專(zhuān)利名稱(chēng)：：表層嵌貼frp板條或筋的混凝土構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種建筑構(gòu)件。更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件。
背景技術(shù)：
：混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)工程實(shí)踐中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，大量新老混凝土結(jié)構(gòu)(包括建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)等)因不能滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)其安全性、適用性和耐久性的要求而亟需通過(guò)加固補(bǔ)強(qiáng)來(lái)提高或恢復(fù)其構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗拉和抗震等能力。造成現(xiàn)有建筑物不能滿足當(dāng)今社會(huì)要求的原因主要有以下幾種(l)構(gòu)件組成材料腐蝕、老化，而環(huán)境污染又加速了材料的腐蝕和老化；(2)設(shè)計(jì)規(guī)范要求提高(包括抗震要求和可靠度要求等)；(3)使用功能變化，結(jié)構(gòu)改變，荷載增加；(4)設(shè)計(jì)或施工中存在錯(cuò)誤；(5)各種自然災(zāi)害或人為事故的發(fā)生，如地震、火災(zāi)、洪澇災(zāi)害、車(chē)輛撞擊等等。[0004]FRP(FiberReinforcedPlastics)是一種新型高級(jí)復(fù)合材料，力學(xué)性能優(yōu)良，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)。FRP的抗拉強(qiáng)度很高，至少是建筑鋼材的兩倍，其中常用的CFRP(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)可高達(dá)十倍或以上；FRP的質(zhì)量只有鋼材的五分之一；FRP的抗腐蝕能力強(qiáng)，能阻隔電磁輻射，耐久性好。CFRP的抗疲勞能力也優(yōu)于建筑鋼材。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)加固中采用新型高級(jí)的FRP復(fù)合材料比采用鋼板或其它傳統(tǒng)加固方法具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。[0005]采用FRP復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固最常用的方法是"表面粘貼加固法"，即將FRP板(包括工廠擠壓成型的"預(yù)制板"和施工現(xiàn)場(chǎng)濕鋪布材經(jīng)固化而成的"現(xiàn)制板")粘貼在構(gòu)件加固部位的表面。雖然采用FRP的"表面粘貼加固法"技術(shù)比采用粘鋼或其它傳統(tǒng)加固方法具有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足。例如，因FRP板粘貼在構(gòu)件外表面而易受惡劣環(huán)境(如高溫、高濕和凍融等)的不利影響，易遭受磨損和撞擊等意外荷載的作用，不防火，不易與相鄰構(gòu)件錨固，很難在高濕、高溫(>6080°C)環(huán)境下施工等。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型提供了一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，該混凝土構(gòu)件的表層為混凝土保護(hù)層，在所述混凝土保護(hù)層上，沿該混凝土構(gòu)件的縱向通長(zhǎng)開(kāi)設(shè)有至少一條槽，槽中內(nèi)置纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的板條或筋，在槽的側(cè)壁與板條或筋之間是粘結(jié)劑層。作為一種改進(jìn)，所述混凝土構(gòu)件，是內(nèi)置受力筋的鋼筋混凝土構(gòu)件。作為一種改進(jìn)，所述混凝土構(gòu)件，是內(nèi)置受拉縱筋、箍筋和架立筋的鋼筋混凝土構(gòu)件。作為一種改進(jìn)，所述的槽具有矩形或三角形的橫截面。3[0012]作為一種改進(jìn)，所述的板條或筋是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的板條或筋。作為一種改進(jìn)，所述槽是在混凝土保護(hù)層上沿該混凝土構(gòu)件的軸線方向開(kāi)設(shè)的。作為一種改進(jìn)，所述槽的深度不超過(guò)混凝土保護(hù)層的厚度。作為一種改進(jìn)，所述槽的寬度為t+6mm，t為板條的厚度或筋的直徑，即板條或筋的表面至槽的側(cè)壁間距為3mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型除與"表面粘貼加固法"一樣可大大提高被加固結(jié)構(gòu)的承載力和剛度外，還具有以下主要優(yōu)點(diǎn)FRP板條與混凝土的粘結(jié)表面積倍增，因而界面粘結(jié)承載力高，降低了剝離破壞的可能性；FRP板條嵌貼在混凝土槽內(nèi)受到保護(hù)，可避免磨損、撞擊、火災(zāi)等意外荷載作用，加固部位的耐火等級(jí)與耐久性得到了提高；可采用水泥基粘結(jié)劑，因而能應(yīng)用于"表面粘貼加固法"難于施工的高濕、高溫加固工程。本實(shí)用新型與采用相同材料及用量的表面粘貼FRP加固方法相比，施工簡(jiǎn)便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、加固效果更好、承載力明顯提高，使材料的性能被充分利用以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)、適用的目的。圖1是普通的混凝土構(gòu)件；圖2是表面具有縱向開(kāi)槽的混凝土構(gòu)件；圖3是表面具有縱向開(kāi)槽的混凝土構(gòu)件，其槽中加注了粘結(jié)劑；[0021]圖4是本實(shí)用新型產(chǎn)品，在圖3中的槽中嵌入了FRP板條。具體實(shí)施方式參考附圖，下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)施例中的表層嵌貼FRP板條的混凝土構(gòu)件l，可以是不加任何受力筋的混凝土構(gòu)件，也可以是內(nèi)置受力筋的樓板或墻板、或內(nèi)置受拉縱筋、箍筋和架立筋的鋼筋混凝土梁等。在混凝土構(gòu)件1的表面上，沿混凝土構(gòu)件的軸線方向通長(zhǎng)開(kāi)設(shè)有一條具有矩形橫截面的槽2，槽2中內(nèi)置纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)的板條3，在槽2的內(nèi)壁與板條3之間是粘結(jié)劑層4。粘結(jié)劑層4和板條3顯露出的外表面，與混凝土構(gòu)件1的表面是同一平面。板條3也可以采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)。槽2的橫截面形狀可以根據(jù)施工情況采用三角形，其深度不超過(guò)混凝土構(gòu)件的保護(hù)層厚度，其寬度為t+6mm，t系板條3的厚度，即板條3表面至槽2的側(cè)壁間距為3mm。當(dāng)然，本實(shí)用新型中的板條3也可以使用FRP或CFRP的筋代替，但因?yàn)榘鍡l的表面積大，在同等條件下強(qiáng)度更大。[0024]本實(shí)用新型的加工過(guò)程可采取下述具體操作步驟(1)開(kāi)槽(如圖2所示)按設(shè)計(jì)要求，在需加固一側(cè)的混凝土構(gòu)件表層(混凝土保護(hù)層內(nèi))沿其軸線方向通長(zhǎng)開(kāi)矩形槽，槽深不超過(guò)保護(hù)層厚度，槽寬取t+6mm(t為FRP板條厚度)，即取板條表面至混凝土槽側(cè)壁間距為3mm。開(kāi)槽機(jī)具可采用常用的小型石材切割機(jī)，切割前應(yīng)準(zhǔn)確定位、畫(huà)線，切割過(guò)程中應(yīng)采取必要措施確保開(kāi)槽尺寸符合設(shè)計(jì)要求。[0026](2)注粘結(jié)劑(如圖3所示)先清除槽內(nèi)的殘?jiān)?、粉塵(可用空氣壓縮機(jī)吹干凈后用丙酮/無(wú)水酒精擦拭槽壁，或高壓水沖洗)，等混凝土槽壁干燥后用膠槍注粘結(jié)劑(非流動(dòng)性專(zhuān)用粘結(jié)劑)入槽，注入的粘結(jié)劑用量以FRP板條嵌入到位后粘結(jié)劑稍稍溢出槽口為限，即注入的粘結(jié)劑用量稍大于槽體積減去FRP板條體積。(3)嵌入FRP板條(如圖4所示)將按設(shè)計(jì)要求制作好的FRP板條(表面應(yīng)已擦洗干凈、干燥)輕壓嵌入已注入粘結(jié)劑的混凝土槽內(nèi)，嵌入時(shí)應(yīng)采取措施使FRP板條位于槽寬中央。FRP板條嵌入到位后，清除槽口溢出的多余粘結(jié)劑并壓實(shí)、抹平，必要時(shí)可加注粘結(jié)劑后再壓實(shí)、抹平。自然養(yǎng)護(hù)7天即可正式使用。最后，可根據(jù)需要在加固好的構(gòu)件表面噴涂保護(hù)層以提高其它性能。本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例實(shí)施例一測(cè)試中的混凝土構(gòu)件為鋼筋混凝土梁，設(shè)鋼筋混凝土梁的跨度為L(zhǎng)=2500mm、截面的高度與寬度分別為h=250mm與b=150mm;受拉縱筋采用2根直徑為10mm的HRB335鋼筋，箍筋采用直徑為8mm的HPB鋼筋、間距100mm，架立筋采用采用2根直徑為8mm的HPB鋼筋；混凝土標(biāo)號(hào)為C25;受拉側(cè)混凝土保護(hù)層厚度(梁底面至箍筋表面)為30mm，受壓側(cè)混凝土保護(hù)層厚度(梁頂面至箍筋表面)為15mm。在上述鋼筋混凝土梁上采用表層嵌貼FRP板條對(duì)其實(shí)施抗彎加固槽深取^=25mm，槽寬取bi=10mm(FRP板條表面至混凝土槽側(cè)壁間距為約為3mm);采用CFRP板條(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板條)，板條截面為厚約4mm、高20mm，由兩條截面為1.2mmX20mm的CFRP板條粘貼而成，長(zhǎng)2.4m(板條端部與支座的距離a=50mm)。CFRP板條的彈性模量為E=1.47X10、/咖2，抗拉強(qiáng)度f(wàn)u=2860N/mm2。實(shí)施例二除鋼筋混凝土梁的受拉縱筋改為采用2根直徑為14mm的HRB335鋼筋外，其余均與實(shí)施例一相同。實(shí)施例一與實(shí)施例二的試驗(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表1。表1鋼筋混凝土梁加固前、后的極限彎矩試驗(yàn)值(kNm)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注實(shí)施例一和實(shí)施例二的試驗(yàn)方法系采用兩點(diǎn)加載，加載點(diǎn)距支座各為950mm，兩加載點(diǎn)間距為600mm。比較可見(jiàn)(1)普通鋼筋混凝土梁采用表層嵌貼FRP板條實(shí)施加固后，極限承載力得到了明顯提高，提高幅度與梁的配筋率大小成反比，實(shí)施例一的提高幅度為157.4%(配筋率為0.51%)，實(shí)施例二的提高幅度為49.1%(配筋率為1.00%);(2)表層嵌貼FRP板條的結(jié)構(gòu)比目前工程中普遍采用的表面粘貼FRP加固法更有效。對(duì)實(shí)施例一和實(shí)施例二，表面粘貼FRP加固法的提高幅度分別為76.4%和31.4%，比本實(shí)用新型的提高幅度分別低81.0%和17.7%。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例的構(gòu)件，還可用于其它許多混凝土構(gòu)件，例如鋼筋混凝土板、鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土殼。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有其它變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種表層嵌貼FRP條或筋的混凝土構(gòu)件，該混凝土構(gòu)件的表層為混凝土保護(hù)層，其特征在于，在所述混凝土保護(hù)層上，沿該混凝土構(gòu)件的縱向通長(zhǎng)開(kāi)設(shè)有至少一條槽，槽中內(nèi)置纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的板條或筋，在槽的側(cè)壁與板條或筋之間是粘結(jié)劑層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述混凝土構(gòu)件，是內(nèi)置受力筋的鋼筋混凝土構(gòu)件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述混凝土構(gòu)件，是內(nèi)置受拉縱筋、箍筋和架立筋的鋼筋混凝土構(gòu)件。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述的槽具有矩形或三角形的橫截面。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述的板條或筋是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的板條或筋。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述槽是在混凝土保護(hù)層上沿該混凝土構(gòu)件的軸線方向開(kāi)設(shè)的。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述槽的深度不超過(guò)混凝土保護(hù)層的厚度。8.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述槽的寬度為t+6mm，t為板條的厚度或筋的直徑，即板條或筋的表面至槽的側(cè)壁間距為3mm。專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種建筑構(gòu)件，旨在提供一種表層嵌貼FRP板條或筋的混凝土構(gòu)件。該混凝土構(gòu)件的表層為混凝土保護(hù)層，在所述混凝土保護(hù)層上，沿該混凝土構(gòu)件的縱向通長(zhǎng)開(kāi)設(shè)有至少一條槽，槽中內(nèi)置纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的板條或筋，在槽的側(cè)壁與板條或筋之間是粘結(jié)劑層。本實(shí)用新型可大大提高被加固結(jié)構(gòu)的承載力和剛度；粘結(jié)界面粘結(jié)承載力高，降低了剝離破壞的可能性；FRP板條嵌貼在混凝土槽內(nèi)受到保護(hù)，可避免磨損、撞擊、火災(zāi)等意外荷載作用，加固部位的耐火等級(jí)與耐久性得到提高；可采用水泥基粘結(jié)劑，能應(yīng)用于高濕、高溫加固工程。施工簡(jiǎn)便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、加固效果更好、承載力明顯提高，使材料的性能被充分利用以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)、適用的目的。文檔編號(hào)E04C3/44GK201460025SQ20092012364公開(kāi)日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年7月2日優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日發(fā)明者姚諫,林炎飛,趙陽(yáng)申請(qǐng)人:廣廈建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司;浙江大學(xué);浙江樹(shù)人大學(xué)