一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，包括預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(1)、抗剪短切鋼纖維(2)、鋼纖維增強水泥基體(3)、普通水泥基體(4)；所述抗剪短切鋼纖維(2)垂直插在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(1)的網(wǎng)格孔洞中；所述鋼纖維增強水泥基體(3)澆筑在該復(fù)合板材板頂和板底保護層處；所述普通水泥基體(4)澆筑在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(1)各層之間；所述預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(1)為碳纖維編織網(wǎng)或玻璃纖維編織網(wǎng)。用該復(fù)合板材加固混凝土受彎構(gòu)件，有效地解決了體外粘貼FRP加固時纖維材料易受力剝離的問題。該復(fù)合板材具有延緩開裂、增大延性、充分發(fā)揮纖維材料高強特性的優(yōu)勢。
【專利說明】
一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)増強水泥基復(fù)合板材
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各類建筑物承受的荷載日益增大，再加上建筑物自身老化、各種自然災(zāi)害和人為損傷等原因，既有建筑不斷產(chǎn)生各種安全隱患。據(jù)保守估計，我國現(xiàn)有鋼筋混凝土建筑面積中，約40%以上需要分期分批地進行鑒定和加固，可見對建筑結(jié)構(gòu)進行補強加固必將成為建筑行業(yè)的一個重要分支。因此，開發(fā)研究可靠的建筑結(jié)構(gòu)的補強加固技術(shù)非常必要，具有重要的社會效益和巨大的經(jīng)濟效益。在目前眾多的建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中，體外粘貼FRP加固法以其獨特的優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用，這種加固方式的優(yōu)勢表現(xiàn)為:輕質(zhì)高強、加固后基本不增加原構(gòu)件的尺寸、耐腐蝕性能好等特點。但這種加固方式也存在不足之處，比如易受力剝離、加固效果與結(jié)構(gòu)膠的性能密切相關(guān)、直接暴露在空氣中其耐久性不能確保。
[0003]申請?zhí)枮?01310547509.3的專利申請公開了一種基于混凝土受彎構(gòu)件加固的復(fù)合板材:將纖維材料預(yù)張拉，在纖維材料上涂抹一定厚度的高強砂漿，形成復(fù)合板材，然后與被加固結(jié)構(gòu)粘貼。這種復(fù)合板材雖然可以克服因混凝土表面的不平整而導(dǎo)致纖維材料在結(jié)構(gòu)受力后產(chǎn)生的剝離破壞，但由于預(yù)應(yīng)力施加在板底纖維處，釋放預(yù)應(yīng)力后會造成復(fù)合板材向上拱曲變形，使該板上表面受拉產(chǎn)生裂紋，該板材也不易粘貼到混凝土表面上，增大了施工難度。
[0004]為了克服上述問題，急需開發(fā)一種新型的纖維材料與水泥基復(fù)合的加固板材?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0005]本實用新型的目的就是提供一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，通過將纖維編織網(wǎng)對稱施加預(yù)應(yīng)力布置在水泥基體中，并結(jié)合短切鋼纖維的“抗剪銷栓作用”、“橋聯(lián)作用”形成復(fù)合板材，然后與被加固構(gòu)件粘貼。從而有效解決纖維材料易發(fā)生剝離破壞的問題和預(yù)應(yīng)力施加不對稱造成的板面開裂問題。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，包括預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)、抗剪短切鋼纖維、鋼纖維增強水泥基體、普通水泥基體;參見圖1所示。
[0008]進一步的，抗剪短切鋼纖維垂直插在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)的網(wǎng)格孔洞中；鋼纖維增強水泥基體澆筑在該復(fù)合板材板頂和板底保護層處;普通水泥基體澆筑在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)各層之間;預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)為碳纖維編織網(wǎng)或玻璃纖維編織網(wǎng)。
[0009]進一步的，預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)沿厚度方向?qū)ΨQ鋪設(shè)在復(fù)合板材中，與板中面對稱的纖維編織網(wǎng)具有相同預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力值不低于纖維編織網(wǎng)極限強度的20%。
[0010]進一步的，鋼纖維增強水泥基體中鋼纖維的體積摻量控制在I%-1.5%。
[0011]進一步的，鋼纖維增強水泥基體和普通水泥基體中的砂子粒徑均不超過預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)較短網(wǎng)格尺寸的1/2。
[0012]本實用新型的工作機理簡述如下:
[0013]為了改善復(fù)合板材性能，進而提高加固效果，本實用新型采取如下方法:①纖維編織網(wǎng)對稱布置并施加預(yù)應(yīng)力，釋放預(yù)應(yīng)力時，板材受到均勻的預(yù)壓力，從而有效地提高板材的開裂荷載;②將抗剪短切鋼纖維垂直插在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)網(wǎng)格孔洞中，利用鋼纖維與纖維編織網(wǎng)之間的“抗剪銷栓作用”提高纖維編織網(wǎng)與水泥基體之間的粘結(jié)力，有利于兩者協(xié)同受力，從而有效地提高板材的極限承載能力，參見附圖2所示;③鋼纖維增強水泥基體利用鋼纖維在裂縫處的“橋聯(lián)作用”延緩裂縫的發(fā)展，減小裂縫寬度，增大延性，參見圖3所不O
[0014]本實用新型具有以下優(yōu)點:本實用新型復(fù)合板材能夠有效地延緩開裂、增大延性、充分發(fā)揮纖維材料的高強特性。采用該復(fù)合板材加固混凝土受彎構(gòu)件，能顯著提高構(gòu)件的承載力、整體剛度和耐久性，達到良好的加固效果。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本實用新型復(fù)合板材(布置三層纖維網(wǎng))的剖面示意圖。
[0016]附圖2為鋼纖維“抗剪銷栓作用”提高復(fù)合板材受力性能的原理圖。
[0017]附圖3為鋼纖維“橋聯(lián)作用”增大復(fù)合板材延性的示意圖。
[0018]附圖4為本實用新型實施例1的復(fù)合板材剖面示意圖。
[0019]附圖5為本實用新型實施例2的復(fù)合板材剖面示意圖。
[0020]圖中:1_預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)，2-抗剪短切鋼纖維，3-鋼纖維增強水泥基體，4-普通水泥基體。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步描述，并給出實施例。
[0022]如附圖1所示為一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其具體的實施步驟為:
[0023]I)將模具精確放平；
[0024]2)布置底層定位條，其厚度與板底保護層厚度一致；
[0025]3)制備鋼纖維增強水泥基體(3)，并將其澆筑在模板上，直至底層定位條上表面處，作為板底保護層;鋼纖維增強水泥基體(3)的制備方法為:按配比在攪拌機內(nèi)放入水泥、粉煤灰、硅灰、砂子、鋼纖維慢攪I分鐘，然后加入水、減水劑繼續(xù)慢攪4分鐘；
[0026]4)布置各層纖維編織網(wǎng):將底層纖維編織網(wǎng)放置在底層定位條之上，在各層纖維編織網(wǎng)之間布置新的定位條，使纖維編織網(wǎng)沿板材厚度方向?qū)ΨQ布置；
[0027]5)將各層纖維編織網(wǎng)固定、繃緊并施加預(yù)應(yīng)力；
[0028]6)制備普通水泥基體(4)，并將其澆筑在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)之上，輕微振搗保證水泥基體充分滲入到纖維編織網(wǎng)各層之間，將普通水泥基體澆筑至頂層纖維編織網(wǎng)處；普通水泥基體(4)的制備方法為:按配比在攪拌機內(nèi)放入水泥、粉煤灰、硅灰、砂子慢攪I分鐘，然后加入水、減水劑繼續(xù)慢攪4分鐘；
[0029]7)將抗剪短切鋼纖維(2)垂直插入到預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)的網(wǎng)格孔洞中；
[0030]8)布置頂層定位條，其厚度與板頂保護層厚度一致；
[0031]9)在頂層纖維編織網(wǎng)之上澆筑鋼纖維增強水泥基體(3)，直至頂層定位條上表面處，作為板頂保護層；
[0032]10)將已澆筑基體輕微振搗并抹平表面；
[0033]11)待水泥基體抗壓強度達到標準值的70%后釋放預(yù)應(yīng)力，拆模并進行適當(dāng)養(yǎng)護。
[0034]實施例1
[0035]如附圖4所示，一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其具體的實施步驟為:
[0036]I)將模具精確放平，模具尺寸為2100mmX150mmX25mm(長X寬X高)；
[0037]2)布置5mm厚底層定位條；
[0038]3)制備鋼纖維增強水泥基體(3)，并將其澆筑在模板上5mm厚，作為板底保護層;鋼纖維增強水泥基體(3)的配合比為:52.5硅酸鹽水泥800kg/m3，超細粉煤灰100kg/m3，硅灰100kg/m3，粒徑0-0.6mm的娃砂800kg/m3，粒徑0.6-1.2mm的娃砂400kg/m3，鋼纖維85kg/m3，水286kg/m3，減水劑2.0kg/m3;鋼纖維增強水泥基體(3)的制備方法為:按配比在攪拌機內(nèi)放入水泥、粉煤灰、硅灰、砂子、鋼纖維慢攪I分鐘，然后加入水、減水劑繼續(xù)慢攪4分鐘；
[0039]4)將纖維編織網(wǎng)放置在底層定位條之上;纖維編織網(wǎng)采用網(wǎng)格尺寸為5mmX 5mm的碳纖維編織網(wǎng)，纖維網(wǎng)經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸漬處理且徹底干燥后使用，經(jīng)表面處理的碳纖維的極限強度為0.5kN/根；
[0040]5)將纖維編織網(wǎng)固定、繃緊并施加3kN的預(yù)張力；
[0041]6)將抗剪短切鋼纖維(2)垂直插入到預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)的網(wǎng)格孔洞中；
[0042]7)在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)之上布置5mm厚頂層定位條；
[0043]8)在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)之上澆筑5mm厚鋼纖維增強水泥基體(3)，作為板頂保護層；
[0044]9)將已澆筑基體輕微振搗并抹平表面；
[0045]10)3天后釋放預(yù)應(yīng)力，拆模并進行適當(dāng)養(yǎng)護。
[0046]實施例2
[0047]如附圖5所示，一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其具體的實施步驟為:
[0048]I)將模具精確放平，模具尺寸為2100mmX150mmX25mm(長X寬X高)；
[0049]2)布置3mm厚底層定位條；
[0050]3)制備鋼纖維增強水泥基體(3)，并將其澆筑在模板上3mm厚，作為板底保護層;鋼纖維增強水泥基體(3)的配合比為:52.5硅酸鹽水泥800kg/m3，超細粉煤灰100kg/m3，硅灰100kg/m3，粒徑0-0.6mm的娃砂800kg/m3，粒徑0.6-1.2mm的娃砂400kg/m3，鋼纖維85kg/m3，水286kg/m3，減水劑2.0kg/m3;鋼纖維增強水泥基體(3)的制備方法為:按配比在攪拌機內(nèi)放入水泥、粉煤灰、硅灰、砂子、鋼纖維慢攪I分鐘，然后加入水、減水劑繼續(xù)慢攪4分鐘；
[0051]4)將第一層纖維編織網(wǎng)放置在底層定位條之上，在第一、第二層纖維編織網(wǎng)之間布置3mm厚定位條;兩層纖維編織網(wǎng)均采用網(wǎng)格尺寸為5mmX5mm的碳纖維編織網(wǎng)，纖維網(wǎng)經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸漬處理且徹底干燥后使用，經(jīng)表面處理的碳纖維的極限強度為0.5kN/根；
[0052]5)將兩層碳纖維編織網(wǎng)固定、繃緊并施加6kN的預(yù)張力；
[0053]6)制備普通水泥基體(4)，并將其澆筑在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)之上，輕微振搗保證水泥基體充分滲入到兩層纖維編織網(wǎng)之間，普通水泥基體澆筑至第二層纖維編織網(wǎng)處；普通水泥基體(4)的配合比為:52.5硅酸鹽水泥800kg/m3，超細粉煤灰100kg/m3，硅灰I OOkg/m3，粒徑0-0.6mm的娃砂800kg/m3，粒徑0.6-1.2mm的娃砂400kg/m3，水286kg/m3，減水劑2.0kg/m3;普通水泥基體(4)的制備方法為:按配比在攪拌機內(nèi)放入水泥、粉煤灰、硅灰、砂子慢攪I分鐘，然后加入水、減水劑繼續(xù)慢攪4分鐘；
[0054]7)將抗剪短切鋼纖維(2)垂直插入到預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)的網(wǎng)格孔洞中；
[0055]8)在第二層纖維編織網(wǎng)之上布置3mm厚頂層定位條；
[0056]9)在第二層纖維編織網(wǎng)之上澆筑3mm厚鋼纖維增強水泥基體(3)，作為板頂保護層；
[0057]10)將已澆筑基體輕微振搗并抹平表面。
[0058]11) 3天后釋放預(yù)應(yīng)力，拆模并進行適當(dāng)養(yǎng)護。
【主權(quán)項】
1.一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其特征在于，包括預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)、抗剪短切鋼纖維(2)、鋼纖維增強水泥基體(3)、普通水泥基體(4);所述抗剪短切鋼纖維(2)垂直插在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)的網(wǎng)格孔洞中；所述鋼纖維增強水泥基體(3)澆筑在該復(fù)合板材板頂和板底保護層處;所述普通水泥基體(4)澆筑在預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)各層之間；所述預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)為碳纖維編織網(wǎng)或玻璃纖維編織網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)沿厚度方向?qū)ΨQ鋪設(shè)在復(fù)合板材中，與板中面對稱的纖維編織網(wǎng)具有相同預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力值不低于纖維編織網(wǎng)極限強度的20%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其特征在于，所述鋼纖維增強水泥基體(3)中鋼纖維的體積摻量控制在I % -1.5 %。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土受彎構(gòu)件加固的纖維編織網(wǎng)增強水泥基復(fù)合板材，其特征在于，所述鋼纖維增強水泥基體(3)和普通水泥基體(4)中的砂子粒徑均不超過預(yù)應(yīng)力纖維編織網(wǎng)(I)較短網(wǎng)格尺寸的1/2。
【文檔編號】E04G23/02GK205577464SQ201620339622
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】周芬, 劉玲玲, 杜運興
【申請人】湖南大學(xué)