一种高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复装置与方法与流程

文档序号:15578837发布日期:2018-09-29 06:17

本发明涉及纤维混凝土隧道衬砌的维护,尤其涉及一种高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复装置与方法。



背景技术:

高强混凝土因具有高强度、高承载力、高耐久性等优点,得到了广泛的应用。但是高强混凝土内部构造致密,遭受火灾后易于爆裂。在高温下,混凝土的各项强度指标降低,导致构件的承载力下降,严重地影响建筑物的安全和人民的生命财产安全。在高强混凝土中掺入适量的低熔点纤维对抑制爆裂、改善高强混凝土的抗火性能有显著的效果。然而,高温下纤维混凝土中纤维熔化后留下一定量的孔洞,形成高压蒸汽的排出通道,但也因此削弱了混凝土的强度,并形成了外部介质入侵的连通性通道,从而大大降低了混凝土的耐久性。传统的针对高温火灾受损混凝土结构的维修技术多是对结构进行补强加固,如增大截面法、置换法、预应力法、粘帖钢板法、喷射混凝土法、增加钢支撑法、碳纤维布加固技术等,对于火灾高温对混凝土结构耐久性隐性或潜在的破坏往往不够重视,尽管现在也出现了一些混凝土内部电化学无损化修复的方法,但它们都没有考虑到混凝土老化的问题,高温火灾加速混凝土的老化,使结构的承载能力达不到原有水平,而一般的电化学无损化修复的程度往往是有限的,采用外部辅助内部的修复方法,对混凝土结构的无损化修复程度更高。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复装置与方法。本发明能够快速有效地对损伤构件进行补强,同时修复构件的耐久性能和承载能力。

本发明通过下述技术方案实现:

一种高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复装置,包括弧形金属网3、保水材料层5、钢丝、直流电源4;

弧形金属网3通过螺栓固定在隧道衬砌的纤维混凝土保护层6的内壁面上;弧形金属网3的内表面与纤维混凝土保护层6的内壁面紧密贴合;

保水材料层5和弧形金属网3通过钢丝固定在一起,使保水材料层5紧密贴敷在弧形金属网3的表面;

直流电源4的正极与弧形金属网3连接,负极与纤维混凝土基2内的钢筋骨架1连接。

所述弧形金属网3为不锈钢丝网。

所述保水材料层5为吸附有电解液的吸水纸,具体为高松吸水纸。

一种高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复方法,其包括如下步骤:

先对纤维混凝土保护层6的内壁面表层污秽浮尘进行清洁处理;

再将弧形金属网3通过螺栓固定在纤维混凝土保护层6的内表面;

然后再将吸水纸用钢丝固定在弧形金属网3的表面,并使吸水纸与弧形金属网3的表面贴合紧密,向辅助阳极外的保水材料层5喷洒电解液;

然后将直流电源4的正电极与弧形金属网3连接,负极通过钻孔7与钢筋骨架1电连接;启动直流电源4,通电天数为3~21天;在电化学作用下,使纤维混凝土孔隙液中游离态的钙填充至因火烧后在纤维混凝土基2内部形成的孔隙中,以补充纤维混凝土中钙的流失,从而达到提高纤维混凝土结构强度的目的;与此同时,电解液向钢筋骨架1周围的纤维混凝土渗透,氢氧根离子使钢筋框骨架1周围纤维混凝土的碱性提高,以恢复纤维混凝土结构的pH值的目的;进而完成纤维混凝土隧道衬砌的无损电化学修复;

最后拆除弧形金属网3和保水材料层5,并对纤维混凝土保护层6进行凿除、清洁处理,为后序新的纤维混凝土保护层的修复作业做好准备。

所述电解液为碳酸氢钠溶液、碳酸氢锂溶液或者碳酸氢钾等高碱性电解质溶液。

所述电解液浓度为1~饱和浓度mol/L。

所述直流电源4的电流密度为1~6A/m2

本发明相对于现有技术,具有如下的优点及效果:

本发明结构简单,技术手段简便易行,将其应用在火灾高温受损的纤维混凝土隧道衬砌的补强和耐久性修复工程中,尤其是火灾后中轻度受损构件、无须拆除的纤维混凝土隧道衬砌,为解决结构补强及耐久性隐性或潜在的破坏和承载力问题,通过此方法加固修复后,可以提高纤维混凝土的密实性,恢复钢筋周围混凝土高碱性环境,提高损伤结构的强度,修复损伤结构的耐久性能,大幅度地延长结构的使用寿命,具有显著的社会效益和经济效益,对于近代保护性建筑、隧道工程、桥梁工程以及大体积混凝土结构的维修保护,该方法显得尤为适合。

附图说明

图1为本发明高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1所示。本发明公开了一种高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌的修复装置,包括弧形金属网3、保水材料层5、钢丝(图中未示出)、直流电源4;

弧形金属网3通过螺栓固定在隧道衬砌的纤维混凝土保护层6的内壁面上;弧形金属网3的内表面与纤维混凝土保护层6的内壁面紧密贴合;

保水材料层5和弧形金属网3通过钢丝固定在一起,使保水材料层5紧密贴敷在弧形金属网3的表面。

直流电源4的正极与弧形金属网3电连接,负极与纤维混凝土基2内的钢筋骨架1连接。

所述弧形金属网3为不锈钢网。

所述保水材料层5为吸附有电解液的吸水纸。采用高松吸水纸,厚度3~6cm)。

本发明修复高温损伤后纤维混凝土隧道衬砌方法,可通过如下步骤实现:

先对纤维混凝土保护层6的内壁面表层污秽浮尘进行清洁处理;

再将弧形金属网3通过螺栓固定在纤维混凝土保护层6的内表面;

然后再将吸水纸用钢丝固定在弧形金属网3的表面,并使吸水纸与弧形金属网3的表面贴合紧密,向辅助阳极外的保水材料层5喷洒电解液;

然后将直流电源4的正电极与弧形金属网3电连接,负极通过钻孔7与钢筋骨架1电连接;启动直流电源4,通电天数为3~21天;在电化学作用下,使纤维混凝土孔隙液中游离态的钙填充至因火烧后在纤维混凝土基2内部形成的孔隙中,以补充纤维混凝土中钙的流失,发生一系列物理化学反应,从而达到提高纤维混凝土隧道衬砌的强度的目的;与此同时,电解液向钢筋框架1周围的纤维混凝土渗透,氢氧根离子使钢筋骨架1周围纤维混凝土的碱性提高,以恢复纤维混凝土隧道衬砌的pH值的目的;进而完成纤维混凝土隧道衬砌的无损电化学修复;

最后拆除弧形金属网3和保水材料层5,并对纤维混凝土保护层6进行凿除、清洁处理,为后序新的纤维混凝土保护层的修复作业做好准备。

所述电解液为碳酸氢钠溶液、碳酸氢锂溶液或者碳酸氢钾等高碱性电解质溶液。

所述电解液浓度为1~饱和浓度mol/L。

所述直流电源4的电流密度为1~6A/m2

无损电化学修复后,可使用气动冲击锤将纤维混凝土表面保护层凿除,在此过程中可能会在混凝土表而伴随有潜在裂缝的出现,扰动周围混凝土,使粘结强度降低,所以再采用高压水射法沿原凿开而向内凿开5cm左右,压力控制在147MP左右,高压水射法工作效率高,没有振动、噪声和灰尘,不会扰动周围保留的纤维混凝土,同时混凝土表而被清洁干净、湿润。对于针对火损程度较轻的纤维混凝土隧道衬砌,凿除纤维混凝土保护层后,采用普通混凝土(包括膨胀混凝土和干硬性混凝土)、喷混凝土、压浆混凝土或真空作业混凝土回填,回填厚度应不小于凿除的纤维混凝土保护层厚度,对其浇水养护,直至达到预期标准;对于针对火损程度较重的纤维混凝土隧道衬砌,先采用无损电化学修复方法对钢筋骨架内部及周围火损纤维混凝土进行修复加固,再使用气动冲击锤凿除钢筋骨架以外的混凝土保护层,最后采用传统的直接加固方法(如:增大截面加固法、置换混凝土加固法等,在此不另作说明)。最终达到提高纤维混凝土结构强度、修复其耐久性能的目的。

上述火损轻重程度以受火的纤维混凝土隧道衬砌(以下简称受火构件)内钢筋骨架周边混凝土受火时温度场是否超过500℃为判别标准。

如上所述,便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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