一种圆形结构底部的加固方法
【专利摘要】本发明公开了一种圆形结构底部的加固方法，它包括以下步骤：(1)选取水泥基灌浆料作为第一材料、掺加柔性掺合料的灌浆料作为第二材料，然后测试第一材料和第二材料的固化收缩率；(2)根据公式Angle1/Angle2=Shrinkage2/Shrinkage1计算第一材料和第二材料的扇形圆心角角度比；然后根据公式360=N*(Angle1+Angle2)计算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度；(3)在破损的圆形结构底部圆形区域间隔浇注第一材料和第二材料。采用本方法可以提高加固结构部分的抗开裂性能。
【专利说明】一种圆形结构底部的加固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及圆形结构底部的一种加固方法，尤其是涉及加固圆形结构底部时采用柔性灌浆材料和刚性灌浆材料间隔的加固方法。
【背景技术】
[0002]高性能免振捣灌浆料(混凝土)是当今在混凝土结构补强加固和设备安装大量使用的建筑材料。具有自流性好，快硬、早强、高强；无毒、无害、不老化、对水质及周围环境无污染，自密性好、防锈等特点；在施工方面具有质量可靠，降低成本，缩短工期和使用方便等优点。但这类建筑材料的主要缺点是因早期强度要求上的快，配合比中除水泥占有量比较高外，其内掺有多种外加剂和添加剂，早期水化热强，在养护过程中的温度变化较大，体积在养护初期会有变化，从而容易产生裂纹，影响到其抗渗性、耐久性。
[0003]改进灌浆料一种方法是掺加柔性掺合料，这样可以增加材料的抗开裂性。但是这种柔性掺合料价格贵，施工也相对复杂。
[0004]专利号为CN201020511912.2，发明名称为“石板楼盖加固结构”的中国专利公开的石板楼盖加固结构，其为由钢筋网片、水泥净浆涂层和强度不低于25MPa的改性水泥砂浆涂层构成的复合加固层，钢筋网片通过连接件贴合安装于待加固的石板楼盖底面，水泥净浆涂层涂覆于贴合安装有上述钢筋网片的石板楼盖底面，改性水泥砂浆涂层涂覆于水泥净浆涂层上。该结构采用单独的改性水泥砂浆涂层，是一种已经有的和常见技术。它加固的对象是石板楼，没有对其几何形状加以说明。对于常见存在的开裂问题没有提出具有独创性的技术路线，也没有提出基于材料工程的数学计算公式作为技术内容中的关键技术。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种可以提高加固结构部分的抗开裂性能的一种圆形结构底部的加固方法。
[0006]本发明的一种圆形结构底部的加固方法，它包括以下步骤:
[0007](I)选取水泥基灌浆料作为第一材料、掺加柔性掺合料的灌浆料作为第二材料，然后测试第一材料和第二材料的固化收缩率；
[0008](2)根据公式 Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel 计算第一材料和第二材料的扇形圆心角角度比，式中Anglel是每一份第一材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Shrinkagel和Shrinkage〗分别是第一材料和第二材料的固化收缩率；然后根据公式360=N*(Anglel+Angle2)计算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，式中N为在圆柱底部圆形区域内确定的第一材料和第二材料浇注总块数，N为> 2的偶数；
[0009](3)根据步骤(2)得到的每一份第一材料和第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度以及第一材料和第二材料浇注总块数，在破损的圆形结构底部圆形区域间隔浇注第一材料和第二材料。[0010]本发明的有益效果是:利用两种灌浆料，一种是水泥基灌浆料，第二种是在传统的灌浆料中掺加柔性掺合料，两种间隔灌入破损的圆形结构底部圆形区域，使二者形成一体，发挥刚性材料强度高和柔性材料体积变化不开裂和延性好的特性，这样可以提高加固结构部分的抗开裂性能，可以在价格上和施工方面，取得一个平衡点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为破损的圆形结构底部圆形区域修补用灌浆材料的第一材料和第二材料分布示意图；
[0012]图2是两种材料的内应力计算模型。
[0013]左边白色部分代表第一材料，右边网格部分代表第二材料，模型两端条件为固支。【具体实施方式】
[0014]如附图所示的本发明的一种圆形结构底部的加固方法，它包括以下步骤:(I)选取水泥基灌浆料作为第一材料1、掺加柔性掺合料的灌浆料作为第二材料2，然后测试第一材料和第二材料的固化收缩率；(2)根据公式Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel计算第一材料和第二材料的扇形圆心角角度比，式中Anglel是每一份第一材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Shrinkagel和Shrinkage〗分别是第一材料和第二材料的固化收缩率；然后根据公式360=N*(Anglel+Angle2)计算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，式中N为在圆柱底部圆形区域内确定的第一材料和第二材料浇注总块数，N为> 2的偶数；(3)根据步骤(2)得到的每一份第一材料和第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度以及第一材料和第二材料浇注总块数即第一材料和第二材料在圆形内划分的扇形的总块数，在破损的圆形结构底部圆形区域间隔浇注第一材料和第二材料。
[0015]本发明的核心是把两种材料，用间隔的形式，来形成圆柱底部的灌浆料加固(见图1)。第一种材料是传统的水泥基灌浆料，固化后，会收缩。第二种是掺加柔性掺合料的灌浆料，固化后会有膨 胀。
[0016]第一种材料的角度和第二种材料的角度分配时按照图2给出的模型进行计算。我们要求是这样两种材料组成的复合体，在固化后，产生的内拉伸应力为零。具体的参数和计算公式以及推导步骤如下:
[0017]第一材料I的参数如下:
[0018]LI是每一份第一材料占有的扇形区域的弧长,El是杨氏模量,Shrinkagel是材料收缩率；Sigmal代表第一材料在固化后产生的应力，Epsilonl代表第一材料在固化后产生的应变。
[0019]第二材料2的参数如下:
[0020]L2是每一份第二材料2占有的扇形区域的弧长，E2是杨氏模量，Shrinkage〗是材料的收缩率(负收缩率即膨胀率)；Sigma2代表第二材料在固化后产生的应力，Epsilon2代表第二材料在固化后产生的应变。Shrinkagel和Shrinkage2的数值是可以用材料试验来测试获取。
[0021]相应的力学公式是:[0022]Sigmal=El(Epsilonl-Shrinkagel) (I)
[0023]Sigma2=E2(Epsilon2 - Shrinkage〗) (2)
[0024]考虑到圆柱底部体沿着弧形方向要求总体的收缩或者膨胀是等于零以及力平衡条件，在模型中可以给出:
[0025]Ll*Epsilonl_L2*Epsilon2=0 (3)
[0026]Sigmal=Sigma2 (4)
[0027]经过运算，第一材料和第二材料产生的应力:
[0028]Sigmal=Sigma2=El*E2*(Ll*Shrinkagel-L2*Shrinkage2)/(E1*L2+E2*L1) (5)
[0029]再进一步要求内力最小或者等于零的要求就得到了:
[0030]LI*Shr i nkageI=L2*Shr i nkage 2 (6)
[0031]对于图1的圆柱底部而言，LI=半径*角度I。LI=半径*角度2，也就是两种材料的角度之比:`[0032]Angle1/Angle2=Shrinkage2/ShrinkageI (7)
[0033]这里，Anglel是每一份第一材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度。
[0034]然后根据公式360=N*(Anglel+Angle2)计算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，式中N为在圆柱底部圆形区域内确定的第一材料和第二材料浇注总块数，NSS 2的偶数#的数值可以根据施工具体情况确定。理论上说，N的数值越大，两种材料的相间越均匀。但是N值过大，圆形区域分取块数多，不利于施工。
[0035]实施例1
[0036]某具有圆筒形状的化工储蓄罐，其底部如图1所示，需要加固。
[0037](a)选取两种材料:第一材料和第二材料。第一材料是普通水泥基灌浆料，第二材料是掺加柔性掺合料的灌浆料。
[0038](b)测试第一材料和第二材料的固化收缩率，获得:第一材料为0.15%，第二材料为-0.20%。第二材料中的负号表不膨胀。
[0039](c)按照 Shrinkagel=0.16% 和 Shrinkage2=0.20%,代入公式 Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel,得到第一材料和第二材料的角度比。
[0040](d)设圆柱底部总共分成为N份第一材料和第二材料的扇形区域。每份第一材料的扇形圆心角角度为Anglel,每份第二材料的扇形圆心角角度为Angle2,如下的公式可得:
[0041 ] 3 6 O = N * (Anglel+Angle2) = N* (Anglel+Anglel*Shrinkagel/Shrinkage〗)=1.8*N*Anglel (8)
[0042]将圆柱底分成4块施工，取N=4。代入上述公式(8)，得到
[0043]Anglel=50 (9)
[0044]Angle2=40 (10)
[0045](f)按照公式(9)和公式(10)施工，在破损的圆形结构底部圆形区域间隔浇注第一材料和第二材料。
[0046]施工结果表明:常见的开裂现象得到了很好改进。
【权利要求】
1.一种圆形结构底部的加固方法，其特征在于它包括以下步骤: (1)选取水泥基灌浆料作为第一材料、掺加柔性掺合料的灌浆料作为第二材料，然后测试第一材料和第二材料的固化收缩率； (2)根据公式Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel计算第一材料和第二材料的扇形圆心角角度比，式中Anglel是每一份第一材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，Shrinkagel和Shrinkage〗分别是第一材料和第二材料的固化收缩率；然后根据公式360=N*(Anglel+Angle2)计算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度，式中N为在圆柱底部圆形区域内确定的第一材料和第二材料浇注总块数，NSS 2的偶数； (3)根据步骤(2)得到的每一份第一材料和第二材料占有的圆柱底部的扇形圆心角角度以及第一材料和第二材料浇注总块数，在破损 的圆形结构底部圆形区域间隔浇注第一材料和第二材料。
【文档编号】E04G23/02GK103452330SQ201310366836
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】朱涵, 张立敏, 张新民, 王存贵, 辛忠一, 李辉, 许德亮, 王建来 申请人:中国建筑第六工程局有限公司, 天津市中土建筑工程技术发展有限公司, 天津中建建筑技术发展有限公司