专利名称：一种加固混凝土构件的方法
—种加固混凝土构件的方法技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种加固混凝土构件的方法。
背景技术：
传统的碳纤维加固混凝土的方法多采用碳纤维布，碳纤维布均采用经、纬纺织工 艺，再进行涂胶，工艺繁杂，成本高，更值得重视的是碳纤维丝由于线径极短，在纺织过程中 经、纬碳纤维走向弯曲、折编，严重影响了碳纤维丝的抗拉强度。
碳纤维用于混凝土结构加固修复的传统技术，是利用浸溃树脂将碳纤维布沿受力 方向或垂直于受力方向粘贴在受损的混凝土构件上，使之与构件原有钢筋共同工作，从而 达到对混凝土构件的加固补强。加固后可增大结构抗拉及抗剪能力，有效地提高其强度、刚 度、抗裂性和延性，控制裂缝和挠度的继续发展。但是，碳纤维的价格受国际市场的干扰极 大，目前，碳纤维原丝的价格较两年前已翻番，使得其在我国土木工程中的应用受到极大的 制约。
玄武岩纤维是一种无机纤维材料，被誉为“21世纪的新材料”，是采用天然玄武岩 矿石熔融拉制而成的。其具有高强度、低密度、低导热率、良好的介电性和对腐蚀介质的化 学稳定性。目前国内开发的玄武岩纤维增强复合材料尚属于一种新的增强材料，虽然它的 极限强度不及碳纤维增强复合材料，但其在抗腐蚀、抗热等方面要高于碳纤维增强复合材 料，并且玄武岩纤维增强复合材料的延性要比碳纤维增强复合材料好很多。国内外对玄武 岩纤维在土木工程领域的应用研究还处于起步阶段，其性价比高，发展前景乐观，有望在土 木工程加固行业中取得良好的经济和社会效益。发明内容
发明的目的在于针对现有技术存在的问题而提供一种加固混凝土构件的方法，此 种加固方法工艺简单，效果明显，与目前已经推广使用的碳纤维加固混凝土构件技术相比， 具有显著的经济优势。
为实现上述目的，本发明的采用如下技术方案
一种加固混凝土构件的方法，包含步骤
I)用热塑性树脂对连续玄武岩纤维束进行涂覆，制得热塑性树脂基玄武岩纤维预 浸带；
2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，对该混凝土构件的表面进行处理，使 混凝土表面平整；
3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带 固定装置，然后将步骤(I)制备的热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加 热，固定在起始位直；
4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹胶粘剂；
5)将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力。预应力张拉到控制值后，将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；
6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；
7)用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向滚压挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴；在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；
8)待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后，拆除步骤(7)中的受压板材。
所述的步骤(I)中热塑性树脂选自聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂或聚砜树脂中的一种或多种；
所述的步骤(I)中制得热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带中玄武岩纤维的质量分数为50 60%，热塑性树脂的质量分数为40 50%。
所述的步骤⑴中的涂覆为双面涂覆。
所述的步骤(I)中预浸带厚度为O. 22 O. 28mm。
所述的步骤(2)中表面处理的步骤是对被粘贴混凝土表面用砂轮或角磨机打磨，以除去表面疏松层及油垢等杂质，直至完全露出新的混凝土界面，并用压缩空气将表面浮灰清除干净。玄武岩纤维预浸带转角粘贴时，转角处要进行倒角处理并打磨成圆弧状 (R ^ 20mm)。当混凝土表面存在裂缝时，应首先按设计要求对裂缝进行灌浆或封闭处理。待灌浆料达到一定强度后再进行上述操作。
所述的步骤(3)中固定预浸带的加热温度为160 240°C。
所述的步骤(3)中的固定装置包括底板和盖板，所述的底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对预浸带的夹持。
所述的步骤(4)中的胶粘剂为双组份改性环氧树脂胶粘剂，用量范围在200 400g/m2。
所述的步骤(5)的预应力的控制值为20 40KN。
所述的步骤(7)中压实操作的实施压力为10 20KN/m2。
所述的步骤(8)中的受压板材选自层叠在一起的层合板或泡沫板，其中泡沫板的外表面敷设有塑料离型膜，直接接触预浸带。
本发明的有益效果是
I.本发明采用的热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带，玄武岩纤维丝束单向排布，大大增强了玄武岩纤维复合材料的抗拉强度，热塑性树脂对玄武岩纤维的完全浸溃，有效改善了施工过程中由于弯折等原因对玄武岩纤维造成的性能损伤，起到了明显的保护效果。
2.本发明采用的热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带具有突出的抗疲劳能力以及自重轻、抗腐、强度高、柔韧性好等特点，适用于各种构件表面(梁、柱、通风筒、管道、墙体)， 本发明通过该方法加固混凝土构件，由于预浸带宽幅大，可设计性好，与传统碳纤维加固方法相比，工艺简单，省工省时，同时，大大节约了成本，并且，该预浸带可重复利用，可熔融回收处理，是一种绿色环保新材料。
图I为本发明的生产工艺流程示意图。
具体实施方式
施工准备对拟补强加固的混凝土构件表面及其处理方法、胶粘剂的涂覆、热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带的制备和粘贴、压实及养护的情况进行充分设计和研究，并对使用材料，工具做好准备工作。
混凝土固件的表面处理对被粘贴混凝土表面用砂轮或角磨机打磨，以除去表面疏松层及油垢等杂质，直至完全露出新的混凝土界面，并用压缩空气将表面浮灰清除干净。 玄武岩纤维预浸带转角粘贴时，转角处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R ^ 20mm)。当混凝土表面存在裂缝时，应首先按设计要求对裂缝进行灌浆或封闭处理。待灌浆料达到一定强度后再进行上述操作。
当混凝土表面凹凸不平时，应用找平胶将缺陷部位填补平整。待找平材料表面干燥后，再进行下一步工作。
涂刷胶粘剂胶粘剂配置好后，用滚筒刷均匀涂抹于混凝土表面。胶粘剂的作用是加强热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带与混凝土表面的粘接力。这对于加固效果的充分发挥是非常重要的。
预浸带粘贴将玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加热，固定在起始位置； 将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力。预应力张拉到控制值后，将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；粘贴玄武岩纤维预浸带时，用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向多次滚压以挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴。·
压实及保养在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后， 拆除受压板材。
实施例I
I)用改性聚丙烯对连续玄武岩纤维束进行涂覆，制得聚丙烯基玄武岩纤维预浸带，厚度为O. 28±0. 02mm，纤维的质量分数为50%，热塑性树脂的质量分数为50% ；
2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，对混凝土构件表面进行处理，使混凝土表面平整；
3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置，然后将玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加热，加热温度在170 180°C， 固定在起始位置，本实施例中的固定装置包括底板和盖板，所述底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对预浸带的夹持；
4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹双组份改性环氧树脂胶粘剂，用量为 300g/m2 ；
5)将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力。预应力张拉到控制值(> 20KN, ^ 40KN)后， 将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；
6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；
7)用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向滚压挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴；
8)在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；
9)待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后，拆除受压板材。
实施例2
1)用改性聚丙烯对连续玄武岩纤维束进行涂覆，制得聚丙烯基玄武岩纤维预浸带，厚度为O. 25±0. 02mm，纤维的质量分数为55%，热塑性树脂的质量分数为45% ；
2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，对混凝土构件表面进行处理，使混凝土表面平整；
3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置，然后将玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加热，加热温度在170 180°C， 固定在起始位置，本实施例中的固定装置包括底板和盖板，所述底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对预浸带的夹持；
4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹双组份改性环氧树脂胶粘剂，用量为 300g/m2 ；
5)将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力。预应力张拉到控制值(≥ 20KN, ≤ 40KN)后， 将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；
6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；
7)用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向滚压挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴；
8)在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；
9)待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后，拆除受压板材。
实施例3
1)用改性聚丙烯对连续玄武岩纤维束进行涂覆，制得聚丙烯基玄武岩纤维预浸带，厚度为O. 22±0. 02mm，纤维的质量分数为60%，热塑性树脂的质量分数为40% ；
2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，对混凝土构件表面进行处理，使混凝土表面平整；
3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置，然后将玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加热，加热温度在170 180°C， 固定在起始位置，本实施例中的固定装置包括底板和盖板，所述底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对预浸带的夹持；
4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹双组份改性环氧树脂胶粘剂，用量为 300g/m2 ；
5)将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力。预应力张拉到控制值(≥20KN, ≤ 40KN)后， 将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；
6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；
7)用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向滚压挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴；
8)在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；
9)待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后，拆除受压板材。
实施例4
I)用改性尼龙6对连续玄武岩纤维束进行涂覆，制得玄武岩纤维预浸带，厚度为O.30 ± O. 02mm，纤维的质量分数为55%，树脂的质量分数为45% ；
2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，对混凝土构件表面进行处理，使混凝土表面平整；
3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置，然后将玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加热，加热温度在220 230°C， 固定在起始位置，本实施例中的固定装置包括底板和盖板，所述底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对预浸带的夹持；
4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹双组份改性环氧树脂胶粘剂，用量为 400g/m2 ；
5)将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力。预应力张拉到控制值(> 20KN, ^ 40KN)后， 将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；
6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；
7)用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向滚压挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴；
8)在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；
9)待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后，拆除受压板材。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种加固混凝土构件的方法，其特征在于其包含以下步骤1)用热塑性树脂对连续玄武岩纤维束进行涂覆，制得热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带;2)确定需要加固的混凝土构件的表面区域，对该混凝土构件的表面进行处理，使混凝土表面平整；3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置，然后将步骤(I)制备的热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带的一端通过固定装置加热， 固定在起始位直；4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹胶粘剂；5)将玄武岩纤维预浸带的另一端与预浸带张拉装置连接，通过预浸带张拉装置夹紧玄武岩纤维预浸带进行张拉，施加预应力，预应力张拉到控制值后，将玄武岩纤维预浸带的另一端固定在终止位置；6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；7)用滚筒沿玄武岩纤维预浸带受力方向滚压挤出气泡，以使玄武岩纤维预浸带与混凝土表面紧密粘贴；在玄武岩纤维预浸带的外表面上铺设受压板材，通过下顶积压的方式对粘贴后的玄武岩纤维预浸带实施压实操作；8)待玄武岩纤维预浸带、胶粘剂完全固化后，拆除步骤(7)中的受压板材。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中热塑性树脂选自聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂或聚砜树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中制得的热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带中玄武岩纤维的质量分数为50 60%，热塑性树脂的质量分数为40 50%。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(I)中的涂覆为双面涂覆；或所述的步骤(I)中预浸带厚度为O. 22 O. 28_。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(2)中表面处理的步骤是对被粘贴混凝土表面用砂轮或角磨机打磨，直至完全露出新的混凝土界面，并用压缩空气将表面浮灰清除干净，对玄武岩纤维预浸带的转角进行倒角处理并打磨成圆弧状。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(3)中固定预浸带的加热温度为160 240°C ；或所述的步骤(3)中的固定装置包括底板和盖板，所述的底板通过锚栓固定在混凝土构件的表面，所述底板和盖板通过扣合后的螺栓固定实现对预浸带的夹持。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(4)中的胶粘剂为双组份改性环氧树脂胶粘剂，用量为200 400g/m2。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(5)的预应力的控制值为 20 40KN。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(J)中压实操作的实施压力为 10 20KN/m2。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的步骤(8)中的受压板材选自层叠在一起的层合板或泡沫板，其中泡沫板的外表面敷设有塑料离型膜，直接接 触预浸带。
全文摘要
本发明属于材料技术领域，涉及一种加固混凝土构件的方法，该方法包含以下步骤1)制备热塑性树脂基玄武岩纤维预浸带；2)对需要加固的混凝土构件表面进行处理；3)确定玄武岩纤维预浸带安装的起始位置和终止位置，并在起始位置预设预浸带固定装置，然后将步骤(1)制备的预浸带的一端固定在起始位置；4)在需要加固的混凝土构件的表面涂抹胶粘剂；5)安装预浸带张拉装置，固定预浸带的另一端；6)拆除预浸带张拉装置，剪断多余的玄武岩纤维预浸带；7)压实处理；8)固化，拆除受压板材。本发明粘贴效果好，避免了玄武岩纤维预浸带端部的剪切剥离破坏，能明显改善加固后混凝土结构的受力性能，具有显著的经济优势。
文档编号E04G23/02GK102979315SQ201110264120
公开日2013年3月20日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者冉廷宝 申请人:辽宁辽杰科技有限公司