本發(fā)明涉及鋼筋混凝土柱加固，尤其涉及一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構。

背景技術：

1、混凝土柱，是用混凝土材料制成的柱，是房屋、橋梁、水工等各種工程結構中最基本的承重構件。當柱體受到過高荷載時，混凝土柱會產(chǎn)生倒塌等現(xiàn)象，容易造成事故，危機人們的生命安全及財產(chǎn)安全。目前，混凝土柱的主要加固方法有增大截面法、外貼鋼板法、復合材料法、置換加固法等。傳統(tǒng)加固方法均存在其各自的不足之處，比如：增大截面法需要開澆筑孔施工，可能會損傷原有結構；外貼鋼板法與外包鋼加固法的抗火性能較差，且外包鋼需要焊接。纖維增強度和抗變形能力，用其制作的纖維格柵用以建筑中具有良好的應用前景。超高性能混凝土，簡稱uhpc（ultra-high?performance?concrete），是過去三十年中最具有創(chuàng)新性的水泥基工程材料，實現(xiàn)工程材料性能的大跨越。將uhpc與碳纖維格柵結合鋼筋的創(chuàng)新使用，可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)良性能，對混凝土柱進行加固，具有良好的應用前景。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，用于解決增大截面法、外貼鋼板法、復合材料法、置換加固法等傳統(tǒng)加固方法的不足之處，比如：增大截面法需要開澆筑孔施工，可能會損傷原有結構；外貼鋼板法與外包鋼加固法的抗火性能較差，且外包鋼需要焊接。

2、本發(fā)明提供了一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，包括：混凝土基體、鋼結構、uhpc粘結層、碳纖維格柵網(wǎng)以及uhpc加固層。

3、所述鋼結構為十字交叉多層鋼結構貫穿所述混凝土基體；所述uhpc粘結層包裹所述混凝土基體；所述碳纖維格柵網(wǎng)包裹所述uhpc粘結層；所述uhpc加固層包裹整個結構外圈。

4、所述鋼結構的十字交叉鋼結構數(shù)量有多層，并通過一根縱筋連接，縱筋穿過所述十字交叉鋼結構的交叉點，貫穿整個基體，所述十字交叉鋼結構相較于交叉點中心對稱，其交叉點為縱筋橫截面的形心，同時也為所述混凝土基體橫截面的形心。

5、優(yōu)選地，所述鋼結構在縱向均勻分布，即插入的十字交叉鋼結構相隔距離統(tǒng)一，且距離在100~200mm范圍內(nèi)。

6、優(yōu)選地，所述uhpc粘結層涂在所述混凝土柱基體外層，以增大和碳纖維格柵網(wǎng)間的粘結性能，提高承載力。

7、優(yōu)選地，所述纖維格柵類別為雙向碳纖維網(wǎng)格或單向碳纖維網(wǎng)格，其網(wǎng)格尺寸為15~25mm，所述纖維格柵層的層數(shù)為1~3層。這種纖維編織網(wǎng)可以經(jīng)過對表面黏砂處理再應用，以更好地發(fā)揮其有效的約束能力。

8、優(yōu)選地，所述uhpc加固層澆筑在整體結構的最外層，且所述uhpc為一種粗骨料低收縮uhpc，無需蒸汽養(yǎng)護，且抗壓強度為100mpa以上。uhpc的養(yǎng)護條件為自然養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為7天。按質(zhì)量份數(shù)計，制備原料包括：硅酸鹽水泥780~850份，硅灰190~250份，碳酸鈣25~35份，硅砂520~580份，鋁礬土450~480份，鋼纖維121~192份，減水劑15~45份，水170~200份。硅砂的粒徑為1~3mm，鋁礬土的粒徑為1~3mm，鋁礬土的粒徑為3~5mm。

9、本發(fā)明提供的一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，具有以下優(yōu)點：

10、包括：本發(fā)明采用的作為基體的uhpc來填充混凝土柱，與普通混凝土相比具有眾多的顯著優(yōu)勢：

11、具有超高強度與耐久性，uhpc的抗壓強度遠超普通混凝土，通常可達200mpa以上，同時能夠抵抗化學腐蝕、凍融循環(huán)等惡劣環(huán)境的侵蝕，從而延長結構的使用壽命；

12、uhpc中的纖維增強材料能夠有效抑制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，提高結構的整體性和穩(wěn)定性，在承受彎曲、剪切等復雜應力時，表現(xiàn)出更高的抗裂能力；

13、uhpc具有良好的施工性能，可以在現(xiàn)場進行快速澆筑和成型，硬化速度較快，可以在較短時間內(nèi)達到足夠的強度，從而縮短工期和提高施工效率。

14、本發(fā)明采用碳纖維格柵網(wǎng)是一種由碳纖維和環(huán)氧樹脂組合的復合材料，與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土相比，具有以下優(yōu)異性能：

15、碳纖維格柵網(wǎng)的屈服強度約為2000mpa以上，遠高于鋼筋混凝土的屈服強度，在提高結構的力學性能的同時可以大大減少構建自重；

16、碳纖維格柵網(wǎng)具有抗腐蝕性能，能夠更好地耐受化學腐蝕和電化學腐蝕；碳纖維格柵網(wǎng)的密度只有鋼筋混凝土的1/4~1/5，使得整體結構更輕、施工難度更低、工作效率更高；

17、碳纖維格柵網(wǎng)具有良好的耐久性和抗老化性能，可以在一定程度上延長混凝土柱的使用壽命。

18、本發(fā)明采用十字交叉多層鋼結構，使混凝土柱受垂直應力時，應力集中在鋼結構上，一定程度上減輕對混凝土的傷害。

19、所述uhpc采用抗壓強度120mpa以上，含粗骨料且無需蒸汽養(yǎng)護的低收縮uhpc。進行uhpc澆筑時，由于其內(nèi)含粗骨料，流動性較好，施工更為簡單，應用效率更高。將uhpc、碳纖維格柵、十字交叉鋼結構結合應用，相對于現(xiàn)有技術，效率性更高，力學性能更強，在一定程度上避免混凝土柱受到破壞以致事故產(chǎn)生，同時降低施工難度，省時省力。

技術特征：

1.一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，其特征在于，包括：混凝土基體、鋼結構、uhpc粘結層、碳纖維格柵網(wǎng)以及uhpc加固層。所述鋼結構為多層十字交叉鋼結構并貫穿所述混凝土基體；所述uhpc粘結層包裹所述混凝土基體；所述碳纖維格柵網(wǎng)包裹所述uhpc粘結層；所述uhpc加固層包裹整個結構外圈。

2.根據(jù)權利要求1所述鋼結構，其特征在于：所述鋼結構中的十字交叉鋼結構數(shù)量有多層，并通過一根縱筋連接，縱筋穿過十字交叉鋼結構的交叉點，貫穿整個基體，所述十字交叉鋼結構相較于交叉點中心對稱，其交叉點為縱筋橫截面形心，同時也為所述混凝土基體橫截面形心。

3.根據(jù)權利要求2所述鋼結構，其特征在于：所述十字交叉鋼結構在縱向均勻分布，即插入的鋼結構相隔距離統(tǒng)一，且距離在100~200mm范圍內(nèi)。

4.根據(jù)權利要求1所述一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，其特征在于：所述uhpc粘結層涂在混凝土柱基體外層，以增大和碳纖維格柵網(wǎng)間的粘結性能，提高承載力。

5.根據(jù)權利要求1所述一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，其特征在于：所述uhpc粘結層所用原料為所述uhpc加固層所用砂漿材料。

6.根據(jù)權利要求1所述一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，其特征在于：所述纖維格柵類別為雙向碳纖維網(wǎng)格或單向碳纖維網(wǎng)格，其網(wǎng)格尺寸為15~25mm，所述雙向碳纖維網(wǎng)格或單向碳纖維網(wǎng)格可以經(jīng)過對表面黏砂處理再應用，以更好地發(fā)揮其有效的約束能力。

7.根據(jù)權利要求6所述碳纖維格柵網(wǎng)，其特征在于：所述纖維格柵層層數(shù)為1~3層。

8.根據(jù)權利要求1所述一種uhpc與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，其特征在于：所述uhpc加固層澆筑在碳纖維格柵的外層，且所述uhpc為一種粗骨料低收縮uhpc，無需蒸汽養(yǎng)護，且抗壓強度為120mpa以上。

9.根據(jù)權利要求8所述uhpc加固層，其特征在于：uhpc的制備原料水膠比0.18，砂率39%～42%、機制砂摻量15%～30%、粉煤灰摻量20%，且養(yǎng)護條件為自然養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為7天。

技術總結
本發(fā)明公開了一種UHPC與碳纖維格柵網(wǎng)加固混凝土柱結構，涉及橋梁加固技術領域，包括：混凝土基體、鋼結構、UHPC粘結層、碳纖維格柵網(wǎng)以及UHPC加固層。本發(fā)明提供了一種以UHPC與碳纖維格柵網(wǎng)對混凝土柱進行加固的結構，用于解決現(xiàn)有混凝土柱加固法在抗老化、耐高溫、耐潮濕等方面的不足之處，有效避免因受力過大而坍塌的后果。

技術研發(fā)人員：辛闊,羅楷杰,蘇潔杏,陳秋妍,伍開盛,沈汝堉,肖嘉俊,姜海波,肖杰,梁偉源
受保護的技術使用者：廣東工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9