Frp修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的固定方法
【专利摘要】本发明属于结构工程、材料工程和水利水电工程领域，提供的是一种FRP片材修复带裂缝工作的老旧混凝土重力坝坝体的固定方法。这种方法充分考虑了FRP片材轻质高强、抗腐蚀等特点，结合掺入偶联剂的环氧树脂结构胶保证FRP片材与混凝土重力坝坝体可靠粘结，共同传力。利用碾压的方式使带肋FRP片材嵌固到用于修复的未凝结的水泥砂浆面层中，紧密粘结，机械咬合。最后用铆钉对易于发生剥离破坏的FRP片材边缘部位进行机械锚固，确保FRP片材不会轻易剥落发生脆性破坏，抑制了裂缝的进一步扩展。这种方法简单而便于工程应用，可以作为FRP片材修复带裂缝工作的老旧混凝土重力坝坝体粘贴固定的有效途径，能够指导FRP片材加固老旧混凝土重力坝的设计与施工，并保证设计达到预期的防护要求，避免不必要的经济浪费。
【专利说明】FRP修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的固定方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及结构工程、材料工程和水利水电工程领域的一种FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的粘贴固定方法。
【背景技术】
[0002]建国早期建设的一些混凝土重力坝，由于当时设计规范存在缺陷，且已经使用了较长时间，坝体会产生大量的张性或剪切裂缝，给大坝运行造成隐患。利用FRP片材轻质高强、耐腐蚀等的性能特点，通过环氧树脂结构胶等技术手段将其粘结到老旧混凝土重力坝裂缝表面，可以有效抑制裂缝的扩展，从而对大坝进行可靠的修复与加固。而今，鲜有系统且科学地给出FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的粘贴固定方法，更多的是对FRP片材加固混凝土梁、柱的技术研究与应用，而FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的研究相对较少，尤其是在潮湿寒冷环境下应用于老旧混凝土重力坝加固的认识还不够，只是提出了经验性的方案，给老旧混凝土重力坝的修复与加固带来很大的盲目性和随意性，并容易达不到预期效果或者造成不必要的经济浪费。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于提供一种有效用于FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的粘贴固定方法，克服FRP片材在加固带有裂缝的混凝土结构时容易发生剥离破坏的现象。它可以作为采用FRP片材修复和加固带裂缝的老旧混凝土重力坝的有效途径，用于指导FRP片材在潮湿寒冷环境中加固带裂缝的老旧混凝土重力坝工程的设计与施工。
[0004]在进行加固修复前，对于风化、破坏严重的带裂缝的老旧混凝土重力坝表面要进行打磨、射水、重新找平等处理措施，因此用FRP片材修复老旧混凝土重力坝的粘贴方式往往属于湿法粘贴。根据破坏模式多为剥离破坏的特点，利用碾压的方式(图1)使带肋FRP片材(图2)-环氧树脂结构胶-水泥砂浆紧密粘合，实现提高树脂胶结力的目的，同时还能够增大三者间的摩擦力；在环氧树脂结构胶中添加有机硅烷偶联剂，使其与环氧树脂和FRP片材之间形成强有力的粘结界面，增强FRP片材与混凝土面的粘结作用；最后对最容易发生剥离破坏的FRP片材边缘用耐腐蚀的不锈钢铆钉进行锚固(图3)，以达到可靠加固老旧混凝土重力坝的目的。
[0005]本发明具有以下有益效果:
[0006]FRP片材加固方法是利用纤维复合材料轻质、高强等特性对带裂缝的老旧混凝土重力坝进行修复的，同时兼有优化粘结措施及材料性能的一种新技术，涉及结构工程、材料工程和水利水电工程等多个学科。提出的是一种FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝的粘贴固定方法，以确保FRP片材与混凝土之间有足够的粘结传递应力，提高老旧混凝土重力坝的工作性能，具有抑制裂缝进一步扩展的功能，优化了 FRP片材与混凝土材料粘结的措施，能够解决在温度荷载、水压力、冻胀作用等多重因素下老旧混凝土重力坝的开裂与裂缝扩展问题，可以有效地指导带裂缝的老旧混凝土重力坝的修复与加固设计施工，并可以用于带裂缝的老旧混凝土重力坝加固设计优化和施工方案合理确定，保证带裂缝的老旧混凝土重力坝修复与加固时的科学性与合理性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明涉及到的碾压FRP片材施工工艺示意图。
[0008]图2是本发明涉及到的带肋FRP片材示意图。
[0009]图3是本发明涉及到的铆钉锚固示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图具体描述FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的粘贴固定方法。
[0011](I)将带裂缝的老旧混凝土重力坝的闸墩处混凝土表面进行打磨处理，严重碳化的混凝土清除干净，射水清洗表面，用丙酮擦拭打磨处，这样可以提高粘结强度；通过注浆工艺用环氧树脂填补裂缝后，用高标号的水泥砂浆覆盖表面，修整抹平，加固大坝；在水泥砂浆尚未完全凝结硬化前，将事先涂好固化剂结构胶的带肋FRP片材垂直于裂缝粘贴到未硬化的水泥砂浆表面，利用如图1所示的碾压装置边振动边碾压，使带肋FRP片材与水泥砂浆层牢固的粘结在一起，FRP的肋条能够完全嵌入混凝土中，形成锯齿，与混凝土嵌锁在一起，提高粘结强度。带肋FRP片材的肋间距应为I倍的片材宽度，肋高度則取片材宽度的6%。
[0012](2)为了防止纤维端部、混凝土保护层的剥离破坏，可以适当的增加FRP片材的锚固长度，但不能超过FRP片材的有效粘结长度Le，且应保证粘结层强度大于混凝土抗拉、抗剪强度。大量文献分析表明，粘结层强度取决于两个方面:物理吸附层和化学偶联层，其中化学偶联层又是有效连接的关键。所以，可以加入适量的有机硅烷偶联剂，如乙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷等。这些偶联剂在冷水作用下物理吸附层容易被解析，但化学偶联层保存完好，可以增强粘结层中化学键的作用，这正适用于混凝土重力坝的工作环境。对FRP片材进行粘结固定之后，为了防止FRP片材与混凝土在寒冷潮湿的环境中由于冻胀、疲劳等荷载作用而丧失承载力，发生突然的剥离脆性破坏，本发明在最容易发生剥离破坏的FRP片材端部利用耐腐蚀的不锈钢钉进行了辅助铆钉加固的机械锚定措施。
[0013]由于直接将铆钉打入混凝土坝体中，会对坝体产生进一步的损伤，为避免这种不必要的破坏，一般在混凝土重力坝坝体上进行预钻孔，钻孔深度大约为Ip = 13mm,若过大将减弱铆钉锚固效果，过小则将无法起到减弱混凝土碎裂的作用。最终，根据预钻孔深度可以确定锚固深度为Ie = 1.21p，铆钉的长度为If > lp+le。随后，放置一小片氯丁橡胶圈在FRP片材上，将铆钉打入混凝土中进行锚定加固。
【权利要求】
1.一种FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的固定方法，其特征在于通过在尚未凝结硬化的水泥砂浆表面碾压FRP片材，带肋的FRP片材能够与未凝结硬化的水泥砂浆紧密嵌固一起，并最终形成整体受力构件。
2.根据权利要求1所述的一种FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的固定方法，其特征在于所述粘结层中加入有机硅烷偶联剂，保证环氧树脂结构胶与FRP片材的粘结强度大于混凝土抗拉、抗剪强度，减少剥离破坏的发生。
3.根据权利要求1所述的一种FRP片材修复带裂缝的老旧混凝土重力坝坝体的固定方法，其特征在于所述利用耐腐蚀的不锈钢钉对FRP片材边缘进行锚定，可有效防止FRP片材边缘剥离，提高FRP片材与混凝土界面粘结性能，保证受力构件共同受力。
【文档编号】E02B3/16GK103981839SQ201410247005
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】唐亮, 凌贤长, 田爽, 于程一, 咸贵军 申请人:凌贤长