CN109057395B - 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺 - Google Patents

用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN109057395B
CN109057395B CN201811127451.6A CN201811127451A CN109057395B CN 109057395 B CN109057395 B CN 109057395B CN 201811127451 A CN201811127451 A CN 201811127451A CN 109057395 B CN109057395 B CN 109057395B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber cloth
layer
steel
pipe
steel ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811127451.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109057395A (zh
Inventor
黄辉
贾彬
路四方
周浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201811127451.6A priority Critical patent/CN109057395B/zh
Publication of CN109057395A publication Critical patent/CN109057395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109057395B publication Critical patent/CN109057395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/10—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/10—Ducts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于压力钢管预应力加固的FRP‑膨胀ECC复合管及其施工工艺，其设置在缺陷钢管的外表面，包括：膨胀ECC层，其包裹在缺陷钢管的外表面；纤维布层，其包裹在膨胀ECC层的外表面；具有锥形外表面的钢圈Ⅰ，其分别套设在缺陷钢管的两端且位于纤维布层与缺陷钢管的之间；纤维布层的端部内表面套设在钢圈Ⅰ上；钢圈Ⅱ，其套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；其中，位于缺陷钢管一端的钢圈Ⅰ的上端设置有轴向的上部预留孔，位于缺陷钢管另一端的钢圈Ⅰ的下端设置有轴向的下部预留孔。本发明解决了缺陷钢管在使用过程中由于腐蚀造成缺陷，而实际应用时又需要修复加固的问题。

Description

用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管及其施工工艺
技术领域
本发明属于土木工程FRP纤维布领域，特别是涉及一种用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管及其施工工艺。
背景技术
纤维增强复合材料(FRP)具有抗拉强度高、质轻、耐腐蚀、热膨胀系数与混凝土接近等优点，自问世以来在土木工程领域得到了广泛的认同和应用，并逐渐成为该领域的研究热点。纤维布具有强度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固构件自重及截面尺寸，碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料，可构成完整的性能卓越的碳纤维布片材增强体系。由于空气中含有水空气和二氧化碳与铁接触会产生化学反应，并且普通铁中含有碳，碳元素和铁在水和空气中的二氧化碳的溶液中在铁的表面形成无数个原电池，加快了钢管的腐蚀，如果钢管埋在地下，土中的化学元素也会加快钢管的腐蚀，因此钢管在使用中将不可避免地遇到腐蚀需要加固的问题。对于钢管传统的修复方法如：焊接、替换对管道的正常使用会带来很大的影响。因此钢管在由于腐蚀需要进行加固时存在瓶颈，需要一种用于修复加固钢管的装置来进一步发挥钢管的价值。开发出安全、经济、实用的修复加固体系是研究钢管加固修复的前提条件，是将钢管加固预应力锚具推向市场、应用到实际结构的关键之一。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其设置在缺陷钢管的外表面，包括：
膨胀ECC层，其包裹在缺陷钢管的外表面；
纤维布层，其包裹在膨胀ECC层的外表面；
具有锥形外表面的钢圈Ⅰ，其分别套设在缺陷钢管的两端且位于纤维布层与缺陷钢管的之间；纤维布层的端部内表面套设在钢圈Ⅰ上；
钢圈Ⅱ，其套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；
其中，位于缺陷钢管一端的钢圈Ⅰ的上端设置有轴向的上部预留孔，位于缺陷钢管另一端的钢圈Ⅰ的下端设置有轴向的下部预留孔。
优选的是，所述纤维布层为双向碳纤维布层、芳纶纤维布层、高强玻璃纤维布层、玄武岩纤维布层中的任意一种。
优选的是，所述纤维布层为多层纤维布，所述多层纤维布是纤维布经过多次缠绕形成的；所述多层纤维布的各层纤维布之间涂覆环氧树脂胶，并将纤维布完全浸透。
优选的是，所述双向碳纤维布的厚度为0.12～0.15mm。
优选的是，所述钢圈Ⅰ由具有半锥形外表面的两个半圆形钢圈Ⅰ通过卡箍连接组成；所述钢圈Ⅱ由两个半圆形钢圈Ⅱ通过卡箍连接组成。
优选的是，所述具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的锥形面的端部设置有轴向的多个支管。
本发明还提供一种上述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管的施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、将缺陷钢管的表面打磨光滑，用酒精进行擦拭，然后将聚苯乙烯泡沫用珍珠棉专用胶水粘在缺陷钢管表面；
步骤二、待聚苯乙烯泡沫固定好之后，在聚苯乙烯泡沫表面进行纤维布的缠绕，缠绕过程用环氧树脂进行涂抹并将纤维布完全浸透，然后进行养护；
步骤三、等到纤维布与环氧树脂凝固后，形成纤维布层；然后用体积比为1:2的醋酸正丁酯和二甲苯混合溶剂将纤维布层与缺陷钢管表面之间的聚苯乙烯泡沫溶解掉，并清理干净；
步骤四、将具有锥形外表面的钢圈Ⅰ套设在纤维布层与缺陷钢管的之间，并使两端的钢圈Ⅰ的锥形外表面相对设置，且将上部预留孔设置在最顶部，经下部预留孔设置在最底部；
步骤五、将钢圈Ⅱ套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；
步骤六、从下部预留孔注入膨胀ECC，等到膨胀ECC从上部预留孔溢出时，停止注入，将下部预留孔和上部预留孔堵塞，养护，形成膨胀ECC层，得到用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管。
优选的是，所述步骤三中，醋酸正丁酯制备方法为：在干燥的容器中，装入体积比为1:2:3的浓硫酸、冰醋酸和正丁醇，混合均匀，投入沸石，容器口安装分水器，分水器上装回流冷凝管，并在分水器中预先加入一定量的水，将容器在石棉网上加热回流，反应一定时间后把水逐渐除去，保持分水器中水层液面在原来的高度，等待一段时间后不再有水生成，停止加热冷却后卸下分流管，把分水器中分出的脂层和烧瓶中的反应液一起倒入分液漏斗中，脂层用10％碳酸钠溶液洗涤至pH值为7，分去水层，将脂层再用水洗涤一次，分去水层，将脂层倒入锥形瓶中，加入少量无水硫酸钠，将干燥后的脂层倒入容器中，加入沸石，在石棉网上加热蒸馏，收集115℃～126℃的馏分，即醋酸正丁酯。
优选的是，所述膨胀ECC的制备方法为：按重量份，将水300～500份，水泥320～450份，石英砂350～550份，粉煤灰800～950份，减水剂10～20份，硅灰45～65份，生石灰35～55份，橡胶粉30～40份加入混合罐中搅拌混合，在搅拌混合的同时通过静电纺丝方法将120～150份浓度为5～12％的聚合物溶液以纳米纤维的形式喷射到混合罐内，得到膨胀ECC；所静电纺丝方法为：将重量比为2:1:0.2的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸加入水中，配制成质量浓度为5～12％的聚合物溶液，将聚合物溶液注入静电纺丝装置的带不锈钢喷头的喷射容器内，然后用高压电源将电压施加在不锈钢喷头上，并利用与喷射容器连接的推进泵将喷射容器内的聚合物溶液通过不锈钢喷头进行喷射，以纳米纤维的形式喷射至混合罐内；电喷方法采用的喷射条件为：环境温度为20～40℃，混合罐与不锈钢喷头的距离为5～10cm，聚合物溶液喷射流量为10～20mL/min，电压为12～28kV，不锈钢喷头的内径为0.8～1.6mm。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明解决了钢管在使用过程中由于腐蚀造成缺陷，而实际应用时又需要修复加固的问题。在大批量生产该预应力锚具时，由于具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的可塑性好，对材料要求低，可以根据实际需求来生产。本发明的FRP-膨胀ECC复合管结构简单、设计合理、实施方便，可普遍应用于工程中；本发明的FRP-膨胀ECC复合管为胶布同时作用，在纤维布与钢管之间灌胶，用以粘结纤维布与钢管，在套筒外使用环形锚具锚固，使得纤维布与钢管的粘结更加牢固，对于钢管的加固修复更有利，采用制备的膨胀ECC和粘结胶性能优异，可显著提高FRP-膨胀ECC复合管的极限强度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明FRP-膨胀ECC复合管的纵向剖面图；
图2为本发明FRP-膨胀ECC复合管的俯视图；
图3为图1中A-A截面图；
图4为图1左端的具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的左视图；
图5为图1右端的具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的右视图；
图6为图1的左端部的详图；
图7为图1的左视图；
图8为图1的右视图；
图9为图1右端部的详图；
图10为具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的正视图；
图11为钢圈Ⅱ的正视图；
图12为本发明另一种结构的FRP-膨胀ECC复合管的纵向剖面图；
图13为本发明另一种结构的具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的正视图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1～11示出了本发明的一种用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其设置在缺陷钢管1的外表面，包括：
膨胀ECC层6，其包裹在缺陷钢管1的外表面；
纤维布层2，其包裹在膨胀ECC层6的外表面；
具有锥形外表面71的钢圈Ⅰ7，其分别套设在缺陷钢管1的两端且位于纤维布层2与缺陷钢管8的之间；纤维布层2的端部内表面套设在钢圈Ⅰ7上；将钢圈Ⅰ垫在纤维布层下面可以起到固定纤维布层复合管道的作用；采用具有锥形外表面的钢圈Ⅰ为了在将钢圈Ⅰ垫在纤维布层复合管道下面时，锥形状的界面有利于钢圈Ⅰ***进去，并且也可以使纤维布层复合管道和钢圈Ⅰ贴合的更密切；
钢圈Ⅱ4，其套设在在所述纤维布层2的端部外表面且与钢圈Ⅰ7的位置相对应，以将纤维布层2固定在钢圈Ⅰ7和钢圈Ⅱ4之间；
其中，位于缺陷钢管1一端的钢圈Ⅰ7的上端设置有轴向的上部预留孔3，位于缺陷钢管1另一端的钢圈Ⅰ7的下端设置有轴向的下部预留孔5。
在这种技术方案中，通过具有锥形外表面的钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ来固定纤维布层，纤维布层与缺陷钢管的之间更加牢固，对于缺陷钢管的加固更有利，膨胀ECC层的作用是在纤维布层和缺陷钢管之间再生膨胀，对纤维布层施加应力，同时也对缺陷钢管产生向内的压力，提高FRP-膨胀ECC复合管的极限强度；粘贴纤维布层，可以起到保护钢材，防止腐蚀的效果；进一步提升FRP纤维布在工程中的应用。
在上述技术方案中，所述纤维布层为双向碳纤维布层、芳纶纤维布层、高强玻璃纤维布层、玄武岩纤维布层中的任意一种。
在上述技术方案中，所述纤维布层为多层纤维布，所述多层纤维布是纤维布经过多次缠绕形成的；且所述多层纤维布按照纤维丝沿纤维布长度方向呈0度、45度；所述多层纤维布的各层纤维布之间涂覆环氧树脂胶，并将纤维布完全浸透。采用这种方式，多层纤维布的结构可以更好的起到保护钢管，防止腐蚀的效果，并且可以提高FRP-膨胀ECC复合管的极限强度。
在上述技术方案中，所述双向碳纤维布的厚度为0.12～0.15mm。
在上述技术方案中，所述钢圈Ⅰ7由具有半锥形外表面的两个半圆形钢圈Ⅰ72通过卡箍连接组成；所述钢圈Ⅱ4由两个半圆形钢圈Ⅱ41通过卡箍连接组成，采用这种方式，通过卡箍连接的方式，可以实现对钢圈Ⅰ7和钢圈Ⅱ4的紧固和拆卸，进而将形成的FRP-膨胀ECC复合管牢固的固定和方便的拆卸。
在上述技术方案中，如图12～13所示，所述具有锥形外表面的钢圈Ⅰ7的锥形面的端部设置有轴向的多个支管73，采用这种方式，多个支管在施工过程中会被膨胀ECC填充密实，可以紧紧地与膨胀ECC进行固定连接，进一步提高了FRP-膨胀ECC复合管的极限强度。
实施例1：
一种如上述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管的施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、将缺陷钢管的表面打磨光滑，用酒精进行擦拭，然后将聚苯乙烯泡沫用珍珠棉专用胶水粘在缺陷钢管表面；
步骤二、待聚苯乙烯泡沫固定好之后，在聚苯乙烯泡沫表面进行纤维布的缠绕，缠绕过程用环氧树脂进行涂抹并将纤维布完全浸透，然后进行养护；
步骤三、等到纤维布与环氧树脂凝固后，形成纤维布层；然后用体积比为1:2醋酸正丁酯和二甲苯混合溶剂将纤维布层与缺陷钢管表面之间的聚苯乙烯泡沫溶解掉，并清理干净；
步骤四、将具有锥形外表面的钢圈Ⅰ套设在纤维布层与缺陷钢管的之间，并使两端的钢圈Ⅰ的锥形外表面相对设置，且将上部预留孔设置在最顶部，经下部预留孔设置在最底部；
步骤五、将钢圈Ⅱ套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；
步骤六、从下部预留孔注入膨胀ECC，等到膨胀ECC从上部预留孔溢出时，停止注入，将下部预留孔和上部预留孔堵塞，养护，形成膨胀ECC层，得到用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管；
所述步骤三中，醋酸正丁酯制备方法为：在干燥的容器中，装入体积比为1:2:3的浓硫酸、冰醋酸和正丁醇，混合均匀，投入沸石，容器口安装分水器，分水器上装回流冷凝管，并在分水器中预先加入一定量的水，将容器在石棉网上加热回流，反应一定时间后把水逐渐除去，保持分水器中水层液面在原来的高度，等待一段时间后不再有水生成，停止加热冷却后卸下分流管，把分水器中分出的脂层和烧瓶中的反应液一起倒入分液漏斗中，脂层用10％碳酸钠溶液洗涤至pH值为7，分去水层，将脂层再用水洗涤一次，分去水层，将脂层倒入锥形瓶中，加入少量无水硫酸钠，将干燥后的脂层倒入容器中，加入沸石，在石棉网上加热蒸馏，收集115℃～126℃的馏分，即醋酸正丁酯；
所述膨胀ECC的制备方法为：按重量份，将水500份，水泥320份，石英砂350份，粉煤灰950份，减水剂20份，硅灰65份，生石灰55份，橡胶粉30份加入混合罐中搅拌混合，在搅拌混合的同时通过静电纺丝方法将150份浓度为8％的聚合物溶液以纳米纤维的形式喷射到混合罐内，得到膨胀ECC；所静电纺丝方法为：将重量比为2:1:0.2的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸加入水中，配制成质量浓度为8％的聚合物溶液，将聚合物溶液注入静电纺丝装置的带不锈钢喷头的喷射容器内，然后用高压电源将电压施加在不锈钢喷头上，并利用与喷射容器连接的推进泵将喷射容器内的聚合物溶液通过不锈钢喷头进行喷射，以纳米纤维的形式喷射至混合罐内；电喷方法采用的喷射条件为：环境温度为40℃，混合罐与不锈钢喷头的距离为10cm，聚合物溶液喷射流量为20mL/min，电压为28kV，不锈钢喷头的内径为1.6mm。
实施例2：
一种如上述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管的施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、将缺陷钢管的表面打磨光滑，用酒精进行擦拭，然后将聚苯乙烯泡沫用珍珠棉专用胶水粘在缺陷钢管表面；
步骤二、待聚苯乙烯泡沫固定好之后，在聚苯乙烯泡沫表面进行纤维布的缠绕，缠绕过程用环氧树脂进行涂抹并将纤维布完全浸透，然后进行养护；
步骤三、等到纤维布与环氧树脂凝固后，形成纤维布层；然后用体积比为1:2的醋酸正丁酯和二甲苯混合溶剂将纤维布层与缺陷钢管表面之间的聚苯乙烯泡沫溶解掉，并清理干净；
步骤四、将具有锥形外表面的钢圈Ⅰ套设在纤维布层与缺陷钢管的之间，并使两端的钢圈Ⅰ的锥形外表面相对设置，且将上部预留孔设置在最顶部，经下部预留孔设置在最底部；
步骤五、将钢圈Ⅱ套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；
步骤六、从下部预留孔注入膨胀ECC，等到膨胀ECC从上部预留孔溢出时，停止注入，将下部预留孔和上部预留孔堵塞，养护，形成膨胀ECC层，得到用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管；
所述步骤三中，醋酸正丁酯制备方法为：在干燥的容器中，装入体积比为1:2:3的浓硫酸、冰醋酸和正丁醇，混合均匀，投入沸石，容器口安装分水器，分水器上装回流冷凝管，并在分水器中预先加入一定量的水，将容器在石棉网上加热回流，反应一定时间后把水逐渐除去，保持分水器中水层液面在原来的高度，等待一段时间后不再有水生成，停止加热冷却后卸下分流管，把分水器中分出的脂层和烧瓶中的反应液一起倒入分液漏斗中，脂层用10％碳酸钠溶液洗涤至pH值为7，分去水层，将脂层再用水洗涤一次，分去水层，将脂层倒入锥形瓶中，加入少量无水硫酸钠，将干燥后的脂层倒入容器中，加入沸石，在石棉网上加热蒸馏，收集115℃～126℃的馏分，即醋酸正丁酯；
所述膨胀ECC的制备方法为：按重量份，将水400份，水泥400份，石英砂500份，粉煤灰800份，减水剂20份，硅灰45份，生石灰55份，橡胶粉40份加入混合罐中搅拌混合，在搅拌混合的同时通过静电纺丝方法将150份浓度为10％的聚合物溶液以纳米纤维的形式喷射到混合罐内，得到膨胀ECC；所静电纺丝方法为：将重量比为2:1:0.2的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸加入水中，配制成质量浓度为10％的聚合物溶液，将聚合物溶液注入静电纺丝装置的带不锈钢喷头的喷射容器内，然后用高压电源将电压施加在不锈钢喷头上，并利用与喷射容器连接的推进泵将喷射容器内的聚合物溶液通过不锈钢喷头进行喷射，以纳米纤维的形式喷射至混合罐内；电喷方法采用的喷射条件为：环境温度为40℃，混合罐与不锈钢喷头的距离为5cm，聚合物溶液喷射流量为15mL/min，电压为20kV，不锈钢喷头的内径为1.2mm，采用该方法制备得到的聚合物纳米纤维，可以与其他原料进行充分的融合，并且可以进一步提高FRP-膨胀ECC复合管的极限强度。
对本发明实施例1制备的膨胀ECC进行浇铸，得到的膨胀ECC层进行性能测试，其抗压强度为155Mpa，抗折强度40Mpa，抗拉强度28.5Mpa。
对本发明实施例2制备的膨胀ECC进行浇铸，得到的膨胀ECC层进行性能测试，其抗压强度为157Mpa，抗折强度42Mpa，抗拉强度29.5Mpa。
对比例1：
所述膨胀ECC的制备方法为：按重量份，将水400份，水泥400份，石英砂500份，粉煤灰800份，减水剂20份，硅灰45份，生石灰55份，橡胶粉40份，聚合物纤维15份加入混合罐中搅拌混合，得到膨胀ECC；聚合物纤维为重量比为2:1:0.2的聚乙烯醇纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸混合组成；
其余工艺过程与实施例2中的完全相同；
对对比例1制备的膨胀ECC进行浇铸，得到的膨胀ECC层进行性能测试，其抗压强度为121Mpa，抗折强度28Mpa，抗拉强度17.5Mpa。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其设置在缺陷钢管的外表面，其特征在于，包括：
膨胀ECC层，其包裹在缺陷钢管的外表面；
纤维布层，其包裹在膨胀ECC层的外表面；
具有锥形外表面的钢圈Ⅰ，其分别套设在缺陷钢管的两端且位于纤维布层与缺陷钢管的之间；纤维布层的端部内表面套设在钢圈Ⅰ上；
钢圈Ⅱ，其套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；
其中，位于缺陷钢管一端的钢圈Ⅰ的上端设置有轴向的上部预留孔，位于缺陷钢管另一端的钢圈Ⅰ的下端设置有轴向的下部预留孔；
其中，用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管的施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、将缺陷钢管的表面打磨光滑，用酒精进行擦拭，然后将聚苯乙烯泡沫用珍珠棉专用胶水粘在缺陷钢管表面；
步骤二、待聚苯乙烯泡沫固定好之后，在聚苯乙烯泡沫表面进行纤维布的缠绕，缠绕过程用环氧树脂进行涂抹并将纤维布完全浸透，然后进行养护；
步骤三、等到纤维布与环氧树脂凝固后，形成纤维布层；然后用体积比为1:2的醋酸正丁酯和二甲苯混合溶剂将纤维布层与缺陷钢管表面之间的聚苯乙烯泡沫溶解掉，并清理干净；
步骤四、将具有锥形外表面的钢圈Ⅰ套设在纤维布层与缺陷钢管的之间，并使两端的钢圈Ⅰ的锥形外表面相对设置，且将上部预留孔设置在最顶部，经下部预留孔设置在最底部；
步骤五、将钢圈Ⅱ套设在在所述纤维布层的端部外表面且与钢圈Ⅰ的位置相对应，以将纤维布层固定在钢圈Ⅰ和钢圈Ⅱ之间；
步骤六、从下部预留孔注入膨胀ECC，等到膨胀ECC从上部预留孔溢出时，停止注入，将下部预留孔和上部预留孔堵塞，养护，形成膨胀ECC层，得到用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管。
2.如权利要求1所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述纤维布层为双向碳纤维布层、芳纶纤维布层、高强玻璃纤维布层、玄武岩纤维布层中的任意一种。
3.如权利要求1所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述纤维布层为多层纤维布，所述多层纤维布是纤维布经过多次缠绕形成的；所述多层纤维布的各层纤维布之间涂覆环氧树脂胶，并将纤维布完全浸透。
4.如权利要求2所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述双向碳纤维布的厚度为0.12~0.15mm。
5.如权利要求1所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述钢圈Ⅰ由具有半锥形外表面的两个半圆形钢圈Ⅰ通过卡箍连接组成；所述钢圈Ⅱ由两个半圆形钢圈Ⅱ通过卡箍连接组成。
6.如权利要求1所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述具有锥形外表面的钢圈Ⅰ的锥形面的端部设置有轴向的多个支管。
7.如权利要求1所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述步骤三中，醋酸正丁酯制备方法为：在干燥的容器中，装入体积比为1:2:3的浓硫酸、冰醋酸和正丁醇，混合均匀，投入沸石，容器口安装分水器，分水器上装回流冷凝管，并在分水器中预先加入一定量的水，将容器在石棉网上加热回流，反应一定时间后把水逐渐除去，保持分水器中水层液面在原来的高度，等待一段时间后不再有水生成，停止加热冷却后卸下分流管，把分水器中分出的脂层和烧瓶中的反应液一起倒入分液漏斗中，脂层用10%碳酸钠溶液洗涤至pH值为7，分去水层，将脂层再用水洗涤一次，分去水层，将脂层倒入锥形瓶中，加入少量无水硫酸钠，将干燥后的脂层倒入容器中，加入沸石，在石棉网上加热蒸馏，收集115℃~126 ℃的馏分，即醋酸正丁酯。
8.如权利要求1所述的用于压力钢管预应力加固的FRP-膨胀ECC复合管，其特征在于，所述膨胀ECC的制备方法为：按重量份，将水300~500份，水泥320~450份，石英砂350~550份，粉煤灰800~950份，减水剂10~20份，硅灰45~65份，生石灰35~55份，橡胶粉30~40份加入混合罐中搅拌混合，在搅拌混合的同时通过静电纺丝方法将120~150份浓度为5~12%的聚合物溶液以纳米纤维的形式喷射到混合罐内，得到膨胀ECC；所静电纺丝方法为：将重量比为2:1:0.2的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸加入水中，配制成质量浓度为5~12%的聚合物溶液，将聚合物溶液注入静电纺丝装置的带不锈钢喷头的喷射容器内，然后用高压电源将电压施加在不锈钢喷头上，并利用与喷射容器连接的推进泵将喷射容器内的聚合物溶液通过不锈钢喷头进行喷射，以纳米纤维的形式喷射至混合罐内；电喷方法采用的喷射条件为：环境温度为20~40℃，混合罐与不锈钢喷头的距离为5~10cm，聚合物溶液喷射流量为10~20mL/min，电压为12~28kV，不锈钢喷头的内径为0.8~1.6mm。
CN201811127451.6A 2018-09-27 2018-09-27 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺 Active CN109057395B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811127451.6A CN109057395B (zh) 2018-09-27 2018-09-27 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811127451.6A CN109057395B (zh) 2018-09-27 2018-09-27 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109057395A CN109057395A (zh) 2018-12-21
CN109057395B true CN109057395B (zh) 2023-04-28

Family

ID=64766214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811127451.6A Active CN109057395B (zh) 2018-09-27 2018-09-27 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109057395B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800005076A1 (it) * 2018-05-04 2019-11-04 Sistema di precompressione di una struttura

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5858496B2 (ja) * 1979-08-22 1983-12-26 日東電工株式会社 鋼管杭保護体
EP0152408B1 (en) * 1983-08-03 1987-12-16 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method of depositing a membrane within a conduit
JPH05338027A (ja) * 1992-06-09 1993-12-21 Sekishin Sangyo Kk 埋設管内面の補修方法
JPH06288102A (ja) * 1993-04-02 1994-10-11 Mitsui Constr Co Ltd コンクリート構造物の補修用材料
JPH10219118A (ja) * 1997-02-12 1998-08-18 Kankyo Biken:Kk アスファルトの溶解処理液及びポリスチレン、アスファルトの溶解処理液の利用方法
DE10019663C2 (de) * 2000-04-19 2002-02-14 Huettner Beteiligungs Und Verm Verfahren zur Erkennung der drohenden Überschreitung der zulässigen Belastungswerte von Kunststoff-Rohren
JP2001322880A (ja) * 2000-05-12 2001-11-20 Tetsuaki Hatano コンクリート耐久性補助剤およびコンクリート構造物の劣化防止工法
JP2004190814A (ja) * 2002-12-12 2004-07-08 Toa Grout Kogyo Co Ltd ヒューム管の内壁面保護方法
GB2464346A (en) * 2008-10-17 2010-04-21 Gareth Kevin Glass Repair of reinforced concrete structures using sacrificial anodes
WO2012060830A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-10 Ehsani Mohammad R Repair and strengthening of columns with frp laminates
CN202302553U (zh) * 2011-09-16 2012-07-04 黑龙江建龙钢铁有限公司 煤气管道漏点处的修复装置
CN104675141B (zh) * 2015-03-19 2016-08-31 东南大学 一种frp管约束水泥基复合材料加固墩柱结构
CN106593002B (zh) * 2016-12-21 2019-03-26 西南科技大学 一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法
CN210105377U (zh) * 2018-09-27 2020-02-21 西南科技大学 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管

Also Published As

Publication number Publication date
CN109057395A (zh) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104633378B (zh) 一种紫外线固化软管内衬修复旧管道的工艺
RU2706663C2 (ru) Композитная система с однонаправленными волокнами для ремонта и армирования конструкций
CN101344208B (zh) 一种修复管道的方法及其专用修复材料体系
KR20130040797A (ko) 기설관 갱생용 라이닝재 및 이를 이용한 기설관 갱생 공법
WO2006034653A1 (fr) Composite de fibre de carbone permettant de reparer et de renforcer les conduites presentant des defectuosites et procede d'application
JPWO2012029966A1 (ja) 鋼構造物の補強構造体
CN108797898B (zh) 用于frp筋的复合式连接器及其组装方法
CN109057395B (zh) 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管及其施工工艺
WO2002001020A1 (fr) Procede de renfort de structure, materiau contenant des fils de fibre de renfort destine au renfort de structure, materiau de renfort de structure et structure renforcee
CN203641706U (zh) 短纤维增强聚乙烯复合管
CN202483074U (zh) 复合结构预存应力筋
CN102810829B (zh) 一种钢塑复合电缆导管的制备方法
CN101806378A (zh) 耐热玻璃钢管及制备方法
CN206635632U (zh) 一种frp约束钢管混凝土拱结构
CN107304545A (zh) 一种用于frp筋锚固和连接的组合套件
CN103254566B (zh) 一种耐冲击的玻璃钢材料
CN106835936A (zh) 一种frp约束钢管混凝土拱结构
CN103046693B (zh) 复合结构预存应力筋及其制造方法
JP3415107B2 (ja) コンクリート構造物の補強方法及び補強構造体
CN112497764B (zh) 一种碳纤维复合材料圆管胶接的柔性连接结构及制备方法
CN104018671B (zh) 采用水泥浆基体纤维布无胶约束混凝土柱及其制造方法
CN210105377U (zh) 用于压力钢管预应力加固的frp-膨胀ecc复合管
CN114440051A (zh) 一种玻璃钢管的电热修复方法
CN208618668U (zh) 用于frp筋的复合式连接器
CN106032859A (zh) 一种刚性复合管道结构及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant