一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置及方法

1.本发明涉及裂缝修补技术，特别涉及一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置及方法。


背景技术：

2.随着城市建设和交通事业的飞速发展，混凝土在建筑设计和城市道路上的使用与日俱增，问题也随之而来，在面对新旧老区改造，地震，地基不均匀沉降或者因为混泥土本身热胀冷缩的性质等导致混凝土结构出现了裂缝，而这些裂缝又不影响建筑物的使用，只需修复即可，沥青法虽然是常见的裂缝修补方法，不过，却因为沥青有刺激性味道，受热易液化，对于裂缝的修补效果不是很明显。而环形树脂胶在用在二次修补、相对潮湿、或者温度较高的环境中，在修补裂缝的时不能完全发挥其效果，水泥砂浆在裂缝较大或者较为明显时修补效果也是不佳。分析裂缝原因，主要是因为构件受到较大的弯矩和剪力超出了混凝土的承载能力。因此我们着手于混凝土，在混凝土里面加入磁性纤维，利用磁纤维在受力方向上排列，增强混凝土在受力方向上的承载能力，从而达到修复裂缝的效果。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置及方法，通过添加磁纤维，并使其在受力方向上排列，增强混凝土在受力方向上的承载能力，从而达到修复裂缝的效果。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置，包括阵列式分布的单元构件，单元构件通过连接板连接，单元构件包括正方形框架，连接板与正方形框架连接，正方形框架的四角的内部设有限位凸起，正方形框架的中心设有电磁铁，电磁铁外围设有与限位凸起对应的卡紧片，卡紧片和限位凸起之间设有弹簧。
5.优选的方案中，所述正方形框架包括四组连接管，相邻连接管之间通过弯管连接，限位凸起设置在弯管内侧，连接管外侧套设转动管，连接板与转动管连接。
6.优选的方案中，所述转动管和连接管上均设有若干限位槽，限位槽长度沿转动管和连接管的轴向设置，限位卡片设置在限位槽内，限位卡片上设有对转动管和连接管的管壁进行卡装的卡槽。
7.优选的方案中，所述限位卡片上端设有限位帽。
8.优选的方案中，所述电磁铁包括铁芯和绕设在铁芯外侧的线圈。
9.本发明还提供一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的方法，包括如下步骤：步骤一、配制磁纤维混凝土，将磁纤维混凝土加入注浆机；步骤二、根据裂缝的覆盖范围，选择单元构件的数量进行组装，电磁铁安装在卡紧片之间，然后将组装后的装置安装在裂缝所在墙的背面，电磁铁通电开启；步骤三、注浆机的注浆管插装在裂缝内，进行注浆，注浆的过程中注浆管沿裂缝移
动；步骤四、组装单元构件，电磁铁安装在卡紧片之间，将组装后的装置安装在裂缝所在墙面的正面，墙体两面的电磁铁靠近墙体的一端的磁极一致；步骤五、待磁纤维混凝土凝固后，对装置进行拆除，清理墙表面的残渣，裂缝修补完成。
10.优选的方案中，所述步骤一中，将磁纤维与粗骨料干拌均匀，将水泥、水、细骨料、碱水剂、膨胀剂混合搅拌，再加入磁纤维和粗骨料的混合物进行搅拌，磁纤维的掺入比例为1.5%~3.0%，最后在搅拌机中搅拌均匀。
11.优选的方案中，所述步骤二和步骤四中，当裂缝分布在垂直设置的两面墙上时，对墙角位置的单元构件的转动管进行转动，使装置拐弯后分布在两个垂直设置的墙面上，限位卡片插入限位槽中，转动管和连接管的管壁插装在卡槽内。
12.优选的方案中，所述步骤三中，注浆机的注浆管的端部安装管状电磁铁。
13.本发明提供的一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置及方法，本发明利用磁纤维的排列，改变混凝土的力学性质。相比于普通混凝土抗拉抗压性能更强，相比于钢纤维混凝土，磁纤维混凝土可以更高效的利用磁纤维，改变自身的缺点，而钢纤维在混凝土杂乱无章，钢纤维的性能没有得到充分的利用。在修补裂缝方面，相比于沥青、环形树脂胶，磁纤维混凝土相对比较经济，适用于作业范围更广，因为常见的裂缝都是由于构件受剪力和弯矩较大产生的，而磁纤维混凝土针对裂缝产生的本质下手，作用效果好，有很好的应用前景。
14.本发明公开的利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置，方便根据裂缝尺寸和位置变换形状，改变了磁纤维混凝土中磁纤维的排列，不仅仅可以修补裂缝，在一些混凝土构件受剪力，弯矩较大的地方也可以使用，利用磁纤维混凝土可以减少钢筋的使用量。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的整体结构示意图；图2为连接管的结构示意图；图3为转动管的结构示意图；图4为单元构件的结构示意图；图5为实施例1的安装示意图；图6为实施例1浇注完后的安装示意图；图7为实施例2的安装示意图；图8为实施例2浇注完后的安装示意图；图9为磁纤维排列的原理图；图10为限位卡片的机构示意图；图中：连接板1，正方形框架2，限位凸起3，电磁铁4，卡紧片5，弹簧6，连接管7，弯管8，转动管9，限位槽10，限位卡片11，卡槽12，限位帽13。
具体实施方式
16.实施例1：如图1所示，一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置，包括阵列式分布的
单元构件，单元构件通过连接板1连接，组装成网状结构，连接板1可以选用不锈钢片，单元构件包括正方形框架2，连接板1与正方形框架2连接，正方形框架2的四角的内部设有限位凸起3，正方形框架2的中心设有电磁铁4，电磁铁4可以选用常规电磁铁，为圆柱结构，在本实施例中，电磁铁4可以采用自制，电磁铁4包括铁芯和绕设在铁芯外侧的线圈。电磁铁4为铁硅合金材料的圆柱体，利用两根线圈沿着铁硅合金材料圆柱体的一个截面缠绕到另外一个截面，一根导线顺时针缠绕，另外一根导线逆时针缠，缠绕的匝数相同，绕顺时针缠绕的导线和逆时针缠绕的两个导线接头分别分布在空心柱体的两端的截面。
17.电磁铁4外围设有与限位凸起3对应的卡紧片5，卡紧片5为与电磁铁4适配的弧形结构，卡紧片5和限位凸起3之间设有弹簧6。
18.优选的，如图2~4所示，所述正方形框架2包括四组连接管7，相邻连接管7之间通过弯管8连接，限位凸起3设置在弯管8内侧，弯管8和限位凸起3也可以用一体设置的弧形三通代替，连接管7外侧套设转动管9，连接板1与转动管9连接，连接板1设置在转动管9的中心位置。
19.通过转动管9绕连接管7转动，能够方便调整相邻的两个单元结构的角度，从而适应在墙角位置转弯，同时，转动管9与连接板1在加工时即完成焊接连接，通过将转动管9套装在连接管7上，即可实现相邻单元构件的连接，方便该装置的安装。
20.在本实施例中，转动管9为长度为2~6cm的不锈钢管，直径大概为1~2cm。连接管7的长度为3~8cm，比转动管9长，方便连接管7与弯管8的连接。
21.优选的，如图10所示，所述转动管9和连接管7上均设有若干限位槽10，为8~12个，数量根据转动管9和连接管7的尺寸设定，限位槽10长度沿转动管9和连接管7的轴向设置，沿转动管9和连接管7的周向均匀分布，限位卡片11设置在限位槽10内，限位卡片11上设有对转动管9和连接管7的管壁进行卡装的卡槽12。当转动管9转动，使连接管7和转动管9的限位槽10对齐，将限位卡片11插入限位槽10中，转动限位卡片11，将连接管7和转动管9的管壁卡装在卡槽12中，实现连接管7和转动管9的转动限位。限位卡片11的厚度小于限位槽10的宽度，使其可以沿限位槽10移动。
22.所述限位卡片11上端设有限位帽13。防止限位卡片11落入转动管9或连接管7的内腔内。
23.转动管9和连接管7的限位槽10宽度一致，为转动管9周长的1/16。转动管9上的限位槽10分布在两端，长度为转动管9长度的四分之一。连接管7上的限位槽10的长度比转动管9上的限位槽10的长度长，与转动管9上的限位槽10相对应。
24.一种利用磁纤维混凝土修补裂缝的方法，包括如下步骤：步骤一、配制磁纤维混凝土，将磁纤维混凝土加入注浆机。将磁纤维与粗骨料干拌均匀，先将水泥、水、细骨料、膨胀剂、减水剂混合搅拌，再加入磁纤维和粗骨料的混合物进行搅拌，最后在搅拌机中搅拌均匀，磁纤维的掺入比例为1.5%~3.0%，混凝土的其他成分的配比可以采用常规混凝土配制比例。在本实施例中，水灰比为0.4~0.53，纤维掺入率为1.5%～3%之间，减水剂用量为水泥的0.8%～1%，膨胀剂用量为5%～10%，，粗骨料和细骨料占磁纤维混泥土体积的60%～75%。
25.磁纤维可以购买成品或根据尺寸需要进行自制。选择长细比适中的细铁丝。充磁机对已选好的细铁丝进行充磁，赋予细铁丝磁性，然后加工制作磁纤维。
26.步骤二、针对因为地基不均匀沉降，引起墙体产生的裂缝。如图5~6所示。
27.根据裂缝的覆盖范围，选择单元构件的数量进行组装，电磁铁4安装在卡紧片5之间，然后将组装后的装置通过铁钉安装在裂缝所在墙的背面，覆盖裂缝所在的范围，电磁铁4通电开启。单元构件的电磁铁4的磁极相同。
28.步骤三、注浆机的注浆管插装在裂缝内，进行注浆，注浆的过程中注浆管沿裂缝移动。
29.眼睛观察裂缝内部，当磁纤维混凝土充满，且快要溢出裂缝时，停止注浆，此时注浆完成。利用毛巾清理裂缝边缘的磁纤维混凝土残渣，保证墙面平整，此时调节减小电磁铁4的磁性。
30.注浆机的注浆管的端部安装管状电磁铁。为防止因注浆机注浆时，磁纤维混凝土溅射，先进行预注浆，当管状电磁铁吸附磁纤维成团时，进行正式注浆。
31.步骤四、组装单元构件，电磁铁4安装在卡紧片5之间，将组装后的装置安装在裂缝所在墙面的正面，与步骤三安装的装置相对应，墙体两面的电磁铁4靠近墙体的一端的磁极一致，开启电磁铁4，墙面两侧的电磁铁4的磁性大小相同，磁场对称，磁感线的切线竖直向上，如图9所示，使得磁纤维在裂缝中沿着磁感线切线方向分布。
32.步骤五、待磁纤维混凝土凝固后，对墙体两面的装置进行拆除，清理墙表面的残渣，裂缝修补完成。
33.实施例2：针对因为建筑高层混凝土因热胀冷缩产生的裂缝，这种裂缝主要出现建筑顶层的四个角落，裂缝在建筑物顶层外面尤为明显。
34.与实施例1不同的，如图7~8所示，步骤二中，利用卷尺测得裂缝的总长度和裂缝宽度，选择合适数量的单元结构，对墙角位置的单元构件的转动管9进行转动，使装置拐弯90
°
后分布在两个垂直设置的墙面的背面上，限位卡片11插入限位槽10中，转动管9和连接管7的管壁插装在卡槽12内，实现装置的固定。
35.步骤四中，对墙角位置的单元构件的转动管9进行转动，使装置拐弯90
°
后分布在两个垂直设置的墙面的正面上，利用铁钉固定在墙面上。
36.本发明利用磁纤维的排列，改变混凝土的力学性质。相比于普通混凝土抗拉抗压性能更强。相比于钢纤维混凝土，磁纤维混凝土可以更高效的利用磁纤维，改变自身的缺点，而钢纤维在混凝土杂乱无章，钢纤维的性能没有得到充分的利用。在修补裂缝方面，相比于沥青、环形树脂胶，磁纤维混凝土相对比较经济，适用于作业范围更广，因为常见的裂缝都是由于构件受剪力和弯矩较大产生的，而磁纤维混凝土针对裂缝产生的本质下手，作用效果好，有很好的应用前景。
37.本发明公开的利用磁纤维混凝土修补裂缝的装置，方便根据裂缝尺寸和位置变换形状，改变了磁纤维混凝土中磁纤维的排列，不仅仅可以修补裂缝，在一些混凝土构件受剪力，弯矩较大的地方也可以使用比如梁、混凝土公路，利用磁纤维混凝土可以减少钢筋的使用量。