Frp修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法
2023-06-04 10:57:06
Frp修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法
【專利摘要】本發明屬於結構工程、材料工程和水利水電工程領域，提供的是一種FRP片材修復帶裂縫工作的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法。這種方法充分考慮了FRP片材輕質高強、抗腐蝕等特點，結合摻入偶聯劑的環氧樹脂結構膠保證FRP片材與混凝土重力壩壩體可靠粘結，共同傳力。利用碾壓的方式使帶肋FRP片材嵌固到用於修復的未凝結的水泥砂漿面層中，緊密粘結，機械咬合。最後用鉚釘對易於發生剝離破壞的FRP片材邊緣部位進行機械錨固，確保FRP片材不會輕易剝落髮生脆性破壞，抑制了裂縫的進一步擴展。這種方法簡單而便於工程應用，可以作為FRP片材修復帶裂縫工作的老舊混凝土重力壩壩體粘貼固定的有效途徑，能夠指導FRP片材加固老舊混凝土重力壩的設計與施工，並保證設計達到預期的防護要求，避免不必要的經濟浪費。
【專利說明】FRP修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法
【技術領域】
[0001]本發明是涉及結構工程、材料工程和水利水電工程領域的一種FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的粘貼固定方法。
【背景技術】
[0002]建國早期建設的一些混凝土重力壩，由於當時設計規範存在缺陷，且已經使用了較長時間，壩體會產生大量的張性或剪切裂縫，給大壩運行造成隱患。利用FRP片材輕質高強、耐腐蝕等的性能特點，通過環氧樹脂結構膠等技術手段將其粘結到老舊混凝土重力壩裂縫表面，可以有效抑制裂縫的擴展，從而對大壩進行可靠的修復與加固。而今，鮮有系統且科學地給出FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的粘貼固定方法，更多的是對FRP片材加固混凝土梁、柱的技術研究與應用，而FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的研究相對較少，尤其是在潮溼寒冷環境下應用於老舊混凝土重力壩加固的認識還不夠，只是提出了經驗性的方案，給老舊混凝土重力壩的修復與加固帶來很大的盲目性和隨意性，並容易達不到預期效果或者造成不必要的經濟浪費。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題在於提供一種有效用於FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的粘貼固定方法，克服FRP片材在加固帶有裂縫的混凝土結構時容易發生剝離破壞的現象。它可以作為採用FRP片材修復和加固帶裂縫的老舊混凝土重力壩的有效途徑，用於指導FRP片材在潮溼寒冷環境中加固帶裂縫的老舊混凝土重力壩工程的設計與施工。
[0004]在進行加固修復前，對於風化、破壞嚴重的帶裂縫的老舊混凝土重力壩表面要進行打磨、射水、重新找平等處理措施，因此用FRP片材修復老舊混凝土重力壩的粘貼方式往往屬於溼法粘貼。根據破壞模式多為剝離破壞的特點，利用碾壓的方式(圖1)使帶肋FRP片材(圖2)-環氧樹脂結構膠-水泥砂漿緊密粘合，實現提高樹脂膠結力的目的，同時還能夠增大三者間的摩擦力；在環氧樹脂結構膠中添加有機矽烷偶聯劑，使其與環氧樹脂和FRP片材之間形成強有力的粘結界面，增強FRP片材與混凝土面的粘結作用；最後對最容易發生剝離破壞的FRP片材邊緣用耐腐蝕的不鏽鋼鉚釘進行錨固(圖3)，以達到可靠加固老舊混凝土重力壩的目的。
[0005]本發明具有以下有益效果:
[0006]FRP片材加固方法是利用纖維複合材料輕質、高強等特性對帶裂縫的老舊混凝土重力壩進行修復的，同時兼有優化粘結措施及材料性能的一種新技術，涉及結構工程、材料工程和水利水電工程等多個學科。提出的是一種FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩的粘貼固定方法，以確保FRP片材與混凝土之間有足夠的粘結傳遞應力，提高老舊混凝土重力壩的工作性能，具有抑制裂縫進一步擴展的功能，優化了 FRP片材與混凝土材料粘結的措施，能夠解決在溫度荷載、水壓力、凍脹作用等多重因素下老舊混凝土重力壩的開裂與裂縫擴展問題，可以有效地指導帶裂縫的老舊混凝土重力壩的修復與加固設計施工，並可以用於帶裂縫的老舊混凝土重力壩加固設計優化和施工方案合理確定，保證帶裂縫的老舊混凝土重力壩修復與加固時的科學性與合理性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明涉及到的碾壓FRP片材施工工藝示意圖。
[0008]圖2是本發明涉及到的帶肋FRP片材示意圖。
[0009]圖3是本發明涉及到的鉚釘錨固示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖具體描述FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的粘貼固定方法。
[0011](I)將帶裂縫的老舊混凝土重力壩的閘墩處混凝土表面進行打磨處理，嚴重碳化的混凝土清除乾淨，射水清洗表面，用丙酮擦拭打磨處，這樣可以提高粘結強度；通過注漿工藝用環氧樹脂填補裂縫後，用高標號的水泥砂漿覆蓋表面，修整抹平，加固大壩；在水泥砂漿尚未完全凝結硬化前，將事先塗好固化劑結構膠的帶肋FRP片材垂直於裂縫粘貼到未硬化的水泥砂漿表面，利用如圖1所示的碾壓裝置邊振動邊碾壓，使帶肋FRP片材與水泥砂漿層牢固的粘結在一起，FRP的肋條能夠完全嵌入混凝土中，形成鋸齒，與混凝土嵌鎖在一起，提高粘結強度。帶肋FRP片材的肋間距應為I倍的片材寬度，肋高度則取片材寬度的6%。
[0012](2)為了防止纖維端部、混凝土保護層的剝離破壞，可以適當的增加FRP片材的錨固長度，但不能超過FRP片材的有效粘結長度Le，且應保證粘結層強度大於混凝土抗拉、抗剪強度。大量文獻分析表明，粘結層強度取決於兩個方面:物理吸附層和化學偶聯層，其中化學偶聯層又是有效連接的關鍵。所以，可以加入適量的有機矽烷偶聯劑，如乙烯基三乙氧基矽烷、苯胺甲基三乙氧基矽烷等。這些偶聯劑在冷水作用下物理吸附層容易被解析，但化學偶聯層保存完好，可以增強粘結層中化學鍵的作用，這正適用於混凝土重力壩的工作環境。對FRP片材進行粘結固定之後，為了防止FRP片材與混凝土在寒冷潮溼的環境中由於凍脹、疲勞等荷載作用而喪失承載力，發生突然的剝離脆性破壞，本發明在最容易發生剝離破壞的FRP片材端部利用耐腐蝕的不鏽鋼釘進行了輔助鉚釘加固的機械錨定措施。
[0013]由於直接將鉚釘打入混凝土壩體中，會對壩體產生進一步的損傷，為避免這種不必要的破壞，一般在混凝土重力壩壩體上進行預鑽孔，鑽孔深度大約為Ip = 13mm,若過大將減弱鉚釘錨固效果，過小則將無法起到減弱混凝土碎裂的作用。最終，根據預鑽孔深度可以確定錨固深度為Ie = 1.21p，鉚釘的長度為If > lp+le。隨後，放置一小片氯丁橡膠圈在FRP片材上，將鉚釘打入混凝土中進行錨定加固。
【權利要求】
1.一種FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法，其特徵在於通過在尚未凝結硬化的水泥砂漿表面碾壓FRP片材，帶肋的FRP片材能夠與未凝結硬化的水泥砂漿緊密嵌固一起，並最終形成整體受力構件。
2.根據權利要求1所述的一種FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法，其特徵在於所述粘結層中加入有機矽烷偶聯劑，保證環氧樹脂結構膠與FRP片材的粘結強度大於混凝土抗拉、抗剪強度，減少剝離破壞的發生。
3.根據權利要求1所述的一種FRP片材修復帶裂縫的老舊混凝土重力壩壩體的固定方法，其特徵在於所述利用耐腐蝕的不鏽鋼釘對FRP片材邊緣進行錨定，可有效防止FRP片材邊緣剝離，提高FRP片材與混凝土界面粘結性能，保證受力構件共同受力。
【文檔編號】E02B3/16GK103981839SQ201410247005
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】唐亮, 凌賢長, 田爽, 於程一, 鹹貴軍 申請人:凌賢長