活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱及加固方法
【专利摘要】本发明公开了一种活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱的方法，包括以下步骤：先对原混凝土柱的表面进行净除处理，使其混凝土结构层外露；再除杂，凿毛，直至露出新面且达至其骨料面；继续在柱表面定位放线，钻孔，然后配以植筋胶并在钻孔内植入剪切销钉，在放线处绑扎钢筋网，再涂刷界面剂，分层抹涂活性粉末纤维混凝土，各层的接茬部位错开，经压平、压光、养护后，完成对混凝土柱的加固。本发明得到的加固混凝土柱主要由原混凝土柱结构层和活性粉末纤维混凝土加固层组成，后者是以活性粉末纤维混凝土为基层材料、以钢筋网为增强材料，且由多层的单元加固结构层相互叠加而成。本发明具有截面尺寸变化小、耐久性好、使用寿命长、施工简便高效等优点。
【专利说明】活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱及加固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种加固结构及加固方法，尤其涉及一种混凝土加固柱及加固原混凝土柱的方法。
【背景技术】
[0002]由于自然灾害、房屋使用功能改变、设计施工及管理失误、环境腐蚀和损伤积累、老房屋达到设计使用年限等原因，建筑业正面临着如何对已有的建筑结构进行维护和改造加固的问题。现已存在的加大截面加固法、外包钢加固法、粘贴碳纤维加固法、粘钢加固法、钢筋网复合砂浆加固法等，在多年的工程实践中都体现出了各自的不足。如加大截面法对结构的外观和净空有一定影响；外包钢加固结构中节点区受力复杂，构造处理相当困难；粘贴碳纤维加固后的构件耐火性较差，需进行专门的防火处理；粘钢加固只适于承受静力作用，且处于正常湿度环境下的构件；钢筋网复合砂浆加固法对构件的承载力提高幅度有一定的局限；预应力加固法不宜用于处在高湿度环境下的混凝土结构或混凝土收缩徐变较大的混凝土结构的加固。
[0003]混凝土柱是以往建筑结构中最常用的建筑工程构件之一，需要特别提及的是，当因设计或施工不当、或者因使用功能发生改变等导致混凝土柱构件承载力不足，或者由于自然灾害、人为破坏、建筑材料老化等原因导致混凝土柱构件出现破损等情况时，对于混凝土柱的加固就显得尤其重要，然而现有的加固方法应用于混凝土柱的加固时，加固效果并不理想，即便加固效果可以接受且满足工程实践要求，但其加固成本、施工效率等其他方面却不尽如人意，这些技术问题在高强混凝土柱或抗震性要求较高的混凝土柱加固施工中，表现得更为突出。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种截面尺寸变化小、自重增加不大、抗震性好、耐久性好、承载力提高幅度大、维护费用低、使用寿命长、施工简便高效、可明显提高混凝土柱强度的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱，还相应提供一种构造处理简单、施工方便安全、加固效率高、不受作用荷载形式约束、质量更容易得到保证的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱的方法，包括以下步骤:
[0006]( I)柱构件表面处理:先对待加固原混凝土柱的表面进行净除处理，使原混凝土柱的混凝土结构层外露；再对外露的混凝土结构层进行除杂，并作凿毛处理，直至露出混凝土结构层新面且达至其骨料面(若有裂缝，需对裂缝进行相应处理);
[0007](2)固定增强材料:在经步骤(I)处理后的原混凝土柱表面设计绑扎钢筋处定位放线，在设计剪力件位置处钻孔，对该钻孔进行预处理，然后配以植筋胶并在钻孔内植入剪切销钉，同时在前述放线处绑扎钢筋网，得到固定有增强材料的混凝土柱加固中间体；[0008](3)分层抹涂基体材料:对步骤(2)后的混凝土柱加固中间体表面涂刷界面剂，为保证基体材料的密实度，然后分层抹涂活性粉末纤维混凝土，各层活性粉末纤维混凝土的接茬部位错开，经压平、压光、养护后，完成对混凝土柱的加固。
[0009]上述的加固方法中，优选的，所述步骤(3)中，分层抹涂活性粉末纤维混凝土是指至少涂抹三层；抹涂第一层时用活性粉末纤维混凝土将所述钢筋网与原混凝土柱表面的间隔空隙抹实，初凝后抹第二层；抹涂第二层时用活性粉末纤维混凝土将所述钢筋网全部覆盖，初凝后抹第三层；抹涂第三层时用活性粉末纤维混凝土抹涂至设计厚度。
[0010]上述的加固方法中，优选的，所述设计厚度为20mm?30mm。
[0011]上述的加固方法中，优选的，所述钢筋网与原混凝土柱表面的间隔中还设有砂浆垫块，所述砂浆垫块均匀分散在抹涂的第一层活性粉末纤维混凝土中。这不仅能够确保间隙处活性粉末纤维混凝土饱满，而且可以使钢筋网与原混凝土柱构件能够更好地粘结成整体。与此同时，钢筋网优选采用八字形绑扎方式。
[0012]上述的加固方法中，优选的，所述活性粉末纤维混凝土的组分配方为:
[0013]水泥:水:娃灰:石英粉:石英砂:减水剂=1:0.20?0.26:0.20?0.30:0.30:1.10?
1.30:0.018?0.025，其中的钢纤维体积掺量为1.0%?3.0%。该活性粉末纤维混凝土为本发明中自行配制，具有十分优异的性价比，且综合性能良好，特别适合于作为本发明中加固用的基体材料。
[0014]上述的加固方法中，优选的，所述步骤(3)中，除了采用分层抹涂活性粉末纤维混凝土，还采用分区格抹涂活性粉末纤维混凝土，分区格抹涂时采用挤压法施工，即先将活性粉末纤维混凝土填入某一个区格内，然后用力挤压，使其推入到钢筋网与原混凝土柱表面的间隙内，并流入相邻区格边缘，以此方式对各个区格进行挤压法施工，直至所有区格填满。
[0015]上述的加固方法中，优选的，在上述步骤(I)和步骤(2)之间增加除锈处理步骤，除锈方式为采用喷涂型阻锈剂进行处理。
[0016]上述的加固方法中，优选的，所述步骤(2)中，对该钻孔进行预处理是指:先用钢丝刷或硬质尼龙刷清刷钻孔孔壁，将孔周围灰尘清理干净，然后用压缩空气将孔内灰尘吹出，如此反复多次清空孔，清刷完毕后，用脱脂棉蘸丙酮，清刷钻孔孔洞内壁，使孔洞内最终达到清洁干燥，最后用加热棒对孔洞进行干燥处理。
[0017]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种采用上述方法加固后得到的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱，所述活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱主要由内部的原混凝土柱结构层和外围的活性粉末纤维混凝土加固层组成，所述原混凝土柱结构层为表面经过处理且露出新骨料面的原混凝土柱，所述活性粉末纤维混凝土加固层是以活性粉末纤维混凝土为基体材料、以钢筋网为增强材料；所述钢筋网紧邻原混凝土柱结构层的外表面绑扎固定；所述钢筋网通过剪切销钉与原混凝土柱结构层相连；所述原混凝土柱结构层和活性粉末纤维混凝土加固层之间涂刷有界面剂层，且活性粉末纤维混凝土加固层由多层的单元加固结构层相互叠加而成。
[0018]上述的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱中，优选的，所述活性粉末纤维混凝土加固层是由至少三层的单元加固结构层相互叠加而成，第一层单元加固结构层设于钢筋网与原混凝土柱结构层表面之间，第二层单元加固结构层位于第一层单元加固结构层外侧且刚好覆盖钢筋网，第三层单元加固结构层位于第二层单元加固结构层外侧。
[0019]上述本发明的技术方案主要基于以下技术思路:首先，以本发明独创的、具有高抗压强度、抗剪强度、高耐久性、高韧性、耐高温性、耐火性等特性的活性粉末纤维混凝土取代复合砂浆、钢板、混凝土等传统加固材料，作为本发明加固用基层材料，并在被加固的原混凝土柱构件表面绑扎钢筋网，以形成的钢筋网片作为增强材料，同时在原混凝土柱构件的表面涂刷界面剂，在表面进行植筋处理，使基层材料与原混凝土柱构件有效地粘结，待加固施工及养护完成后，使作为基层材料的活性粉末纤维混凝土、作为增强材料的钢筋网架与原混凝土柱构件很好地联接成一整体，共同承受荷载作用，以大大提高原混凝土柱构件的承载力及刚度。
[0020]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0021](I)本发明充分利用了活性粉末纤维混凝土所具备的自重相对较轻、高强、抗震性、抗韧性、耐久性好等优点，使其用于加固混凝土柱构件，在不过分增大混凝土柱加固截面尺寸的前提下，能较大幅度地提高原混凝土柱构件的承载力；
[0022](2)本发明的加固结构及加固方法对混凝土柱的自重增加不明显，且具有抗震性好、耐久性好等特点，这极大地减少(甚至免除)了后期的维护费用，延长了混凝土柱的使用寿命，因而具有很高的性能价格比；
[0023](3)本发明加固方法的构造处理简单，施工方便，加固效率高，质量更容易得到保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱的纵向剖视图。
[0025]图2为本发明活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱的横向剖视图。
[0026]图3为图1中A处的局部放大图。
[0027]图例说明:
[0028]1、原混凝土柱结构层；2、活性粉末纤维混凝土加固层；21、第一层单元加固结构层；22、第二层单元加固结构层；23、第三层单元加固结构层；3、钢筋网；4、界面剂层；5、剪切销钉。
【具体实施方式】
[0029]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0030]实施例:
[0031]某单位原有五层框架结构办公楼，总建筑面积4200m2，基础采用柱下独立基础，基础埋深2.2m,各层混凝土梁柱构件的设计强度等级均为C35，该办公楼建于2003年，现由于使用功能的需要，需对原结构增加两层。经加固计算，确定需对各层混凝土柱进行加固。
[0032]采用本发明的加固方法加固上述的混凝土柱可得到活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱，该加固方法具体包括以下步骤:
[0033](I)柱构件表面处理:先对待加固原混凝土柱的表面进行净除处理，清除待加固原混凝土柱构件表面的抹灰层,并清理剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,使原混凝土柱的混凝土结构层外露；再除去待加固混凝土柱构件表面浮浆、油污等杂质，并作凿毛处理，直至完全露出混凝土结构新面且达到骨料面；由于部分混凝土柱存在裂缝，对裂缝进行封闭灌浆处理，得到原混凝土柱结构层I ;当发现原混凝土柱构件的露筋部分已出现颗粒状或片状老锈，可先进行除锈处理；若原混凝土柱构件经钢筋检测后，认定处于有锈蚀可能的状态，但混凝土保护层尚未开裂时，可采用喷涂型阻锈剂进行处理；
[0034](2)固定增强材料:在经步骤(I)处理后的原混凝土柱结构层I表面设计绑扎钢筋处定位放线，在设计剪力件位置处钻孔，对该钻孔进行预处理，用钢丝刷或硬质尼龙刷清刷孔壁，将孔周围灰尘清理干净，然后用压缩空气将孔内灰尘吹出，如此反复三次清空钻孔，清刷完毕后，用脱脂棉蘸丙酮，清刷钻孔内壁，使钻孔洞内最终达到清洁干燥；如遇较潮湿的情况，可用加热棒进行干燥处理；对钻孔进行预处理后，配以植筋胶并在钻孔内植入剪切销钉5，同时在前述放线处绑扎钢筋网3 (50_X50mm)，得到固定有增强材料的混凝土柱加固中间体；
[0035](3)分层抹涂基体材料:对步骤(2)后的混凝土柱加固中间体表面涂刷界面剂(常规界面剂即可)，形成界面剂层4，然后分三层分区格抹涂活性粉末纤维混凝土，抹涂第一层时用活性粉末纤维混凝土将钢筋网3与原混凝土柱结构层I表面的间隔空隙抹实，初凝后抹第二层(钢筋网3与原混凝土柱表面的间隔中还设有砂浆垫块，砂浆垫块均匀分散在抹涂的第一层活性粉末纤维混凝土中，图中未示出砂浆垫块)；抹涂第二层时用活性粉末纤维混凝土将钢筋网4全部覆盖，初凝后抹第三层；抹涂第三层时用活性粉末纤维混凝土抹涂至设计厚度(25_);各层活性粉末纤维混凝土的接茬部位错开，要求压平粘牢，最后一层活性粉末纤维混凝土初凝后再压光两三遍，以增强密实度，最后进行养护，完成对混凝土柱的加固。抹涂各单层时，同时采用分区格抹涂挤压法施工，即先将活性粉末纤维混凝土填入该层的某一个区格内，然后用力挤压，使其推入到钢筋网与原混凝土柱表面的间隙内，并流入相邻区格边缘，以此方式对各个区格进行挤压法施工，直至该层的所有区格填满。
[0036]上述本实施例的加固方法中，选用的活性粉末纤维混凝土的组分配方为:
[0037]水泥:水:硅灰:石英粉:石英砂:减水剂=1:0.25:0.25:0.30:1.2:0.02，其中的钢纤维体积掺量为3.0%。
[0038]采用上述本实施例的加固方法加固后得到一种如图1、图2所示的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱，该活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱由内部的原混凝土柱结构层I和外围的活性粉末纤维混凝土加固层2组成。原混凝土柱结构层I为表面经过处理且露出新骨料面的原混凝土柱构件，活性粉末纤维混凝土加固层2是以活性粉末纤维混凝土为基体材料、以钢筋网3为增强材料；钢筋网3紧邻原混凝土柱结构层I的外表面绑扎固定；钢筋网3通过剪切销钉5与原混凝土柱结构层I相连；原混凝土柱结构层I和活性粉末纤维混凝土加固层2之间涂刷有界面剂层4。
[0039]本实施例中活性粉末纤维混凝土加固层2是由三层的单元加固结构层相互叠加而成。第一层单元加固结构层21设于钢筋网3与原混凝土柱结构层I表面之间，第二层单元加固结构层22位于第一层单元加固结构层21外侧且刚好覆盖钢筋网3，第三层单元加固结构层23位于第二层单元加固结构层22外侧。
[0040]本实施例的加固方法及得到的加固混凝土柱克服了现有加固方法的不足，在未显著增大待加固混凝土柱构件截面尺寸及自重的前提下，本实施例加固得到的混凝土柱具有优良的耐火性、高强高耐久性及降低后期维护成本等特点，并在提高混凝土柱构件承载力的同时，也提高了混凝土柱结构件的抗震抗冲击性。同时，本实施例的加固施工方法施工简单，效率高，质量容易保证。
【权利要求】
1.一种活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱的方法，包括以下步骤: (1)柱构件表面处理:先对待加固原混凝土柱的表面进行净除处理，使原混凝土柱的混凝土结构层外露；再对外露的混凝土结构层进行除杂，并作凿毛处理，直至露出混凝土结构层新面且达至其骨料面； (2)固定增强材料:在经步骤(1)处理后的原混凝土柱表面设计绑扎钢筋处定位放线，在设计剪力件位置处钻孔，对该钻孔进行预处理，然后配以植筋胶并在钻孔内植入剪切销钉，同时在前述放线处绑扎钢筋网，得到固定有增强材料的混凝土柱加固中间体； (3)分层抹涂基体材料:对步骤(2)后的混凝土柱加固中间体表面涂刷界面剂，采用分层抹涂活性粉末纤维混凝土，各层活性粉末纤维混凝土的接茬部位错开，经压平、压光、养护后，完成对混凝土柱的加固。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)中，分层抹涂活性粉末纤维混凝土是指至少涂抹三层；抹涂第一层时用活性粉末纤维混凝土将所述钢筋网与原混凝土柱表面的间隔空隙抹实，初凝后抹第二层；抹涂第二层时用活性粉末纤维混凝土将所述钢筋网全部覆盖，初凝后抹第三层；抹涂第三层时用活性粉末纤维混凝土抹涂至设计厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述钢筋网与原混凝土柱表面的间隔中还设有砂浆垫块，所述砂浆垫块均匀分散在抹涂的第一层活性粉末纤维混凝土中；所述设计厚度为20mm~30mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于:所述活性粉末纤维混凝土的组分配方为: 水泥:水:娃灰:石英粉:石英砂:减水剂=1:0.20~0.26:0.20~0.30:0.30:1.10~1.30:0.018~0.025，其中的钢纤维体积掺量为1.0%~3.0%。`
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)中，除了采用分层抹涂活性粉末纤维混凝土，还采用分区格抹涂活性粉末纤维混凝土，分区格抹涂时采用挤压法施工，即先将活性粉末纤维混凝土填入某一个区格内，然后用力挤压，使其推入到钢筋网与原混凝土柱表面的间隙内，并流入相邻区格边缘，以此方式对各个区格进行挤压法施工，直至所有区格填满。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于:在上述步骤(1)和步骤(2)之间增加除锈处理步骤，除锈方式为采用喷涂型阻锈剂进行处理。
7.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，对该钻孔进行预处理是指:先用钢丝刷或硬质尼龙刷清刷钻孔孔壁，将孔周围灰尘清理干净，然后用压缩空气将孔内灰尘吹出，如此反复多次清空孔，清刷完毕后，用脱脂棉蘸丙酮，清刷钻孔孔洞内壁，使孔洞内最终达到清洁干燥，最后用加热棒对孔洞进行干燥处理。
8.一种采用权利要求1~7中任一项所述方法加固后得到的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱，所述活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱主要由内部的原混凝土柱结构层和外围的活性粉末纤维混凝土加固层组成，所述原混凝土柱结构层为表面经过处理且露出新骨料面的原混凝土柱，所述活性粉末纤维混凝土加固层是以活性粉末纤维混凝土为基层材料、以钢筋网为增强材料；所述钢筋网紧邻原混凝土柱结构层的外表面绑扎固定；所述钢筋网通过剪切销钉与原混凝土柱结构层相连；所述原混凝土柱结构层和活性粉末纤维混凝土加固层之间涂刷有界面剂层，且活性粉末纤维混凝土加固层由多层的单元加固结构层相互叠加而成。
9.根据权利要求8所述的活性粉末纤维混凝土加固混凝土柱，其特征在于:所述活性粉末纤维混凝土加固层是由至少三层的单元加固结构 层相互叠加而成，第一层单元加固结构层设于钢筋网与原混凝土柱结构层表面之间，第二层单元加固结构层位于第一层单元加固结构层外侧且刚好覆盖钢筋网，第三层单元加固结构层位于第二层单元加固结构层外侧。
【文档编号】E04G23/02GK103590616SQ201310551677
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】卜良桃, 朱健, 黄政宇, 戴炜, 于丽, 陶剑剑, 汪文渊, 刘裔彬 申请人:湖南大兴加固改造工程有限公司