且将耐碱纤维网4的端部置于拉伸台座，在台座上同时拉伸耐碱纤维 网4,保持拉伸状态不放松，张拉控制应力为0. 3倍的TRC薄板