专利名称：一种针对老化混凝土结构物的维修加固方法和结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种针对老旧隧道衬砌、桥梁底板等老化混凝土结构物的加固方法，尤其涉及一种使用纤维增强复合材料(FRP)和聚合物水泥砂浆维修加固破损混凝土结构物的方法和结构。
背景技术：
近年来，在全国范围内，服务时间超过一定年限的隧道衬砌、桥梁底板、桥台、下水道等混凝土结构物，受到复杂应力、降雨、渗漏以及其他恶劣的环境湿度和温度场影响，普遍发生老化现象，如裂缝、表面剥落和钢筋外露等。对于产生裂缝的混凝土结构，将其废弃重新建设的话，成本较高。裂缝的产生影响了结构的完整性，如不及时处理，则可能引发重大事故。为了防止裂缝进一步扩展，维持隧道稳定，需要对其进行加固。由于破损混凝土自身还具有一定的强度，使用大规模锚杆、锚索或注浆修复时会严重破坏原有结构。如何在保持原有结构承载力的同时对混凝土结构进行加固处理，在国内、外都是一个难题。另外，普通方法加固正在运营的隧道时，存在施工机械复杂和建设周期长的问题，会严重影响正常交通。
发明内容
本发明的任务在于提供一种针对老化混凝土结构物的维修加固方法和结构。其技术解决方案是一种针对老化混凝土结构物的维修加固结构，其特征在于包括纤维增强复合材料(FRP)、聚合物水泥砂浆、底层粘结材料和固定连接件；所述纤维增强复合材料，通过固定连接件底层粘结材料固定在老化混凝土结构物待修复部位；所述聚合物水泥砂浆，一方面用于对待修复部位的破损区域进行初步填平，和/或对待修复部位的裂缝进行封堵，另一方面用于喷射在老化混凝土结构物表面，覆盖在纤维增强复合材料(FRP)上，将其和混凝土结构粘结成为一个整体，聚合物水泥砂浆本身对老化混凝土结构物具有支护作用。一种针对老化混凝土结构物的维修加固方法，包括以下步骤①对老化混凝土结构物待修复部位进行表面处理，将待修复部位的表面的杂物清除；杂物包括衬砌剥落部分和/或灰尘；②制备聚合物水泥砂浆，使用聚合物水泥砂浆从表面一侧对待修复部位的破损区域进行初步填平，和/或对修复部位的裂缝进行封堵；③准备纤维增强复合材料(FRP)和底层粘结材料，通过固定连接件和底层粘结材料将纤维增强复合材料(FRP)固定在待修复部位的表面上；④在步骤③的基础上，喷射聚合物水泥砂浆直至达到设计厚度；上述聚合物水泥砂浆是选用乳化粉状树脂、特种短纤维、细骨料和水混合制成，按重量份配比，其中固体材料(包括乳化粉状树脂、特种短纤维和细骨料)84份，水16份。上述纤维增强复合材料(FRP)的外形为带有矩形或方形空格的片状板材。
上述纤维增强复合材料(FRP)的厚度为2 8mm ;聚合物水泥砂浆的设计厚度为70 150mmo上述固定连接件可选用铆钉。本发明具有以下有益技术效果本发明利用聚合物水泥砂浆对无机材料良好的附着力，将纤维增强复合材料(FRP)与混凝土结构物粘结成为一个整体。FRP具有良好的抗拉性能，可有效减小衬砌表面拉应力，抑制裂缝的产生和扩展，特别是开放性裂缝。聚合物水泥砂浆本身具有较高的强度，对混凝土表面起到良好的维护作用，也可以为结构物提供一定的支护阻力。通过两者的结合使用，充分发挥出两种材料各自的优点，在对老旧混凝土结构物进行加固时能取得良好的支护效果。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明图I为本发明所述针对老化混凝土结构物的维修加固结构局部截面概要示意图。图例说明1_纤维增强复合材料(FRP)，2-聚合物水泥砂浆，3-固定连接件，4-底层粘结材料，5-待修复混凝土结构物，6-混凝土裂缝，7-混凝土破损区。
具体实施例方式一种针对老化混凝土结构物的维修加固方法和结构，具体包括以下步骤步骤1，对老化混凝土结构物5待修复部位进行表面处理，将待修复部位的表面的杂物清除；杂物包括衬砌剥落部分和/或灰尘。步骤2，制备聚合物水泥砂浆2，使用聚合物水泥砂浆2从表面一侧对待修复部位的破损区域7进行初步填平，和/或对修复部位的裂缝6进行封堵。步骤3，准备纤维增强复合材料(FRP) I和底层粘结材料4，通过固定连接件3和底层粘结材料4将纤维增强复合材料(FRP)I固定在待修复部位的表面上。步骤4，在步骤3的基础上，喷射聚合物水泥砂2浆直至达到设计厚度。上述聚合物水泥砂浆是选用乳化粉状树脂、特种短纤维、细骨料和水混合制成，按重量份配比，其中固体材料(包括乳化粉状树脂、特种短纤维、细骨料)84份，水16份。上述乳化粉状树脂可选用日本SUNMATE’ S公司的商品‘Sabul5’系列。对上述方式继续作出如下说明在对待修复部位进行表面处理过程中，将表面的衬砌剥落部分以及灰尘等杂物清除。通过在表面一侧喷射聚合物水泥砂浆对老化混凝土结构物的破损区域进行初步填平，并充填裂缝。然后通过铆钉将FRP固定在待修复部位的表面上。随后喷射底层粘结材料。最后喷射聚合物水泥砂浆达到设计厚度。上述纤维增强复合材料(FRP)的外形为带有矩形或方形空格的片状板材。FRP具有质量轻，强度高，便于切割和安装，具有非常优越的耐化学腐蚀的特点。厚度可以在2 8mm之间，根据实验测定，以4. 5mm为宜。它还具有耐老化特征，使用寿命在50年以上。其切割安装简便，无需动火及重型机械，仅需少量人工及电动工具，使得安装成本也大为降低，另外也加快了施工速度，减小了施工引起的干扰。通过铆钉将FRP固定在待修复部位，对原有结构的影响很小。另外，可设计性强，尺寸灵活多样，可根据现场需要加工成形。上述聚合物水泥砂浆，其特点包括混合施工简单、可操作性强、具有较高的抗裂性，对无机材料有着良好的附着力，并且具有良好的耐久性。喷射施工法厚度可根据具体情况适当选择，以70 150mm为宜。上述通过铆钉将纤维增强复合材料(FRP)固定在待修复部位，它的几何尺寸相对混凝土结构物来说很小，使用它对原有结构的影响很小，有利于维持原有结构的强度，其形状可根据具体情况适当选取。另外，应注意在施工时要确保混凝土结构物具有良好状态的表面，对于表面剥落 复效果。经试验FRP的弹性模量为I. 4 X 105N/mm2，抗拉强度为I. 4X 103N/mm2 (28天)，于聚合物水泥砂浆之间的平均粘结强度为2. 4N/mm2, FRP和聚合物水泥砂浆的粘结面的平均剪切刚度为 8. 0kN/mm2/m(28 天)。以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种针对老化混凝土结构物的维修加固结构，其特征在于包括纤维增强复合材料(FRP)、聚合物水泥砂浆、底层粘结材料和固定连接件；所述纤维增强复合材料，通过固定连接件底层粘结材料固定在老化混凝土结构物待修复部位；所述聚合物水泥砂浆，一方面用于对待修复部位的破损区域进行初歩填平，和/或对待修复部位的裂缝进行封堵，另一方面用于喷射在老化混凝土结构物表面，覆盖在纤维增强复合材料(FRP)上，将其和混凝土结构粘结成为ー个整体，聚合物水泥砂浆本身对老化混凝土结构物具有支护作用。
2.一种针对老化混凝土结构物的维修加固方法，其特征在于包括以下步骤 ①对老化混凝土结构物待修复部位进行表面处理，将待修复部位表面的杂物清除；杂物包括衬砌剥落部分和/或灰尘； ②制备聚合物水泥砂浆，使用聚合物水泥砂浆对待修复部位的破损区域进行初歩填平，和/或对修复部位的裂缝进行封堵； ③准备纤维增强复合材料(FRP)和底层粘结材料，通过固定连接件和底层粘结材料将纤维增强复合材料(FRP)固定在待修复部位的表面上； ④在步骤③的基础上，喷射聚合物水泥砂浆直至达到设计厚度； 上述聚合物水泥砂浆是选用乳化粉状树脂、特种短纤维、细骨料和水混合制成，按重量份配比，其中固体材料(包括乳化粉状树脂、特种短纤维、细骨料)84份，水16份。
3.根据权利要求2所述的ー种针对老化混凝土结构物的维修加固方法，其特征在于所述纤维增强复合材料(FRP)的外形为带有矩形或方形空格的片状板材。
4.根据权利要求2所述的ー种针对老化混凝土结构物的维修加固方法，其特征在于所述纤维增强复合材料(FRP)的厚度为2 8mm ;聚合物水泥砂浆的设计厚度为70 150mmo
5.根据权利要求2所述的ー种针对老化混凝土结构物的维修加固方法，其特征在于所述固定连接件可选用铆钉。
全文摘要
本发明公开了一种针对老化混凝土结构物的维修加固方法和结构，包括以下步骤①对老化混凝土结构物待修复部位进行表面处理，将待修复部位表面的杂物清除；②制备聚合物水泥砂浆，使用砂浆对待修复部位的破损区域和裂缝进行初步填平和进行封堵；③准备纤维增强复合材料(FRP)和底层粘结材料，通过固定连接件和底层粘结材料将纤维增强复合材料(FRP)固定在待修复部位的表面上；④最后喷射聚合物水泥砂浆直至达到设计厚度。本发明通过聚合物水泥砂浆和FRP的结合使用，充分发挥出两种材料各自的优点，在对老旧混凝土结构物进行加固时能取得良好的支护效果。
文档编号E21D11/10GK102677911SQ20121017558
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者吴学震, 李博, 王刚, 蒋宇静 申请人:山东科技大学