专利名称：一种筒仓环向加固方法
技术领域：
本发明属于筒仓结构领域，尤其涉及一种筒仓环向加固方法。
背景技术：
筒仓在工业领域有着大量的应用，其用于储存生产过程中各种不同的储料(如煤及水泥生、熟料等)，其中，钢筋混凝土筒仓或预应力钢筋混凝土筒仓以其较低的造价与良好的耐久性在工程实践中应用最为广泛，由于功能的需要，筒仓的直径可达20m以上，高度可达60m以上，是工程领域非常重要的构筑物。钢筋混凝土筒仓或预应力钢筋混凝土筒仓在工作状态下，其仓壁主要受侧向压力引起的环向拉力，因此，筒仓的钢筋配置主要以环向钢筋为主，环向钢筋用量大，布置间距小。近年来发生数起筒仓垮塌事故，使用调查发现，筒仓在使用过程中仓壁出现裂缝的现象非常普遍，这严重威胁着筒仓结构的安全性，同时，也严重影响了筒仓结构的耐久性。裂缝的产生可归因为以下原因1)筒仓仓壁的环向钢筋布置间距太小，构造不合理，甚至达到80mm以下，并沿着壁厚分多层布置，加上竖向钢筋分布，钢筋布置十分密集，滑模施工工期紧，高空作业，难以保证混凝土浇筑质量；幻环向钢筋用量大，但为抗拉或裂缝宽度控制需要，实际工程中常常存在偷工减料问题，后期检测发现，环向钢筋间距常常远远大于设计值；幻抗裂计算考虑不足，仓内散装贮料的径向压力使仓壁产生环向拉应力，随贮料深度的增加，环向拉应力逐渐增大，同时，许多筒仓常常储存高温储料，高温贮料使仓壁内外两侧存在较大温差，使其环向截面的内侧受压、外侧受拉，荷载应力与温度应力叠加后， 仓壁环向截面外侧存在较大拉应力，而温度应力常常在设计中未考虑或考虑不足，这常常直接导致仓壁的开裂。针对仓壁由于抗拉能力不足的加固技术，一是普通钢筋混凝土增大截面法，在原筒仓仓壁外侧绑扎加固钢筋，浇筑混凝土，该技术的不足之处为其为被动加固，不能减小闭合原有裂缝，存在二次受力问题，混凝土浇筑厚度大，现场湿作业工作量大，滑模施工工艺复杂，高空作业难度大，造价高，且后浇筑混凝土易受拉开裂。二是普通体外预应力加固法，在原仓壁外侧浇筑普通钢筋混凝土，同时预留孔道，待混凝土达到其设计强度90%以上，施加体外预应力，该技术的不足之处为同样面临大量的高空混凝土浇筑难题，滑模施工复杂，混凝土养护周期长。为避免高空大量混凝土浇筑，涂抹砂浆代替混凝土浇筑无疑是一个很好的选择，但是，普通砂浆抗拉能力弱，容易开裂，涂抹厚度较大时，收缩变形大，易产生收缩裂缝，聚合物砂浆具有较好的力学性能，涂抹聚合物砂浆代替混凝土浇筑在技术上具有可行性，然而，聚合物砂浆的成本高，价格是普通砂浆的数十倍之高，使得筒仓的加固造价颇高，因此，如何在筒仓加固中解决普通砂浆抗裂及裂缝控制问题是在筒仓环加固中应用普通砂浆代替混凝土浇筑的一个关键技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种筒仓环向加固方法，对筒仓环向进行主动加固，通过施工工艺流程及构造的创新，消除加固材料的应力滞后，充分利用加固材料强度，减小工作状态下砂浆粘结层的拉应力，解决粘结砂浆的抗裂问题，以经济性技术手段实现筒仓加固的良好效果及耐久性。本发明的技术方案为一种筒仓环向加固方法，通过在筒仓环向布置张拉预应力筋施加环向预压应力，为消除加固材料的应力滞后，在张拉预应力筋之前，卸除筒仓的储料；预应力筋张拉之后，分两层涂抹砂浆粘结层，为建立一定的预压应力，消除或减小工作状态下砂浆粘结层的拉应力，涂抹砂浆之前装载筒仓的储料；筒仓的仓壁植入联结筋，并伸入砂浆粘结层内，两层砂浆粘结层之间设置增强网；其特征在于其施工步骤如下1)在筒仓的仓壁打孔植入锚固筋；2)浇筑钢筋混凝土锚固墩，锚固墩通过锚固筋与仓壁相连；3)卸除筒仓的储料，使得仓壁处于空载不受力状态；4)在筒仓环向布置张拉预应力筋，预应力筋沿着筒仓高度分散布置，预应力筋的两端锚固于锚固墩；5)将仓壁混凝土外表面凿毛，清除浮尘；6)在筒仓的仓壁打孔植入联结筋，联结筋呈分散梅花形均勻布置，联结筋外露端设有180°弯钩；7)装载筒仓的储料，使得仓壁处于加载受力状态；8)涂抹第一层砂浆粘结层，并保持筒仓加载状态浇水养护；9)外挂增强网，增强网固定于联结筋；10)涂抹第二层砂浆粘结层，并保持筒仓加载状态浇水养护。所述的增强网由经向纤维和纬向纤维垂直交叉形成的网状结构，其材料为钢丝、 玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或其中的几种混杂而成。所述的砂浆粘结层掺入短纤维，短纤维采用钢纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维中的一种或其中的几种。本发明的技术方案中，在张拉预应力筋之前，卸除筒仓的储料，使得仓壁处于空载不受力状态，可消除预应力筋的应力滞后，提高预应力筋张拉的实际效果；而在涂抹砂浆粘结层之前，装载筒仓的储料，使得仓壁处于加载受力状态，建立一定的环向拉应力，在此状态下完成砂浆粘结层的涂抹及养护，卸除储料时仓壁环向回缩，对砂浆粘结层建立一定的预压应力，使得砂浆粘结层在实际工作中不出现拉应力或出现很小的拉应力，进而解决砂浆粘结层受拉开裂问题；砂浆分两层涂抹，可减小一次涂抹厚度过大的收缩变形，同时，两层砂浆之间增强网的设置及砂浆掺入短纤维的技术措施，可进一步防止砂浆收缩开裂，保证结构的耐久性。本发明相对于现有技术具有以下优点相对于传统浇注混凝土增大截面法及普通体外预应力加固法，不需要高空制作模板或滑模施工，避免了高空混凝土现浇作业，降低了施工的复杂程度；同时，砂浆粘结层相对于混凝土增大截面减少了加固层厚度，降低了混凝土和钢筋的用量，消除了预应力筋的应力滞后，减小了砂浆粘结层在使用荷载下的拉应力， 甚至砂浆粘结层不出现拉应力，解决了砂浆粘结层的开裂问题，并通过设置增强网及掺入短纤维进一步防止砂浆的收缩裂缝，使得砂浆作为粘结填充材料代替混凝土具有现实的可行性，本发明施工简单，节省工期，具有显著的经济效益。
图1是筒仓环向加固方法的工艺流程图；图2是待加固筒仓截面示意图；图3是在待加固筒仓仓壁打孔植入锚固筋、浇筑钢筋混凝土锚固墩示意图；图4是在待加固筒仓环向张拉预应力筋示意图；图5是预应力筋示意图；图6是在待加固筒仓的仓壁打孔植入联结筋示意图；图7是联结筋构造示意图；图8是在待加固筒仓的外壁涂抹第一层砂浆粘结层；图9是在待加固筒仓的仓壁外挂增强网示意图；图10是增强网的结构构造示意图；图11是在待加固筒仓外壁涂抹第二层砂浆粘结层；图12是加固筒仓完成后仓壁构造A-A剖面示意图。在附图1 附图12中，1为仓壁；2为储料；3为锚固墩，31为锚固筋；4为预应力筋；5为联结筋；6为第一层砂浆粘结层；7为增强网；8为第二层砂浆粘结层；71为增强网经向纤维；72为增强网纬向纤维。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发明的具体实施方式
。本发明提供一种筒仓环向加固方法，通过在筒仓环向布置张拉预应力筋施加环向预压应力，为消除加固材料的应力滞后，在张拉预应力筋之前，卸除筒仓的储料；预应力筋张拉之后，分两层涂抹砂浆粘结层，为建立一定的预压应力，消除或减小工作状态下砂浆粘结层的拉应力，涂抹砂浆之前装载筒仓的储料；筒仓的仓壁植入联结筋，并伸入砂浆粘结层内，两层砂浆粘结层之间设置增强网。下面以一水泥筒仓加固为例，说明本发明方法的施工步骤1)在筒仓的仓壁1打孔植入锚固筋31，仓壁厚度450mm，锚固筋31采用直径12 16mm的二级钢筋，植入仓壁1深度300mm，外露长度200 300mm不等，外露端部齐平；2)浇筑钢筋混凝土锚固墩3，锚固墩3通过锚固筋31与仓壁1相连，锚固墩3厚度200 300mm，宽度不小于600mm，锚固墩3沿筒仓环向个数视筒仓环向周长而定，其混凝
土强度应大于原仓壁混凝土强度；3)卸除筒仓的储料2，使得仓壁1处于空载不受力状态；4)在筒仓环向布置张拉预应力筋4，预应力筋4沿着筒仓高度分散布置，间距宜为 80 400mm，预应力筋4的两端锚固于锚固墩3 ；5)将仓壁1混凝土外表面凿毛，凸凹不小于5mm，清除浮尘；6)在筒仓的仓壁1打孔植入联结筋5，联结筋5直径为5 12mm，联结筋5呈分散梅花形均勻布置，植入深度5 10cm，外露长度5 10cm，外露长度不超过砂浆层厚度，且外露端设有180°弯钩；
7)装载筒仓的储料2，使得仓壁1处于加载受力状态，装载宜达到筒仓满载的90 % 以上；8)涂抹第一层砂浆粘结层6，并保持筒仓加载状态浇水养护；9)外挂增强网7，增强网7固定于联结筋5 ；10)涂抹第二层砂浆粘结层8，并保持筒仓加载状态浇水养护。所述的增强网7由经向纤维71和纬向纤维72垂直交叉形成的网状结构，其材料为钢丝、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或其中的几种混杂而成，网格孔尺寸为5 200mm，经向纤维71和纬向纤维72的截面可为圆形、正方形或长方形，截面积为1 100mm2，宜选用网格尺寸小、直径细的网状结构，其作用是承受砂浆粘结层的收缩应力，防止砂浆的收缩开裂。所述的砂浆粘结层掺入短纤维，短纤维采用钢纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维中的一种或其中的几种，其掺入体积百分比 0. 1 0.9%，作用是承受砂浆粘结层的局部收缩应力，防止砂浆的局部收缩开裂。
权利要求
1.一种筒仓环向加固方法，通过在筒仓环向布置张拉预应力筋施加环向预压应力，为消除加固材料的应力滞后，在张拉预应力筋之前，卸除筒仓的储料；预应力筋张拉之后，分两层涂抹砂浆粘结层，为建立一定的预压应力，消除或减小工作状态下砂浆粘结层的拉应力，涂抹砂浆之前装载筒仓的储料；筒仓的仓壁植入联结筋，并伸入砂浆粘结层内，两层砂浆粘结层之间设置增强网；其特征在于其施工步骤如下1)在筒仓的仓壁(1)打孔植入锚固筋(31)；2)浇筑钢筋混凝土锚固墩(3)，锚固墩C3)通过锚固筋(31)与仓壁(1)相连；3)卸除筒仓的储料O)，使得仓壁(1)处于空载不受力状态；4)在筒仓环向布置张拉预应力筋G)，预应力筋(4)沿着筒仓高度分散布置，预应力筋 ⑷的两端锚固于锚固墩(3)；5)将仓壁(1)混凝土外表面凿毛，清除浮尘；6)在筒仓的仓壁(1)打孔植入联结筋(5)，联结筋( 呈分散梅花形均勻布置，联结筋 (5)外露端设有180°弯钩；7)装载筒仓的储料O)，使得仓壁(1)处于加载受力状态；8)涂抹第一层砂浆粘结层(6)，并保持筒仓加载状态浇水养护；9)外挂增强网(7)，增强网(7)固定于联结筋(5)；10)涂抹第二层砂浆粘结层(8)，并保持筒仓加载状态浇水养护。
2.如权利要求1所述的一种筒仓环向加固方法，所述的增强网(7)由经向纤维(71) 和纬向纤维(72)垂直交叉形成的网状结构，其材料为钢丝、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或其中的几种混杂而成。
3.如权利要求1所述的一种筒仓环向加固方法，所述的砂浆粘结层掺入短纤维，短纤维采用钢纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维中的一种或其中的几种。
全文摘要
一种简仓环向加固方法，通过在筒仓环向布置张拉预应力筋施加环向预压应力，为消除加固材料的应力滞后，在张拉预应力筋之前，卸除筒仓的储料；预应力筋张拉之后，分两层涂抹砂浆粘结层，为建立一定的预压应力，消除或减小工作状态下砂浆粘结层的拉应力，涂抹砂浆之前装载筒仓的储料，筒仓的仓壁植入联结筋，并伸入砂浆粘结层内，两层砂浆粘结层之间设置增强网。本发明通过施工工艺流程及构造的创新，消除加固材料的应力滞后，充分利用加固材料强度，减小工作状态下砂浆粘结层的拉应力，解决粘结砂浆的抗裂问题，以经济性技术手段实现筒仓加固的良好效果及耐久性。相对于传统浇注混凝土增大截面法及普通体外预应力加固法，不需要高空制作模板或滑模施工，避免了高空混凝土现浇作业，降低了施工的复杂程度，施工简单，节省工期，具有显著的经济效益。
文档编号E04C5/07GK102418424SQ20111028998
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者魏洋 申请人:南京林业大学