CFRP网格-UHPC层合板及其组合加固结构和方法

本发明属于土木工程，特别涉及一种钢筋混凝土剪力墙、楼板的组合增大截面加固结构。

背景技术：

1、由于灾害损伤、建造年代较早、使用环境腐蚀等因素，既有建筑结构可能在构建承载能力、结构抗震性能等方面出现不满足现行规范要求的情况，需要对结构进行维修加固或改造加固以确保结构可靠度满足要求。

2、剪力墙和楼板是钢筋混凝土结构中重要的承力构件，在建筑结构中承担很大的竖向或水平荷载，其力学性能对建筑结构的安全性起决定性作用。因此，采用科学合理的方法对钢筋混凝土结构中的剪力墙和楼板进行加固，使其能够充分发挥承载能力和耐久性尤为重要。

3、碳纤维增强复合材料(简称cfrp)是一种轻质高强的结构加固材料，可以明显改善结构延性和耗能性能。超高性能混凝土(uhpc)是一种新型水泥基复合材料，具有超高强、高韧性、高耐久性的性能特点，而且具有较大的变形能力，其耐久、耐候性能也远远超越钢材等工程材料。采用uhpc替代普通混凝土加固既有结构可以有效提升刚度，并且显著提升其耐久性。

4、目前采用cfrp网格的加固方法往往需要预先安装cfrp网格，后浇筑高强度复合砂浆或uhpc，而在实际加固过程中，该施工工艺面临cfrp网格不易安装，且安装后的cfrp网格与后浇筑材料粘结不易保证的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种cfrp网格-uhpc层合板及其组合加固结构和方法，旨在改善上述技术问题，使得加固后的钢筋混凝土剪力墙和楼板在服役期间可以具备充足的承载力和较好的耐久度。

2、为实现上述目的，本发明采用如下方案：

3、本发明的第一目的，提供了一种cfrp网格-uhpc层合板，包括依次设置的第一预制uhpc板、cfrp网格和第二预制uhpc板；所述cfrp网格的一面按压嵌入所述第一预制uhpc板的一侧，另一面按压嵌入所述第二预制uhpc板的一侧。

4、在一个实施例中所述cfrp网格的网格间距为20mm×20mm，等效厚度0.44mm，碳纤维束宽度2～3mm，网格的整体面积与预制uhpc板板面一致；第一预制uhpc板和第二预制uhpc板的厚度为15～30mm，采用配筋结构或无配筋结构。

5、所述cfrp网格经过表面处理，所述表面处理是指配套树脂浸渍胶以便粘结于预制uhpc板的表面；

6、第一预制uhpc板和第二预制uhpc板的厚度为15～30mm，采用配筋结构或无配筋结构。

7、在一个实施例中，所述cfrp网格-uhpc层合板上预留有螺孔，沿层合板长度和宽度方向等间距布置，并贯穿第一预制uhpc板、cfrp网格和第二预制uhpc板。

8、本发明的第二目的，提供了一种墙板或楼板的组合加固结构，包括抗剪螺杆、粘结砂浆和本发明第一目的所述的cfrp网格-uhpc层合板；

9、所述cfrp网格-uhpc层合板与待加固的墙板或楼板相对设置且留有间隙，并通过所述抗剪螺杆连接，所述粘结砂浆填充于所述间隙。

10、在一个实施例中，所述待加固的墙板或楼板与所述cfrp网格-uhpc层合板相对的一面设置有植筋，所述植筋采用普通钢筋。

11、在一个实施例中，所述抗剪螺杆沿cfrp网格-uhpc层合板的内表面布置，且抗剪螺杆与植筋错开布置，并避免与待加固的墙板或楼板中的钢筋相接。

12、在一个实施例中，所述待加固的墙板或楼板与所述cfrp网格-uhpc层合板相对的一面设置有粗糙面，粗糙面深度为3～5mm。

13、在一个实施例中，所述粘结砂浆为湿法喷射聚合物砂浆或环氧砂浆。

14、本发明的第三目的，提供了一种墙板或楼板的组合加固方法，利用本发明第一目的所述的cfrp网格-uhpc层合板实现，步骤如下：

15、步骤1，在工厂，首先将cfrp网格按照规定尺寸裁剪完成，再使用浸渍胶将其按压嵌入在第一预制uhpc板和第二预制uhpc板之间，得到所述cfrp网格-uhpc层合板；

16、步骤2，在现场，与待加固的墙板或楼板相对，安装固定所述cfrp网格-uhpc层合板，且二者之间留有间隙；

17、步骤3，在现场，利用抗剪螺杆将待加固的墙板或楼板和cfrp网格-uhpc层合板进行连接，并在所述间隙中填入粘结砂浆，完成加固。

18、在一个实施例中，所述步骤1，在工厂制备第一预制uhpc板和第二预制uhpc板时，待uhpc初凝后立即在表面均匀涂抹浸渍胶，并将cfrp网格平铺在两块uhpc板中间进行压合成型；或者，在cfrp网格两面涂抹树脂浸渍胶，均匀铺设在第一uhpc板表面，并将第二uhpc板铺设在cfrp网格(202)另一面，形成cfrp网格-uhpc预制板。

19、通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

20、本发明申请的cfrp网格-uhpc层合板及其组合方式，充分发挥了cfrp网格和uhpc材料的性能优势，使其组成共同受力的整体，显著提升了结构的刚度和耐久性，并对结构本身自重影响较小，具有现场湿作业少、工期短和施工方便的优点。

21、cfrp网格-uhpc层合板施工简易，节约了部分施工材料和设施，大量缩减了现场施工的人力和物力资源的需求，降低了施工成本和工程造价；工厂化生产使得施工现场的建筑垃圾大量减少，环境改善，更加绿色环保。

技术特征：

1.一种cfrp网格-uhpc层合板，其特征在于，包括依次设置的第一预制uhpc板(201)、cfrp网格(203)和第二预制uhpc板(202)；所述cfrp网格(203)的一面按压嵌入所述第一预制uhpc板(201)的一侧，另一面按压嵌入所述第二预制uhpc板(202)的一侧。

2.根据权利要求1所述的cfrp网格-uhpc层合板，其特征在于，所述cfrp网格(203)的网格间距为20mm×20mm，等效厚度0.44mm，碳纤维束宽度2～3mm，网格的整体面积与预制uhpc板板面一致；第一预制uhpc板(201)和第二预制uhpc板(202)的厚度为15～30mm，采用配筋结构或无配筋结构。

3.根据权利要求1所述的cfrp网格-uhpc层合板，其特征在于，所述cfrp网格-uhpc层合板上预留有螺孔，沿层合板长度和宽度方向等间距布置，并贯穿第一预制uhpc板(201)、cfrp网格(203)和第二预制uhpc板(202)。

4.墙板或楼板的组合加固结构，其特征在于，包括抗剪螺杆(3)、粘结砂浆(5)和权利要求1至3任一项所述的cfrp网格-uhpc层合板(2)；

5.根据权利要求4所述墙板或楼板的组合加固结构，其特征在于，所述待加固的墙板或楼板(1)与所述cfrp网格-uhpc层合板(2)相对的一面设置有植筋(4)，所述植筋(4)采用普通钢筋。

6.根据权利要求5所述墙板或楼板的组合加固结构，其特征在于，所述抗剪螺杆(3)沿cfrp网格-uhpc层合板(2)的内表面布置，且抗剪螺杆(3)与植筋(4)错开布置，并避免与待加固的墙板或楼板(1)中的钢筋相接。

7.根据权利要求4或5或6所述墙板或楼板的组合加固结构，其特征在于，所述待加固的墙板或楼板(1)与所述cfrp网格-uhpc层合板(2)相对的一面设置有粗糙面，粗糙面深度为3～5mm。

8.根据权利要求4所述墙板或楼板的组合加固结构，其特征在于，所述粘结砂浆(5)为湿法喷射聚合物砂浆或环氧砂浆。

9.墙板或楼板的组合加固方法，利用权利要求1至3任一项所述的cfrp网格-uhpc层合板(2)实现，其特征在于，步骤如下：

10.根据权利要求9所述墙板或楼板的组合加固方法，其特征在于，所述步骤1，在工厂制备第一预制uhpc板(201)和第二预制uhpc板(202)时，待uhpc初凝后立即在表面均匀涂抹浸渍胶，并将cfrp网格(203)平铺在两块uhpc板中间进行压合成型；或者，在cfrp网格(203)两面涂抹树脂浸渍胶，均匀铺设在第一uhpc板(201)表面，并将第二uhpc板铺设在cfrp网格(202)另一面，形成cfrp网格-uhpc预制板。

技术总结本发明公开了一种CFRP网格‑UHPC层合板及其组合加固结构和方法，层合板包括依次设置的第一预制UHPC板、CFRP网格和第二预制UHPC板；CFRP网格的一面按压嵌入第一预制UHPC板的一侧，另一面按压嵌入第二预制UHPC板的一侧。组合加固结构包括抗剪螺杆、粘结砂浆和本发明第一目的的CFRP网格‑UHPC层合板；CFRP网格‑UHPC层合板与待加固的墙板或楼板相对设置且留有间隙，并通过抗剪螺杆连接，粘结砂浆填充于间隙。在本发明中CFRP网格‑UHPC层合板可作为内部粘结砂浆的浇筑模具，优化甚至代替传统钢板‑混凝土组合加固工艺，也可作为受力部件，无需拆除，现场湿作业少，工期短，全面提升加固结构的耐久性和耐火性，可广泛应用于楼板、墙构件的加固。技术研发人员：杨勇,薛高远,马银科,郝宁,左开元受保护的技术使用者：西安建筑科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13