一种基于混凝土受弯构件加固的复合板材的制作方法
【专利摘要】本发明涉及建筑结构加固【技术领域】，这种基于混凝土受弯构件加固的复合板材是由两部分构成，一部分为高强砂浆，一部分为预应力纤维材料。纤维材料包括碳纤维片材、玻璃纤维片材等。高强砂浆通过一定数量、特殊形状的钢纤维与纤维材料连接，保证纤维材料和高强砂浆的有效粘结形成新型复合板材。该复合板材可以有效的克服因混凝土表面的不平整而导致纤维材料在结构受力后产生的剥离破坏，因而可以大幅度提高纤维的强度利用率，提高加固效果。
【专利说明】—种基于混凝土受弯构件加固的复合板材
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑结构加固【技术领域】，特别是涉及一种基于混凝土受弯构件加固的复合板材。
【背景技术】
[0002]我国建国超过60周年，大量的建筑已超过设计基准期，这些建筑结构、桥梁已经存在着安全隐患；另外，即便是没有达到设计基准期的建筑结构、桥梁，由于我国经济的发展，旧建筑、桥梁所承受的荷载日益增大，也同样造成了建筑结构、桥梁的损伤；加之大量的自然灾害也会造成大量建筑结构、桥梁不同程度的损坏。因而，对这些结构进行加固，恢复其必要的可靠度成为了土木工程领域一项重要的工作。在目前众多结构加固技术中，近年来出现的纤维材料加固技术以其独特的优势得到了广泛的应用，这种加固方式的优势表现为:加固材料重量轻、加固后的结构刚度和强度高、抗腐蚀性高等特点。然而这种技术也存在先天的缺陷，粘贴纤维材料的混凝土表面并非平整，所涂的胶层厚度通常较难保证。在这种情况下，当加固的构件继续承受荷载时往往出现纤维材料的剥离破坏，产生剥离破坏时纤维材料上的应力通常处于较低水平，也就是说纤维材料的强度没有充分得到利用。从而导致这种加固的效果大打折扣。为了克服剥离破坏的问题，通常在粘贴纤维材料前对纤维材料进行预应力张拉，由于纤维的抗剪强度非常低的特点，张拉、锚固纤维材料是非常困难的，相应的施工工艺非常复杂。为了能够充分的利用纤维材料的强度，并简化施工工艺，急需开发一种基于纤维材料的复合加固板材。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题是传统混凝土受弯构件加固中纤维材料容易发生剥离破坏的问题。通过将纤维材料张拉并与高强砂浆复合形成复合板材，然后与被加固结构粘贴。从而解决纤维材料发生剥离破坏的问题。提高被加固结构承载的能力，即结构具有足够的可靠度满足结构的功能要求。
[0004]本发明是一种新型的混凝土受弯构件加固板材，该材料是由预张拉后的纤维材料与高强砂浆复合形成的加固板材。参见图1所示。
[0005]纤维材料(碳纤维片材、玻璃纤维片材等)通过机具进行预张拉，纤维材料上的预应力值控制在10MPa-40MPa，使纤维材料能够在预拉应力的作用下保证其平整度。因预应力值处于较低水平，对张拉施工工艺要求不高，无需复杂的张拉机具。参见图1所示。
[0006]在处于张拉状态的纤维材料上涂加固有机胶，确保加固有机胶能够充分的深入纤维。
[0007]在加固有机胶初凝前，在纤维材料上布置特制形状的钢纤维，如图2所示，保证钢纤维与纤维材料粘结后，每个钢纤维的竖向高度不低于10mm，不高于高强砂浆的高度，然后在纤维材料表面均匀的撒满经过清洗干燥的绿豆砂(4?6mm的粗砂粒或小石子)。并保证这一操作也在加固有机胶初凝前完成，如图3所示。[0008]在加固有机胶终凝后。在绿豆砂上面抹上高强砂浆，高强砂浆的强度不低于M30，厚度在20mm?30mm之间，。
[0009]高强砂浆达到设计强度的70%时，撤去纤维材料上的预拉力，并对形成的复合板材尺寸进行修正。
[0010]本发明的工作机理简述如下:
[0011]纤维材料在混凝土受弯构件上发生剥离破坏的主要原因是受弯构件表面的不平整。为了解决这个问题，就要求纤维材料始终处于平直状态，为了达到该目的，在该加固复合板材的制作过程中始终对纤维材料施加预拉力，使其处于平直状态。对纤维材料所施加的预拉力不能过大，否则会在形成的复合板材上产生变形，纤维材料上的预拉应力应控制在10MPa-40MPa。因其预应力值较低，张拉要求不高，所以无需复杂的张拉机具和张拉工艺。为了保证高强砂浆与纤维材料的有效粘结，在纤维材料上粘贴一定形状的钢纤维(如图3所示)及绿豆砂。其中，绿豆砂的作用是增加纤维材料与与高强砂浆的粘结。钢纤维的作用有两个方面，一、由于钢纤维的特殊形状，一部分可以粘结在纤维材料上，另一部分可以锚固于砂浆，从而增加了纤维材料与高强砂浆之间的连接，保证两种材料共同工作；二、在高强砂浆中的钢纤维部分可以有效的阻止了基体砂浆材料内部微裂缝的产生及扩展，增强了高强砂浆的抗拉、抗弯、抗冲击和抗疲劳的性能，从而提高了高强砂浆的强度和延性，保证了纤维材料可以更充分的发挥自身的抗拉强度。
【专利附图】
【附图说明】:
[0012]附图1本发明复合板材的正立面图及侧立面图。
[0013]附图2钢纤维及绿豆砂在纤维材料上的粘结情况俯视图。
[0014]附图3钢纤维及绿豆砂在纤维材料上的粘结情况右视图。
[0015]附图4钢纤维及绿豆砂在纤维材料上的粘结情况正视图。
[0016]附图5第I种钢纤维形状示意图。
[0017]附图6第2种钢纤维形状示意图。
[0018]图中:1-高强度砂浆，2-纤维材料，3-第一种钢纤维，4-第二种钢纤维，5-绿豆砂【具体实施方式】:
[0019]下面结合【具体实施方式】及附图，对本发明做进一步的详细说明。
[0020]第一步对纤维材料施加预应力，将纤维材料的两端锚固在张拉器具上，进行张拉并保证纤维材料表面平直，等到达到预应力控制值之后停止张拉并保持预应力。
[0021]第二步张拉之后在纤维材料下部垫上光滑度较高的PVC模板，然后在纤维上涂刷加固有机胶，胶初凝之前粘贴一定数量的特殊形状的钢纤维、绿豆砂。
[0022]第三步结构胶终凝之后，在绿豆砂上面抹上厚度为20mm-30mm的高强砂浆，并进行养护。
[0023]第四步等到高强砂浆达到设计强度的70%时，撤去纤维材料上的预应力，检查纤维是否平整，并对形成的复合板材的尺寸进行修正。
【权利要求】
1.一种基于混凝土受弯构件的加固复合板材，其特征在于:所述加固复合板材由高强度砂浆和纤维材料构成,所述纤维材料包括碳纤维片材、玻璃纤维片材等。两种材料之间通过加固有机胶、绿豆砂和钢纤维连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于混凝土受弯构件的加固复合板材，其特征在于:高强度砂浆的砂浆强度不低于M30。
3.根据权利要求1所述的一种基于混凝土受弯构件的加固复合板材，其特征在于:在制造过程中纤维材料始终处于预张拉状态，纤维材料上的预拉应力应控制在10MPa-40MPa。
4.根据权利要求1所述的一种基于混凝土受弯构件的加固复合板材，其特征在于:粘贴在纤维材料上的钢纤维高度不低于10mm，也就是锚固于高强砂浆的钢纤维长度不低于IOmm0
5.根据权利要求1所述的一种基于混凝土受弯构件的加固复合板材，其特征在于:在纤维材料上粘贴钢纤维后，粘贴绿豆砂，这一过程保证加固有机胶胶处于初凝之前。
6.根据权利要求1所述的一种基于混凝土受弯构件的加固复合板材，其特征在于:对纤维材料进行预张拉后，在其下部垫上光滑度高的PVC模板；防止在纤维材料上抹砂浆的时候造成该纤维材料发生弯曲。
【文档编号】E04G23/02GK103541559SQ201310547509
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】杜运兴, 侯春旭 申请人:湖南大学