專利名稱：一種混凝土表面粘貼frp纖維材料的結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種片材粘結(jié)結(jié)構(gòu)，具體是指一種混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié) 構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
FRP(Fiber-Reinforced Plastic/Polymer)是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的統(tǒng)稱。復(fù)合材 料是由增強(qiáng)體和基體構(gòu)成，根據(jù)復(fù)合材料中增強(qiáng)體的幾何形態(tài)，可以分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材 料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、薄片增強(qiáng)復(fù)合材料和疊層增強(qiáng)復(fù)合材料四種。FRP纖維增強(qiáng)復(fù)合材 料中的基體種類有樹脂基體、金屬基體、陶瓷基體和碳素基體等；纖維種類有玻璃纖維、 硼纖維、碳纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維、玄武巖纖維、聚烯烴纖維以及金屬纖維等，組分不同， FRP的性能會有很大的差別。同樣，不同的制備成型工藝，F(xiàn)RP材料的產(chǎn)品形式和力學(xué)性能 也有很大的差別，現(xiàn)在FRP材料的產(chǎn)品形式有片材(纖維布和板)、筋材和索材、網(wǎng)格和格 柵、拉擠型材、纏繞型材、模壓型材及手糊制品等。FRP材料初期用于航空、航天領(lǐng)域等軍用 領(lǐng)域，已經(jīng)形成了成熟的運(yùn)用技術(shù)，如我國神州飛船的主承力結(jié)構(gòu)、低密度模等構(gòu)件采用的 就是FRP材料。隨著FRP材料生產(chǎn)工藝的發(fā)展和產(chǎn)量的增加，F(xiàn)RP材料在汽車、化工、醫(yī)學(xué) 和機(jī)械等民用領(lǐng)域得到推廣。目前，雖然FRP材料可以代替鋼材作為增強(qiáng)材料應(yīng)用于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)或加固混 凝土結(jié)構(gòu)中，但這些混凝土結(jié)構(gòu)卻十分的復(fù)雜，其強(qiáng)度以及FRP材料與混凝土表面的粘結(jié) 效果仍不是十分理想，因此不適合廣泛推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服采用目前FRP纖維材料與混凝土相結(jié)合時其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng) 度及粘結(jié)效果不理想的缺陷，提供一種不僅結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、而且FRP纖維材料與混凝土 表面粘結(jié)牢固的一種混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)該混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)的實(shí) 現(xiàn)方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié) 構(gòu)，主要由混凝土結(jié)構(gòu)層、以及依次層疊在其表面上的底膠層、找平層、浸漬膠層及FRP纖 維材料層組成。實(shí)現(xiàn)混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)的方法，主要包括以下步驟(a)預(yù)先處理疏松、軟弱的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面，直至混凝土結(jié)構(gòu)層的表面形成堅 硬的界面；(b)在所形成的堅硬的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面均勻的涂刷底層膠；(c)用修平膠對混凝土結(jié)構(gòu)層表面的輕微凹凸和不平整處進(jìn)行找平處理；(d)在找平處理后的表面上均勻的涂刷浸漬膠，并在浸漬膠硬化前將FRP纖維材 料粘貼于其表面上；
(e)用脫泡滾筒沿FRP纖維材料的纖維方向多次滾壓，使FRP纖維材料充分浸漬于 膠粘劑中，并確保其平整、無氣泡。本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)本發(fā)明能顯著提高被加固混凝土構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度。(2)由于本發(fā)明的FRP纖維材料是嵌貼在混凝土保護(hù)層內(nèi)，從而能使FRP纖維材料 受到保護(hù)，避免磨損和撞擊等意外荷載作用，適合于橋面板和連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)域的加固。(3)本發(fā)明的混凝土表面處理工作量小，施工時間短，便于與相鄰構(gòu)件錨固，可以 采用水泥基粘結(jié)劑，因而能應(yīng)用于高溫、潮濕的加固工程。(4)本發(fā)明還能提高加固材料的耐火等級和耐久性。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明主要由混凝土結(jié)構(gòu)層、以及依次層疊在其表面上的底膠層、找 平層、浸漬膠層及FRP纖維材料層組成。其中，底膠層、找平層及浸漬膠層均分別由結(jié)構(gòu)膠 粘劑中的底層膠、修平膠和浸漬膠構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)膠粘劑在本發(fā)明中起著重要的作用，它在 FRP纖維材料與混凝土結(jié)構(gòu)層間起到粘結(jié)作用并傳遞體系中宏觀的力學(xué)性能。在混凝土表面涂刷底層膠之前，需要先處理疏松、軟弱的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面，至 混凝土堅硬的界面。接著涂刷底層膠以提高混凝土表面的強(qiáng)度，以及混凝土結(jié)構(gòu)層和膠粘 劑的粘結(jié)性。為了防止混凝土表面和碳纖布間留有空隙，結(jié)構(gòu)層表面必須平滑，對輕微凹凸 和不平整處，要用修平膠進(jìn)行找平處理。表面修復(fù)工序完成后，在修復(fù)的表面涂刷浸漬膠， 并在浸漬膠硬化前將FRP片材粘貼于其上。粘貼FRP纖維材料時應(yīng)將FRP纖維材料按尺寸 裁好，用脫泡滾筒沿纖維方向多次滾壓，使FRP纖維材料充分浸漬于膠粘劑中，使其平整、 無氣泡。由于用于粘結(jié)FRP纖維材料的底層膠粘劑是涂在經(jīng)過去除污垢、灰塵、浮漿等表 面處理工序后的堅硬的混凝土界面上，在此界面上有很多微空穴和微裂縫，包括稍大的氣 泡空穴和極微的毛細(xì)空穴。底膠層與混凝土結(jié)合層在FRP纖維材料粘貼于混凝土界面之間 起到滲透層的作用。FRP纖維材料粘貼混凝土受力體系中的應(yīng)力正是通過該滲透層傳遞至 混凝土的，當(dāng)FRP纖維材料與混凝土粘貼在一起時，膠粘劑接觸到混凝土表面后就滲入到 這些微空穴和微裂縫中去，等膠粘劑受壓固化后，膠粘劑就把混凝土與FRP纖維材料兩者 緊緊地“鉚”在一起結(jié)合為一個整體共同工作，從而充分發(fā)揮FRP纖維材料高強(qiáng)度的特性。界面粗糙程度與粘結(jié)強(qiáng)度也有一定關(guān)系，在一定范圍內(nèi)混凝土界面的粗糙度越大 那么界面的粘結(jié)強(qiáng)度就越高，這是由于增大了混凝土基層表面的空隙面積，從而增大了膠 粘劑與混凝土的接觸面積，增加了機(jī)械咬合力的“鉚”接點(diǎn)，另一方面膠粘劑滲入混凝上表 面微裂縫中，抑制了混凝上表層微裂縫的繼續(xù)擴(kuò)展，使界面表現(xiàn)出較高的粘結(jié)強(qiáng)度。在混凝土表面粘貼FRP纖維材料受力體系中，F(xiàn)RP纖維材料與膠粘劑之間的宏觀力學(xué)性能是通過分子間的吸附作用傳遞的。吸附力的產(chǎn)生過程分為兩個階段，第一階段是 膠粘劑的大分子通過布朗運(yùn)動遷移至被粘物基體表面，膠粘劑中的極性基團(tuán)逐漸向被粘物 極性基團(tuán)靠近；第二階段是吸附作用，當(dāng)膠粘劑與被膠物之間的距離小于5A(埃)時，分子 間的引力發(fā)生作用。吸附力包括氫鍵、色散力、偶極力、誘導(dǎo)偶極力。當(dāng)兩個理想平面距離 為IOA (埃)時，分子間的吸附力可達(dá)10 102MPa，距離為3 4A時可達(dá)102 103MPa， 這個數(shù)值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)劑所能達(dá)到的膠粘強(qiáng)度。雖然理想平面很難達(dá)到，一般不 超過1%，但是只要膠粘劑充分浸潤FRP纖維材料材料表面，分子間的吸附力足以產(chǎn)生很高 的粘結(jié)強(qiáng)度?？傊炷帘砻嬲迟NFRP纖維材料的粘結(jié)力是底層膠粘劑與混凝土之間界面的 機(jī)械結(jié)合力，以及FRP纖維材料與膠粘劑之間的吸附力綜合作用的結(jié)果，粘結(jié)力的大小取 決于粘結(jié)體系中各層結(jié)構(gòu)材料的界面形式、應(yīng)力水平、分子類型等因素。如上所述，便可以很好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)，其特征在于，主要由混凝土結(jié)構(gòu)層、以及 依次層疊在其表面上的底膠層、找平層、浸漬膠層及FRP纖維材料層組成。
2.實(shí)現(xiàn)混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，主要包括以下步驟(a)預(yù)先處理疏松、軟弱的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面，直至混凝土結(jié)構(gòu)層的表面形成堅硬的 界面；(b)在所形成的堅硬的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面均勻的涂刷底層膠；(c)用修平膠對混凝土結(jié)構(gòu)層表面的輕微凹凸和不平整處進(jìn)行找平處理；(d)在找平處理后的表面上均勻的涂刷浸漬膠，并在浸漬膠硬化前將FRP纖維材料粘 貼于其表面上；(e)用脫泡滾筒沿FRP纖維材料的纖維方向多次滾壓，使FRP纖維材料充分浸漬于膠粘 劑中，并確保其平整、無氣泡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)，其特征在于，主要由混凝土結(jié)構(gòu)層、以及依次層疊在其表面上的底膠層、找平層、浸漬膠層及FRP纖維材料層組成。本發(fā)明還公開了一種實(shí)現(xiàn)混凝土表面粘貼FRP纖維材料的結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，主要包括預(yù)先處理疏松、軟弱的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面，直至混凝土結(jié)構(gòu)層的表面形成堅硬的界面；在所形成的堅硬的混凝土結(jié)構(gòu)層的表面均勻的涂刷底層膠等步驟。本發(fā)明能顯著提高被加固混凝土構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度，同時由于本發(fā)明的FRP纖維材料是嵌貼在混凝土保護(hù)層內(nèi)，從而能使FRP纖維材料受到保護(hù)，避免磨損和撞擊等意外荷載作用，適合于橋面板和連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)域的加固。
文檔編號B32B13/14GK102092158SQ200910216718
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者黃友華 申請人:武侯區(qū)巔峰機(jī)電科技研發(fā)中心