利用FRP加固件对混凝土柱的快速加固方法及加固件

技术领域

本发明属于混凝土结构加固领域，具体适用于建筑结构中的混凝土柱，尤其适用于对耐腐蚀性和防电磁干扰要求较高的建筑结构。

背景技术

混凝土结构在实际工程中应用较多，它具有承载能力高、整体性好、刚度大、耐火性能好等优点，但在腐蚀性环境中尤其是含氯离子较高的环境中，钢筋容易出现锈蚀，导致建筑物、桥梁等无法正常使用，并造成一定的经济损失。钢管混凝土结构在使用过程中也暴露出一些问题：钢管裸露在外部环境中，使用过程中容易出现腐蚀、劣化等问题，特别是在恶劣的环境中，如港口码头的钢管混凝土桩容易受到氯离子的侵蚀，海洋钻井平台长期浸泡在海水中易受到海水的侵蚀，隧道、地铁的潮湿环境容易导致钢管腐蚀等，就需要采取措施进行防腐处理。此外，现代建筑逐渐向着大跨度、高层方向发展，建筑自身的重量也越来越大，采用轻质、高强的建筑材料以降低建筑物的重量，进而达到降低建筑物受到的地震作用力的目的，也逐渐成为科研人员关心的问题。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种利用FRP加固件对混凝土柱的快速加固方法及加固件，其目的是解决以往的建筑物混凝土柱容易腐蚀的问题、现有防腐措施效果和强度不好及施工不便易污染的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种利用FRP加固件对混凝土柱的快速加固方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

在施工时，先将需要加固的混凝土柱表面进行打磨，使其表面凹凸不平，并用空气压缩机将混凝土柱表面碎屑进行清除；

取FRP加固件，FRP加固件分为能组合在一起的两部分，每部分为与混凝土柱表面相适应的形状，然后将预制FRP加固件内侧运用丙酮进行擦拭；随后将粘结剂均匀涂抹在混凝土柱表面，再将其中一部分预制FRP加固件紧扣在混凝土柱表面，使其与粘结剂紧密贴合，然后再将另一部分预制FRP加固件也紧扣在混凝土柱表面，在两部分FRP加固件的搭接处加工出能搭接在一起的搭接槽，在搭接槽处均匀涂抹粘结剂。

混凝土柱表面进行打磨的方式如下：在混凝土柱表面利用冲击钻进行点式的打坑，打坑时冲击钻钻头向下保持钻身与混凝土柱呈45°～60°夹角，使混凝土柱表面形成麻点式的凹坑，凹坑的深度为3～5mm，凹坑的直径为5～8 mm，凹坑之间的间距为5～15mm。

3实施上述的利用FRP加固件对混凝土柱的快速加固方法中所专用的混凝土柱快速加固FRP加固件，该FRP加固件为与混凝土柱相适应的形状，FRP加固件为两部分，两部分FRP加固件交接的位置设置有能搭接在一起的搭接槽, 搭接槽为阶梯状结构、凹凸扣状结构或倒刺状结构。

优点及效果：

本发明提供一种利用FRP加固件对混凝土柱的快速加固方法及加固件，与传统的混凝土结构相比有着以下优点：

1、优良的耐腐蚀性能；预制FRP 管约束混凝土可在暴露或其他腐蚀性及特殊的不利环境下使用。

2、整体性能好；由于混凝土与FRP 的线膨胀系数接近,它们受热后变形基本相同,整个结构产生的热应力较小，因而FRP 管约束混凝土能够承受剧烈的温差变化。

3、介电性能优越；在高频电磁场中，FRP材料不会像钢材那样由于涡流效应而产生热量，导致热应力产生的混凝土开裂。

4、不受电磁波影响；因FRP材料为有机材料而非金属材料，因此适合于做非磁性环境要求的设备结构。

5、独特的混凝土柱表面进行打磨方式；这种倾斜式打磨机严格限定凹坑的参数，使得凹坑具有更好的挂接功能。

6、独特的FRP加固件两部分搭接结构和搭接槽结构，使得FRP加固件的安装更方便，连接更牢固。

目前，我国对于FRP管加固混凝土柱的应用主要在于施工方面，即在施工过程中，运用FRP管作为柱的模板，将混凝土直接浇筑，一次成型。对于如何将FRP管应用到对现有建筑物进行加固，研究与应用并不多。

本发明的目的是为了FRP加固件加固混凝土柱技术在我国加固领域得到推广，提供了一种快速加固技术，既能够对混凝土结构进行加固，使其满足使用功能，同时又能够方便施工，减少污染。

附图说明：

图1为本发明一种形式的结构示意图；

图2为图1的搭接形式局部放大图；

图3为图1中所用的FRP加固件的一半结构示意图；

图4为本发明另一种形式的结构示意图；

图5为图4的搭接形式局部放大图；

图6为图4中所用的FRP加固件的一半结构示意图；

图7为FRP加固件搭接槽的另一种形式的结构示意图；

图8为FRP加固件搭接槽的另第三种形式的结构示意图；

图9为与图7相似的另一种结构形式；

图10为与图8相类似的另一种结构形式；

图11为凹坑打磨方式的放大说明图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的描述：

本发明提供一种利用FRP加固件对混凝土柱的快速加固方法，该方法的步骤如下：

如图1和4所示，在施工时，先将需要加固的混凝土柱1表面进行打磨，使其表面凹凸不平，并用空气压缩机将混凝土柱1表面碎屑进行清除；

取FRP加固件3，FRP加固件3分为能组合在一起的两部分，每部分为与混凝土柱1表面相适应的形状，也就是说两部分结合以后正好可以将混凝土柱裹住，每部分的具体形状如图3和6所示，然后在FRP加固件3内侧运用丙酮进行擦拭；随后将粘结剂2均匀涂抹在混凝土柱1表面，再将其中一半预制FRP加固件3紧扣在混凝土柱1表面，使其与粘结剂2紧密贴合，然后再将另一半预制FRP加固件3也紧扣在混凝土柱1表面，在两半FRP加固件3的搭接处加工出能搭接在一起的搭接槽4，在搭接槽4处均匀涂抹粘结剂2。

混凝土柱1表面进行打磨的方式如下：在混凝土柱1表面利用冲击钻进行点式的打坑，打坑时冲击钻钻头111向下保持钻头111与混凝土柱1呈45°～60°夹角R，使混凝土柱1表面形成麻点式的凹坑222，保持钻身与混凝土柱的夹角是为了使得凹坑形成一个向下倾斜的角度，这样有两点好处，第一，涂抹粘结剂2后，进入凹坑内的粘结剂就会与表面的粘结剂形成整体，而因为凹坑是向下倾斜的而开口是朝上的，如图9所示的结构，所以，就会使得整个粘结剂层形成一个向下倒刺的挂钩的形式牢牢的挂在混凝土柱1上，这样利用粘结剂的粘性化学性质，及粘结层倒刺的物理形式，大大加强了粘结剂所形成的粘结的强度；第二在涂抹粘结剂2时，因为凹坑的开口是倾斜朝上的，所以，涂抹粘结剂的过程中粘结剂会充分的进入凹坑内，不会造成外流的现象，而这样一来一方面防止造成粘结剂的浪费，另一方面保证了粘结剂的强度用量，因为粘结剂一旦外流就会使得粘结强度受损。

凹坑的深度为3～5mm，凹坑的直径为5～8 mm，凹坑之间的间距为5～15mm。这些参数都是根据所需要的强度来设定的，因为如果凹坑的深度过深就会影响混凝土柱的本身的结构强度，过浅则影响粘结效果，而凹坑之间的间距过小则会造成凝土柱表面的的混凝土脱落，过大同样影响粘结效果。

另外，如图3、6、7和8所示为混凝土柱快速加固FRP加固件，该FRP加固件为与混凝土柱相适应的形状，FRP加固件为两部分，两部分FRP加固件交接的位置设置有能搭接在一起的搭接槽4, 搭接槽4为图3或6所示的阶梯状结构、如图7或9所示的凹凸扣状结构5或如图8或10所示的倒刺状结构，图9所示的凹凸扣状结构和图10所示的倒刺状结构使得施工之后的FRP加固件外表面更加的平整；阶梯状结构使得FRP加固件搭接的强度提高的同时，也会使得搭接处的外表面更加平整；而如图7或9所示的凹凸扣状结构则会进一步增加搭接的牢固性，如图8或10所示的倒刺状结构6则是搭接的强度最好的形式。

所述粘结剂2为改性环氧树脂类双组份结构胶；所述FRP加固件3包括CFRP圆管、CFRP方管、GFRP圆管、GFRP方管、BFRP圆管和BFRP方管。

本发明施工过程简单，施工时间较短，施工成本较低，养护周期较短，对周围环境造成的污染较少。此发明适用于建筑结构中的混凝土柱。可以很好的在混凝土柱的加固领域推广应用。