混凝土加固方法技术

本发明专利技术披露一种加固混凝土结构的方法，其包括：将一定量的加固材料附着在混凝土或砖石建筑的基材上；将至少一个盖板附着在基材上加固材料的顶部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术描述了加固混凝土结构的改进方法。更具体地说，本 专利技术描述了一种通过将外部结合FRP (纤维加固塑料)构造与在混凝 土结构上的盖板的机械紧固件结合来加固混凝土结构的方法。
技术介绍
人们需要一种用于增加使用中的混凝土结构的剪切和抗弯 强度的可靠机械。在老化建筑、存在繁重交通压力的高速路、铁路桥 梁和其它与运输相关的结构中尤其存在这种需要。将FRP片、板层或条带粘贴到混凝土上是用来增强混凝土 结构强度的最普通以及有效的方法(这通常是指外部结合FRP，或 EB-FRP)。使用这种方法，FRP材料的强度通过粘贴结合被转移到混 凝土构件中，然而在FRP和混凝土之间的表面粘贴形成的相对弱的接 触面限制了该方法的效果。因此，拉伸破坏(tension failure)通常是由 于FRP材料从混凝土基材过早、突然脆性断裂造成的(除非使用少量 的FRP)。机械紧固是将加固材料结合到混凝土结构的另 一技术。机械 紧固依靠粘贴上结合材料来承受结构面所传递来的剪力，例如在钢板 中，将导致在钢板中的拉力的接触面剪力通过固定到混凝土中穿过板 孔的螺栓传递到混凝土基材中。然而，机械紧固不能简单的与FRP材料一同使用，这是因为FRP 不具有足够的承载力。机械固定通常会刺穿FRP片而导致FRP片在负 载下的纵向断裂。本专利技术的目的在于提供一种使用纤维加固塑料加固混凝土 结构的改进或替代方法。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，概括描述了一种加固混凝土结构的方法，其包括将一定量的加固材料附着在混凝土或砖石建筑的基材上；以及 将至少一个盖板附着在基材上的加固材料的顶部。 在优选实例中，将一个以上的盖板附着在混凝土基材的外表 面上。将加固材料附着在混凝土基材上所使用的粘合剂最好为环 氧树脂。在优选实例中，盖板为金属盖板，优先选用钢盖板。 加固材料的平面最好和至少一个盖板的平面平行，或基本平行。在特定优选实施例中，至少一个盖板被固定到基材中。每个 盖板最好都被钉入，或以其它方式固定到基材上。在优选实施例中， 每个盖板通过两个或更多穿钉被固定到基材上。可以在附着一个或多 个盖板之前在基材上钻孔；或者穿钉可以在没有事先钻孔的情况下被 压入基材(例如使用RamsetTM枪)。优先选用混凝土钉。在本专利技术的第二方面中，概括的描述了一种加固混凝土结构 的方法，其包括将一定量的加固材料附着在基材上；以及 以机械方式将加固材料的结合强度附加到基材上。 根据本专利技术任一方面，加固材料是被粘帖附着到基材材料上的。根据本专利技术的任一方面，基材材料最好为混凝土。 根据本专利技术任一方面，盖板是通过机械连接附着到基材上。附图说明图1是粘接到混凝土梁底部的纤维加固塑料脱离的照片。 图2A是本专利技术的加固紧固件(盖板)的优选实施例的照片。图2B显示了根据本专利技术的优选实施例附着到混凝土结构的多个盖板。在盖板下的暗色部分是FRP片。图3显示了根据本专利技术所制作的，用于检验破坏强度的混凝土结构。图4是采用不同方式加固的混凝土梁的破坏荷载对比图。 "HB-FRP"(混合粘结FRP)表示根据本专利技术的方法加固混凝土结 构，"EB-FRP"表示使用通常的外贴FRP技术加固混凝土结构。图5是在负载试验后混凝土结构断裂的照片。可以看出在2 层和4层试验中HB—FRP条带自身断裂。图6是在负载试验后混凝土结构断裂的照片。可以看出6层 条带断裂是由于HB-FRP条带的脱离，而不是FRP条带的断裂。图7是在负载试验中断裂后，传统机械紧固件的照片。可以 看出加固钢板上的螺栓承受力导致了紧固件的变形。图8是在负载试验中断裂后，本专利技术的实例照片。紧固件自 身未变形，表明是由少量或没有固定的FRP条带所造成的。图9是本专利技术系统的说明图。图IO是在负载试验中断裂后，本专利技术的实例照片。实施方式本专利技术涉及增强FRP条带或板(或其它加固材料的条带或 板)与混凝土基材(或砖石建筑或其它合适基材)接触面的结合。本 专利技术将外部结合FRP (EB-FRP)与在传统机械紧固FRP (MF-FRP) 基础上的变化结合。在FRP中不需具有承压力(bearingresistance)， 并且本专利技术可与可商业购买的FRP条带、板、板层或片一起使用。工艺包括两个主要步骤。第一步骤包括将FRP粘贴在混凝 土基材的表面。虽然FRP可以直接附着到混凝土结构的表面，但是也 可以使用近表面安装将FRP附着到混凝土结构(近表面安装包括在混 凝土结构中切割凹槽，并且将FRP镶嵌在凹槽中)。技师清楚何种粘合剂适合与特定FRP或其它加固材料一起 使用，但是通常使用的用于将FRP结合到混凝土的粘合剂是环氧粘合 剂。合适的可替换粘合剂是乙烯基粘合剂、聚酯和其它类似化合物。第二步骤包括使用预留的空间将机械紧固件沿着混凝土结 构附着。在特定的优选实例中，如图2A所示的机械紧固件由金属覆盖 板组成，该覆盖板使得每个板沿着加固条带或板条的线附着到混凝土结构上，而不是旋转卯度(在图2B)中最佳示出)。每个盖板最好 位于加固条带的顶部。对于覆盖较宽表面积的宽加固片或板，需要沿 着拉力方向的数排盖板。外部结合加固技术(EB-FRP)具有普遍遇到的问题，诸如 过早的脱离，导致不能调动FRP材料的全部抗拉强度。这导致了 EB-FRP不具有理想的加固能力。另外，不带有机械紧固的EB-FRP系 统容易受到恶意破坏行为的影响。本专利技术用于加固混凝土结构的结构翻新、加固和维修。所述 方法能够调动FRP材料的全部抗拉强度。由于优选的机械紧固件是用 两个普通混凝土钉(或其它螺栓)附着到混凝土结构上的相对薄的钢 板，实施新申请的方法的附加费用较低。下面是几个本专利技术的工作实例。这些实例是想向业内读者示范如何有效实施本专利技术的方法，并不意味着用任何方式限制本专利技术的范围。其中描述了特定的技术特征，本申请也包括那些不特别指出的 (但是对本领域普通技术人员显而易见的)等效物。实例参见图3，在下面的试验中使用Mbrace片系统，该系统包 括CFRP (碳化FRP)片和由MBT (新加坡)Pte公司制造的两部分饱 和剂。Mbrace CF130W CFRP纤维片单向具有0.165mm的极小厚度。 通过将Mbrace饱和剂A和B部分以体积比3: 1混合制备注入树脂。 通过传统的EB-FRP方法首先将CFRP片附着到混凝土结构。在该特定试验中，所用的机械紧固件是具有30mm乘70mm 尺寸的3mm厚钢板。为了安装盖板，在混凝土结构中的FRP条带旁为每个盖板 钻两个小洞，该洞恰好足够大以稳固地容纳混凝土钉。盖板沿着FRP 条带的长度隔开约100mm。图2B中显示了在安装FRP和盖板后的试 验混凝土结构。样本使用如图3所示的设置进行试验以研究本申请系 统的有效性。测量本申请紧固系统的效果，结果在图4中显示。在图4中 最低的曲线显示了由传统的EB-FRP方法，通2层0.165mm厚的CFRP建材加固的梁的反应。EB-FRP系统将梁强度从约8kN的未加固强度提 高到17kN。如图1所示，梁的断裂发生在当FRP条带从梁的底部脱离 时。这表明结合强度小于2层CFRP条带的抗拉断裂强度。图4中是本专利技术申请系统，分别使用2、 4和6层CFRP建 材加固的梁的其它三个反应。用2和4层CFRP的梁都由于CFRP条 带的断裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加固混凝土结构的方法，其包括：　　　　将一定量的加固材料附着在混凝土或砖石建筑的基材上；以及　　　　将至少一个盖板附着在基材上加固材料的顶部。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇飞，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]