混凝土結(jié)構(gòu)體的加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種混凝土結(jié)構(gòu)體的加固結(jié)構(gòu)，屬于混凝土加固補強技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 磷酸鎂水泥（簡稱MPC)是一種早強快硬的新型膠凝材料，具有低溫凝結(jié)快、與混 凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)強度高、干縮小、粘附性強、耐磨性和抗凍性良好等優(yōu)點，可用于混凝土結(jié)構(gòu) 的快速修補與加固。而加固層與老混凝土界面粘結(jié)性能是影響其有效傳遞應(yīng)力和結(jié)構(gòu)完整 性的重要因素，常規(guī)做法是老混凝土表面鑿毛，開槽、植釘?shù)却胧１緦嵱眯滦歪槍匣炷?土加固面植釘方法進行創(chuàng)新性設(shè)計，開發(fā)"一種加筋MPC錨栓"，及其用以增強水泥加固層 與老混凝土界面粘結(jié)性能的工藝。
[0003] 劉濤等申請的專利《鋼筋混凝土矩形柱加固方法》（200610026951. 1)采用FRP布 加固柱時在加固區(qū)鉆小錨栓孔，植入涂有粘結(jié)樹脂的筋材，筋材為變形鋼筋、光圓鋼筋、或 纖維增強復(fù)合材料筋材，筋材與FRP布之間設(shè)置拉結(jié)連接，從而限制FRP布的側(cè)向膨脹變 形，增大對柱內(nèi)混凝土的約束作用。鄧燕華等申請的專利《一種側(cè)面加固鋼筋混凝土梁的 裝置》（200920189237. 3)以并列或錯列錨栓將鋼板固定于梁體側(cè)壁實現(xiàn)梁體的加固，錨栓 錨入深度不小于10倍的錨栓直徑。徐世烺等申請的專利《一種用纖維編制網(wǎng)和精細混凝 土加固建筑結(jié)構(gòu)的方法》(200910010259. 3)用U型抗剪銷釘固定結(jié)構(gòu)加固纖維編織網(wǎng)。趙 軍等申請的專利《用纖維混凝土板加固鋼筋混凝土梁的方法》（201110000442.2)在梁體 抗剪區(qū)開槽布入鋼纖維混凝土板，再以鋼筋或膨脹螺栓固定鋼纖維混凝土板，以此加固梁 的抗剪能力。余志武等申請的專利《一種結(jié)構(gòu)正彎矩區(qū)的鋼板-混凝土組合結(jié)構(gòu)加固方 法》（201210034337. 5)提出，鋼板一混凝土組合加固時，通過在鋼板上焊栓釘、在原混凝土 梁底部表面植筋、在原混凝土梁和加固鋼板之間澆注混凝土等措施來使加固部分與原結(jié) 構(gòu)形成整體。荀勇等申請的專利《一種預(yù)制TRC板加固鋼筋混凝土裝置及界面處理方法》 (201310310742. X)以不銹鋼螺栓壓緊TRC板加固層。由此可見，在老混凝土結(jié)構(gòu)加固面鉆 錨栓孔植筋或埋設(shè)錨栓，主要起臨時固定加固層的筋材或板材、約束加固層與老混凝土界 面剝離和側(cè)向膨脹變形、參與粘結(jié)界面的抗拉抗剪切等作用。
[0004] 常見加固層連接銷栓做法是在老混凝土加固面鉆錨栓孔、注入結(jié)構(gòu)膠、再植入鋼 筋或螺栓，也有鉆錨栓孔打入膨脹螺栓或插入化學(xué)螺栓，這類是采用化學(xué)類固化膠結(jié)劑或 依靠機械性膨脹方式固定銷釘，但絕大部分加固層剝離破壞時，這類銷栓并未出現(xiàn)屈服破 壞或剪切斷裂，存在材料浪費問題；此外，化學(xué)固化膠結(jié)劑價格較高，因與后續(xù)加固層材料 不同而需要專門備料。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型目的是：針對上述問題，提供一種混凝土結(jié)構(gòu)體的加固結(jié)構(gòu)，以有效增 強修補的水泥加固層與老混凝土結(jié)構(gòu)體界面粘結(jié)和抗剝離性能，改善老混凝土結(jié)構(gòu)體維修 加固后的破壞形態(tài)，提高混凝土結(jié)構(gòu)體的承載能力。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案是：所述的混凝土結(jié)構(gòu)體的加固結(jié)構(gòu)包括：
[0007] 在老混凝土結(jié)構(gòu)體表面向內(nèi)鉆設(shè)的錨栓孔，
[0008] 插設(shè)在所述錨栓孔中、且其一段露出錨栓孔外的鋼絲卷，
[0009] 填充在所述錨栓孔中的MPC膠凝材料，
[0010] 掛設(shè)在所述鋼絲卷外露端上的加筋材料，以及
[0011] 將所述鋼絲卷外露端收容在其內(nèi)的水泥加固層。
[0012] 本實用新型在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：
[0013] 為了增強新的水泥加固層的抗裂性能、有效提高老混凝土結(jié)構(gòu)體加固后的承載能 力。該加固結(jié)構(gòu)還包括掛設(shè)在所述鋼絲卷外露端的加筋材料，所述水泥加固層將所述加筋 材料也收容在其內(nèi)。
[0014] 所述加筋材料優(yōu)選為加強筋網(wǎng)格，進一步優(yōu)選為鋼絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)。
[0015] 當(dāng)然我們也可以不在水泥加固層中布設(shè)加筋材料。但是為了提高后期施工的水泥 加固層的結(jié)構(gòu)強度，最好將鋼絲卷的外露端呈發(fā)散狀展開布置，而所述水泥加固層將展開 的鋼絲卷外露端收容在其內(nèi)部。
[0016] 所鉆錨栓孔的錨栓孔徑為20_~22mm。
[0017] 所述鋼絲卷的一端插至所述錨栓孔的孔底。
[0018] 所述MPC膠凝材料為MPC凈漿、MPC砂漿或纖維MPC復(fù)合材料。
[0019] 所述老混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)設(shè)置有鋼筋，且所述錨栓孔與所述老混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)的鋼 筋的錯開布置。
[0020] 所述鋼絲卷由焊接鍍鋅鋼絲網(wǎng)卷制而成。
[0021] 本實用新型的優(yōu)點是：
[0022] 1、本實用新型這種加固結(jié)構(gòu)的施工十分方便，以電錘鉆錨栓孔、插入鋼絲卷、注入 具有觸變性的MPC膠凝材料，適用于梁板底面、墻柱側(cè)面等各種作業(yè)面。
[0023] 2、錨栓基體材料為MPC水泥基材料--MPC膠凝材料，與老混凝土粘結(jié)力強，加筋 材料為鋼絲網(wǎng)卷制而成，加筋MPC錨栓成本低于化學(xué)錨栓、膨脹螺栓和結(jié)構(gòu)膠植筋。
[0024] 3、加筋MPC錨栓外露鋼絲發(fā)散狀展開，錨固于表面的維修水泥加固層內(nèi)，有利于 增強修補加固層與老混凝土間的抗剝離性能，并且可以臨時固定鋼絲網(wǎng)、纖維織物網(wǎng)等維 修加固筋材，便于施工的順利進行。
[0025] 4、加筋MPC錨栓的鋼絲卷層數(shù)可根據(jù)修補加固層與老混凝土界面粘結(jié)抗剪抗拉 力的大小靈活設(shè)計。
【附圖說明】
[0026] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附 圖。
[0027] 圖1為本實用新型實施例中加固結(jié)構(gòu)完成后混凝土梁體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本實用新型實施例中加固方法的施工工序演示圖；
[0029] 圖3為加筋MPC試件剪切拉伸性能曲線圖；
[0030] 圖4為加筋MPC試件拉伸荷載-位移曲線。
[0031] 其中：1-錨栓孔，2-鋼絲卷，3-MPC膠凝材料，4-水泥加固層，5-老混凝土結(jié)構(gòu)體， 6_修補層，7-鋼絲網(wǎng)，8-第一層纖維MPC細骨料砂漿，9-第二層纖維MPC細骨料砂漿，10-亞 克力板，11-模板夾。
【具體實施方式】 [0032] ：對混凝土梁體的加固。
[0033] 以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明 本實用新型而并非限制本實用新型的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體施工單 位的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0034] 如圖1和圖2所示，現(xiàn)有一矩形截面簡支混凝土梁，因其為原始固有混凝土結(jié)構(gòu)， 故在此將該混凝土梁稱之為老混凝土結(jié)構(gòu)體5,因其抗彎承載能力不足，現(xiàn)對其進行加固。 傳統(tǒng)的加固方法為：直接將高強鋼絲網(wǎng)以鋼釘固定在梁底受彎區(qū)，再噴射或涂抹水泥加固 層以覆蓋鋼絲網(wǎng)，梁體受彎破壞過程中由于加固層與老混凝土的模量差異，在變形協(xié)調(diào)的 情況下，在水泥加固層與老混凝土界面處產(chǎn)生剪應(yīng)力，其大于界面粘結(jié)抗剪強度時，水泥加 固層便與混凝土梁剝離。
[0035] 因此，本實施例摒棄了傳統(tǒng)的加固方法，而采用了一種更為巧妙更為合理的方法， 以提高水泥加固層與老混凝土結(jié)構(gòu)體之間的粘結(jié)性能，避免受力較大時后施工的水泥加固 層從老混凝土體結(jié)構(gòu)體上剝離下來，該方法主要包括以下步驟：
[0036] 考慮到正常使用極限狀態(tài)下，水泥加固層與老混凝土剝離總是由跨中向兩邊延伸 一定長度，因此，采用圖1所示的錨栓布置方式，即由跨中向兩側(cè)對稱布置，錨栓間距由小 到大。
[0037] 為了保證施工的順利進行，本例在下述步驟一進行之前（也可以在下述步驟一完 成之后且下述步驟二進行之前），先采用氣動鑿毛機清理梁體受彎區(qū)表面的混凝土表面，除 去梁體受彎區(qū)表面的浮漿和松動顆粒。并且正在下述步驟一進行之前，以鋼筋掃描儀確定 梁跨受彎區(qū)的鋼筋分布，以便于施工人員確定錨栓孔的布設(shè)位置（所鉆的錨栓孔1需避開 老混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)鋼筋的位置）。
[0038] 步驟一：采用電錘在待加固的老混凝土結(jié)構(gòu)體5 (本例中該老混凝土結(jié)構(gòu)體為混 凝土梁體）的表面設(shè)計位置鉆錨栓孔1，所鉆的錨栓孔1的錨栓孔徑一般在20mm~22mm為 佳，本例中錨栓孔1的錨栓孔徑為22_，根據(jù)水泥加固層與老混凝土截面剪切或剝離的力 度確定合適的孔深和孔間距。
[0039] 而且在上述步驟一完成之后以及下述步驟二進行之前，最好用水沖洗所鉆錨栓孔 1內(nèi)的粉塵及碎肩，使錨栓孔壁濕潤但錨栓孔內(nèi)無積水。
[0040] 步驟二：在所鉆出的錨栓孔1中插入預(yù)先卷制的鋼絲卷2,所述鋼絲卷2由焊接鋼 絲卷制而成，根據(jù)水泥加固層與老混凝土截面剪切或剝離的力度確定合適的鋼絲卷層數(shù)， 使鋼絲卷2的一端插入至錨栓孔1底而另一端露出錨栓孔1外一定長度。
[0041] 步驟三：向錨栓孔1內(nèi)注入MPC膠凝材料3-一即磷酸鎂水泥膠凝材料。本例為 了方便MPC膠凝材料3的注入，其借助一個帶有注膠嘴的橡膠囊袋由鋼絲卷中心往錨栓孔 內(nèi)注入MPC膠凝材料，并往復(fù)插搗數(shù)次，使錨栓孔1中充滿MPC膠凝材料，輔助人員以手按 壓錨栓孔內(nèi)膠凝材料不動，持續(xù)時間10秒鐘，橡膠囊袋封裝MPC膠凝材料可以隨時搓揉，使 具有觸變性的MPC膠凝材料具有一定的塑性。
[0042] 本例中，該步驟三按15分鐘內(nèi)用完的量拌制MPC膠凝材料并倒入橡膠囊袋，此后 隨時搓揉，使具有觸變性的MPC膠凝材料具有一定的塑性。
[0043] 步驟四：在鋼絲卷2的外露端掛設(shè)作為加筋材料的第一層鋼絲網(wǎng)7,該加筋材料也 可以采用纖維網(wǎng)等各種加強筋網(wǎng)格材料，為了保證強度，所采用的鋼絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)都必須 是高強度材料一一即高強度鋼絲網(wǎng)或高強度纖維網(wǎng)。為了提高水泥加固層與老混凝土表面 的粘結(jié)性能，本例先在老混凝土結(jié)構(gòu)體5表面涂抹3~5mm厚的MPC凈漿界面劑6,此過程 中不應(yīng)碰撞外露的鋼絲卷2,然后再將上述第一層鋼絲網(wǎng)7貼合MPC凈漿界面劑6表面固 定。
[0044] 之后在第一層鋼絲網(wǎng)7外側(cè)抹5mm厚的第一層纖維MPC細骨料砂衆(zhòng)8,然后再貼合 第一層纖維MPC細骨料砂漿8表面布置第二層鋼絲網(wǎng)7。
[0045] 將鋼絲卷2的外露端呈發(fā)散狀張開，并將作為加筋材料的兩層鋼絲網(wǎng)7和鋼絲卷 2固定。然后由梁體跨中向兩側(cè)分段涂抹IOmm厚的第二層纖維MPC細骨料砂漿9,修整表 面至平整。
[0046] 上述由內(nèi)而外依次分布的MPC凈漿界面劑6、第一層纖維MPC細骨料砂漿8和第二 層纖維MPC細骨料砂漿9共同形成本實用新型所說的水泥加固層4?？梢姡纠械乃嗉?固層4為MPC水泥材料，其施工總厚度為18~20mm，內(nèi)有作為加筋網(wǎng)格的兩層鋼絲網(wǎng)7。
[0047] 以合適尺寸的透明亞克力板10和模板夾11固定加固層，并輕輕