一种基于水泥基预应力纤维复合板材的制作方法

1.本发明涉及建筑结构加固改造技术领域，尤其是涉及一种基于水泥基预应力纤维复合板材。


背景技术：

2.经过多年快速建设与发展，我国既有建筑现存面积大，设防标准低，约有260亿m2竣工于2000年前。我国又是全球自然灾害最为严重的国家之一，需要采取科学方法对既有建筑进行加固，提升建筑结构承载力与抗震性能，保证人民群众生命财产安全。2021年7月19日签发的《建设工程抗震管理条例》明确了建筑物抗震应当坚持以人为本、全面设防、突出重点的原则，既有建筑进行加固改造，节约建设资金，减少建筑垃圾的产生以及对环境的影响，促进经济发展与城市更新，保证经济可持续发展。纤维加固材料轻，对原结构破坏少，得到了广泛应用。传统的纤维加固技术也存在一定缺陷，加固层发挥作用晚，材料利用率低造成极大的浪费，加固后继续承受荷载耐久性差，受力形态复杂，易出现纤维加固层与原混凝土构件过早剥离，受加固构件极限强度降低，导致构件提前破坏，影响加固效果。并且传统纤维加固施工对混凝土构件基础面平整度要求高，采用的有机胶黏贴工艺污染环境，工艺复杂，需要附加防火处理工艺。为了能够充分利用纤维材料强度，简化施工工艺，需要创新研发一种基于水泥基预应力纤维复合板，实现装配式工艺，助力双碳目标。
3.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于水泥基预应力纤维复合板材及其制备方法，以解决现有技术中存在的加固技术利用率低、工艺复杂、环境污染问题。通过对纤维网施加预应力与外包裹水泥基材料相结合形成复合板材，然后通过射钉技术与受加固混凝土构件结合。提高被加固构件承载力，使得结构具有足够的可靠度，提升结构使用性能。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种基于水泥基预应力纤维复合板材，包括纤维编织网和包裹所述纤维编织网的水泥基，所述纤维编织网由用于建筑加固的碳纤维材料或玻璃纤维材料制成，所述水泥基由强度砂浆、超细骨料混凝土或高性能混凝土制成；所述纤维编织网采用预拉应力技术，纤维材料预拉应力控制在20mpa～40mpa；纤维编织网和水泥基之间通过无机胶以及预留的射钉钢套筒连接，加固施工时采用高性能钢射钉机械固定于受加固混凝土构件表面。
7.优选地，所述水泥基采用强度砂浆时强度不低于m30，采用超细骨料混凝土时强度不低于c30，骨料直径不大于6mm。
8.优选地，所述纤维编织网为双向网格，网格间距为60-80mm，纤维编织网为单层或多层结构。
9.优选地，所述射钉钢套筒采用薄壁钢管，所述薄壁钢管的外围缠绕有钢丝，以增加射钉固定扩散效果。
10.优选地，所述水泥基的厚度不小于8mm,以保证水泥基材料对纤维材料握裹力与耐火性能。
11.优选地，所述高性能钢射钉的端部配有钢备板，所述钢备板的厚度为3～4mm,以增加射钉固定范围，提升机械锚固效果。
12.第二方面，本发明提供一种制备基于水泥基预应力纤维复合板材的方法，所述方法包括如下步骤：
13.s1：根据复合板材尺寸选择合适浇筑模具，纤维网格张拉锚具布置于模具两端；
14.s2：对纤维编织网施加预拉应力，将纤维材料固定于两端张拉设施，进行张拉，达到设计应力值后停止张拉，保持锚具稳定维持纤维网格张拉应力效果；
15.s3：纤维编织网浸渍无机胶，在胶初凝前放置射钉钢套筒，钢套筒外缠绕钢丝，钢丝均匀扩散；
16.s4：在模具内浇筑水泥基材料，并加强养护，在水泥基材料强度达到70％时，撤去纤维网格两端张拉力，脱去模具，对形成的复合板材形状及尺寸进行修正处理。
17.采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
18.本发明的复合板材大幅度提高了纤维材料体用率，提升加固构件力学性能，减少了施工工艺流程，可实现加固与防火一体化。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明提供的复合板材的俯视图；
21.图2本发明提供的复合板材的侧视图；
22.图3是本发明提供的纤维编织网的尺寸示意图；
23.图4是本发明提供的射钉钢套筒的结构示意图；
24.图5是本发明提供的复合板材钢射钉加固混凝土的结构示意图。
25.图标：1-水泥基，2-纤维编织网，3-射钉钢套筒，4-钢丝，5-高性能钢射钉，6-钢备板，7-被加固混凝土构件，8-构件钢筋。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
28.结合图1至图4所示，本实施例提供一种基于水泥基预应力纤维复合板材，包括纤
维编织网2和包裹所述纤维编织网的水泥基1，所述纤维编织网2由用于建筑加固的碳纤维材料或玻璃纤维材料制成，所述水泥基1由强度砂浆、超细骨料混凝土或高性能混凝土制成；所述纤维编织网2采用预拉应力技术，纤维材料预拉应力控制在20mpa～40mpa，纤维材料在两端张拉力作用下保持均匀、平整；纤维编织网2和水泥基1之间通过无机胶(纤维编织网采用无机胶浸渍，无机胶要充分深入纤维，确保纤维网与外包裹水泥基牢固结合)以及预留的射钉钢套筒3连接，加固施工时采用高性能钢射钉5机械固定于受加固混凝土构件表面。
29.在该实施例中，所述水泥基1采用强度砂浆时强度不低于m30，采用超细骨料混凝土时强度不低于c30，骨料直径不大于6mm。也可以是cgm灌浆料等其他水泥基材料。
30.在该实施例中，所述纤维编织网2为双向网格，网格间距为60-80mm，纤维编织网2为单层或多层结构。
31.在该实施例中，所述射钉钢套筒3采用薄壁钢管，所述薄壁钢管的外围缠绕有钢丝4，以增加射钉固定扩散效果。
32.在该实施例中，所述水泥基1的厚度不小于8mm,以保证水泥基材料对纤维材料握裹力与耐火性能。
33.在该实施例中，所述高性能钢射钉5的端部配有钢备板6，所述钢备板6的厚度为3～4mm,以增加射钉固定范围，提升机械锚固效果。
34.第二方面，本发明提供一种制备基于水泥基预应力纤维复合板材的方法，方法包括如下步骤：
35.s1：根据复合板材尺寸选择合适浇筑模具，纤维网格张拉锚具布置于模具两端；
36.s2：对纤维编织网施加预拉应力，将纤维材料固定于两端张拉设施，进行张拉，达到设计应力值后停止张拉，保持锚具稳定维持纤维网格张拉应力效果；
37.s3：纤维编织网浸渍无机胶，在胶初凝前放置射钉钢套筒，钢套筒外缠绕钢丝，钢丝均匀扩散；
38.s4：在模具内浇筑水泥基材料，并加强养护，在水泥基材料强度达到70％时，撤去纤维网格两端张拉力，脱去模具，对形成的复合板材形状及尺寸进行修正处理。
39.结合图5所示，使用时，将复合板材采用高性能钢射钉5固定于被加固混凝土构件7(被加固混凝土构件7内设置有构件钢筋8)上，实现结构加固效果。本发明采用射钉技术实现复合板材与被加固构件机械锚固，原基材面不用特殊处理，较薄的抹灰面层可以保留。
40.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。