CN112482816A - Frp/ecc双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板及其制备方法 - Google Patents

Frp/ecc双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板及其制备方法 Download PDF

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卢亦焱
李杉
李皓宇
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Abstract

本发明公开了一种FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板及其制备方法。本方法通过在FRP网格/ECC与RC双向板之间涂抹环氧树脂胶，来提高二者之间横向和纵向的粘结强度。对于表面受损严重有裂缝、或无法卸载导致大裂缝的RC板，FRP网格/ECC加固后裂缝处存在较大的沿界面法线方向的剥离应力。一旦剥离应力大于加固层与RC梁之间横向和纵向的粘结强度，加固层会出现剥离脱落现象而导致加固失效。在加固双向板时，FRP网格双向均受力，对粘结强度要求更高。而环氧树脂胶能浸润到新旧混凝土中，强化界面，提高界面处的粘结强度。同时由于喷涂ECC包裹约束FRP，能有效的抵抗有害离子的侵害，解决粘结剂老化的问题。

Description

FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土结构加固领域，具体是一种FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板及其制备方法。
背景技术
钢筋混凝土梁板结构是土木工程中最常见的结构形式之一，但在长期使用过程中，会遇到恶劣环境，地震、火灾等自然灾害作用，结构承受荷载不断增加或使用功能改变等情况。大量钢筋混凝土双向板板结构出现钢筋锈蚀严重、裂缝过多、捞度过大、承载力不足等耐久性、适用性和安全性问题。从欧美国家的建筑发展历程来看，采用加固修复的方法正占据越来越大的比例。因此，可预计我国“大兴土木”时代终将褪色，研究各种行之有效的加固改造措施，恢复并提高受损钢筋混凝土梁板结构的承载能力，使其适用更高承载需求，满足新使用功能要求是十分重要的。
目前，常用的加固改造方法有修补裂缝法、粘钢加固法、外粘FRP加固法等。其中，采用外粘FRP加固混凝土结构，具有轻质高强、可设计强、自重轻、施工方便、对结构外观影响小，同时耐腐蚀性好等突出优点。对于这种传统的外粘FRP加固技术，FRP片材或板材与被加固结构混凝土表面的粘结作用主要依靠胶粘剂，而胶粘剂是以环氧树脂为基体制成的高分子聚合物。这种有机胶粘剂对湿热、干湿循环、盐雾、高温等环境都十分敏感。由于需要加固的混凝土结构所处环境往往比较恶劣，而FRP加固体系粘结强度在恶劣服役环境下会严重退化。一旦FRP加固体系与既有混凝土发生粘结失效，加固作用就会失去，此时既有结构将会处于更加危险的状态。因此，需要妥善解决FRP与加固混凝土的界面处的胶老化带来的耐久性问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板，其特征在于：包括被加固双向板、粘结剂、复合材料和FRP网格；其通过以下步骤制备得到：
在所述被加固双向板的受拉侧存在裂缝，加固前先在被加固双向板的受拉侧涂抹粘结剂，
再将FRP网格固定到受拉侧，最后在受拉侧处喷涂复合材料形成加固整体，从而得到FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板；
所述FRP网格被复合材料包裹约束住；所述粘结剂涂抹在FRP网格/ECC与被加固双向板之间，以来提高FRP网格/ECC与被加固双向板之间横向和纵向的粘结强度，防止加固层因剥离应力过大，出现剥离脱落现象，导致加固失效；所述粘结剂能浸润到混凝土中，强化界面，提高界面处的粘结强度。
第二方面，本发明提供一种如上述FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法，其特征在于：该方法通过在FRP网格/ECC与既有混凝土板之间涂抹粘结剂，来提高FRP网格/ECC与既有混凝土板之间横向和纵向的粘结强度；粘结剂能浸润到混凝土中，强化界面，提高界面处的粘结强度；包括如下步骤：
1)加固前先在被加固双向板受拉侧涂抹粘结剂；
2)再将FRP网格固定到受拉侧；
3)最后在受拉侧喷涂复合材料形成加固整体。
作为优选方案，所述复合材料为超高韧性水泥基复合材料，其各组分与水泥重量比值为粉煤灰:1.4-2.0；80-120目石英砂:1.0-1.1；水:0.5-1；减水剂：0.01-0.015；PVA：0.05-0.06。
进一步地，所述FRP网格为CFRP网格。
更进一步地，所述粘结剂为环氧树脂胶。
在加固双向板时，FRP网格双向均受力。为了保证FRP能提供有效的双向约束，需要提高界面处的粘结强度。而粘结剂可以浸润到混凝土中，强化界面，提高界面处的粘结强度。因此该方法通过在FRP网格/ECC与既有混凝土板之间涂抹粘结剂，同时提高FRP网格/ECC与既有混凝土板之间横向和纵向的粘结强度。防止加固层因剥离应力过大，出现剥离脱落现象，导致加固失效。
本发明工作原理如下：
环氧树脂胶可以浸润到新旧混凝土，在固化剂的作用下形成具有三维网络结构的巨大分子，强化界面处的粘结。环氧树脂胶虽然可以提供可靠粘结，但这种有机胶对湿热、干湿循环、盐雾、高温等环境都十分敏感，导致其耐久性差。而超高韧性水泥基复合材料耐高温、裂缝小的特性能够增加结构的抗火能力和抵抗氯离子等有害离子侵蚀能力；此外，其极限拉应变可超过3％，将其作为界面粘结剂和增强材料，包裹约束FRP网格，解决外贴FRP片材界面粘贴胶老化带来的FRP易剥离的问题。因此在FRP网格一侧涂抹环氧树脂胶将其固定在双向板受
拉侧，再喷涂ECC将其包裹其中，既能够提高环氧树脂胶的耐久性，又能够保证与FRP材料的协同工作，充分发挥两种材料的力学特性，实现受力性能、耐久性能和抗火性能提升的多重效果。
本发明的优点及有益效果：
加固双向板时，FRP网格双向均受力，因此对粘结强度要求更高。本发明通过在FRP网格/ECC与既有混凝土板之间涂抹环氧树脂胶，来提高FRP网格/ECC与既有混凝土板之间横向和纵向的粘结强度。FRP网格替代FPX片材，解决了超高韧性水泥基复合材料无法完全渗透FRP片材，产生足够的界面粘结强度的问题；在FRP网格一侧涂抹环氧树脂胶将其固定在双向板受拉侧，再喷涂ECC将其包裹其中，既能发挥ECC材料耐高温、裂缝小的特性能够增加结构的抗火能力和抵抗氯离子等有害离子侵蚀能力，提高环氧树脂胶的耐久性，同时其优良的抗拉特性能够保证与FRP材料的协同工作，充分发挥两种材料的力学特性，实现受力性能、耐久性能和抗火性能提升的多重效果。
附图说明
图1为FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板示意图；
图2为双向板底部裂缝示意图；
图3为FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的横截面示意图；
图中：1、被加固板，2、环氧树脂胶，3、CFRP网格，4、ECC，5、裂缝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细阐述。
如图1所示，本发明FRP网格/ECC双面胶式加固钢筋混凝土双向板的方法。浇筑该板所用混凝土为C20混凝土，尺寸1800mm×1500mm×70mm，四边简支。加固前先在受拉侧涂抹粘结剂2，再将FRP网格3固定到该侧，最后喷涂复合材料4形成加固整体。
复合材料4为超高韧性水泥基复合材料，其各组分与水泥重量比值为粉煤灰:1.4-2.0；80-120目石英砂:1.0-1.1；水:0.5-1；减水剂：0.01-0.015；PVA：0.05-0.06；FRP网格3为CFRP网格；粘结剂2为环氧树脂胶。
板1(B1)为未加固板，板2(B2)为加固板。
板 屈服荷载KN 极限荷载KN
板1 20 44
板2 24 54
采用FRP网格/ECC对该双向板加固，其承载力提高幅度为10％-15％。而采用FRP网格/ECC双面胶式加固钢筋混凝土双向板的方法，其承载力提高幅度可达20％-30％。
在施工过程中要注意对关键环节的控制，其中分为材料和施工两个方面。其一，在材料方面，要根据实际需要选择FRP网格的粗细及网格尺寸的大小；要注意配制超高韧性水泥基复合材料时严格按照配比和投料顺序进行，确保其与混凝土有可靠粘结，能与原混凝土双向板协调变形。其二，在施工的环节当中，在用环氧树脂胶将FRP网格固定到双向板受拉侧前，先按要求对混凝土界面进行处理，再将FRP网格固定到混凝土面上，要避免产生空隙；在搭接时要满足规定的搭接长度，用锚钉将搭接段的两端固定牢固，避免搭接部分成为薄弱部位。使用喷射施工对于有些交叉部位难以充实会有空隙产生，此时用镘刀进行填充、压实网格部位的空隙。

Claims (6)

1.一种FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板，其特征在于：包括被加固双向板(1)、粘结剂(2)、复合材料(4)和FRP网格(3)；其通过以下步骤制备得到：
在所述被加固双向板(1)的受拉侧存在裂缝(5)，加固前先在被加固双向板(1)的受拉侧涂抹粘结剂(2)，再将FRP网格(3)固定到受拉侧，最后在受拉侧处喷涂复合材料(4)形成加固整体，从而得到FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板；
所述FRP网格(3)被复合材料(4)包裹约束住；所述粘结剂(2)涂抹在FRP网格/ECC与被加固双向板(1)之间，以来提高FRP网格/ECC与被加固双向板(1)之间横向和纵向的粘结强度，防止加固层因剥离应力过大，出现剥离脱落现象，导致加固失效；所述粘结剂(2)能浸润到混凝土中，强化界面，提高界面处的粘结强度。
2.一种制备如权利要求1所述FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法，其特征在于：该方法通过在FRP网格/ECC与既有混凝土板之间涂抹粘结剂，来提高FRP网格/ECC与既有混凝土板之间横向和纵向的粘结强度；粘结剂能浸润到混凝土中，强化界面，提高界面处的粘结强度；包括如下步骤：
1)加固前先在被加固双向板(1)受拉侧涂抹粘结剂(2)；
2)再将FRP网格(3)固定到受拉侧；
3)最后在受拉侧喷涂复合材料(4)形成加固整体。
3.根据权利要求2所述FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法，其特征在于：所述复合材料(4)为超高韧性水泥基复合材料，其各组分与水泥重量比值为粉煤灰:1.4-2.0；80-120目石英砂:1.0-1.1；水:0.5-1；减水剂：0.01-0.015；PVA：0.05-0.06。
4.根据权利要求2或3所述FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法，其特征在于：所述FRP网格(3)为CFRP网格。
5.根据权利要求2或3所述FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法，其特征在于：所述粘结剂(2)为环氧树脂胶。
6.根据权利要求4所述FRP/ECC双面胶式加固受损钢筋混凝土双向板的制备方法，其特征在于：所述粘结剂(2)为环氧树脂胶。
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