本發明涉及建筑工程技術領域，特別是涉及一種海砂鋼筋混凝土梁的加固結構及加固方法。

背景技術：

河砂資源日益匱乏，特別是在工程建設發展速度較快的沿海地區，建筑用砂已經出現了嚴重短缺。為了節約經濟成本，一些不良廠商用海砂或處理后氯離子含量不達標的海砂用于建筑。海砂中含有較高的氯離子會破壞鋼筋表面鈍化膜，導致鋼筋快速銹蝕，結構承載力下降，從而出現了大批質量不合格的房屋建筑。

目前針對海砂混凝土梁常用的是直接修補法。該方法是將受拉側海砂混凝土直接清除，將鋼筋表面的銹清除干凈，鋼筋表面按要求涂刷鋼筋防銹劑后澆筑抗滲性較高的混凝土或砂漿替換掉受拉側鋼筋周圍的海砂混凝土，但是抗滲性較高的混凝土或砂漿一旦出現裂縫，就不能承擔拉力，也不能有效防止上部海砂混凝土中的氯離子和外界環境中的有害介質侵蝕鋼筋，因此，存在承載力不足、裂縫過大、耐久性差等問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種海砂鋼筋混凝土梁的加固結構及加固方法，以解決上述現有技術存在的問題，有效修復海砂鋼筋混凝土梁的承載力，增加結構的延性，并抵抗海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵蝕受拉鋼筋，從而有效阻止鋼筋發生二次銹蝕，提高結構的耐久性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種海砂鋼筋混凝土梁的加固結構，包括由上至下依次緊鄰設置的海砂混凝土層和加固層，所述加固層包括受拉鋼筋和包覆在所述受拉鋼筋外的超高韌性水泥基復合材料層。

優選的，所述受拉鋼筋為除銹后外部覆有防銹劑層的受拉鋼筋。

優選的，所述超高韌性水泥基復合材料層下方覆有纖維增強復合材料層。

優選的，所述纖維增強復合材料層設置有多層。

優選的，所述纖維增強復合材料層為frp片材層、frp板材層或frp纖維網格層。

優選的，所述超高韌性水泥基復合材料層的細骨料包括粉煤灰、硅灰和礦粉中的一種或多種。

本發明還提供一種海砂鋼筋混凝土梁的加固方法，所述加固方法包括：將受拉側鋼筋周圍的海砂混凝土清除，在露出的所述受拉鋼筋外澆筑超高韌性水泥基復合材料層，并使澆筑的超高韌性水泥基復合材料層包覆在所述受拉鋼筋外。

優選的，澆筑超高韌性水泥基復合材料層之前，對所述受拉鋼筋進行除銹，除銹后在所述受拉鋼筋外涂刷鋼筋防銹劑，然后澆筑超高韌性水泥基復合材料層。

優選的，待澆筑的超高韌性水泥基復合材料層養護好之后，在所述超高韌性水泥基復合材料層下粘貼纖維增強復合材料層。

優選的，所述超高韌性水泥基復合材料層下粘貼多層所述纖維增強復合材料層。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

本發明提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構及加固方法，使用超高韌性水泥基復合材料(ecc-engineeredcementitiouscomposites)來代替抗滲性較高的混凝土或砂漿，將受拉側鋼筋周圍的海砂混凝土直接清除，并在受拉鋼筋周圍澆筑ecc以替換掉受拉側鋼筋周圍的海砂混凝土。利用ecc單獨加固，或在ecc層下粘貼纖維增強復合材料(frp-fiberreinforcedploymer)層，利用frp-ecc組合加固海砂鋼筋混凝土梁，均能夠有效解決加固層開裂后無法承載、裂縫過大、抵抗銹蝕能力弱等問題。

混凝土梁在開裂后，由于裂縫較大往往不能繼續承載。而與普通混凝土相比，ecc具有超高拉伸韌性，在開裂后可以繼續承載，能夠對結構承載力進行修復；同時，由于ecc的纖維橋聯作用約束其自身裂縫的發展，并將橋聯應力傳遞給臨近未開裂的基體，臨近基體達到開裂強度后開裂，如此循壞，ecc產生很多間距大致相等的細密裂縫，能有效阻止上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵入ecc，防止鋼筋發生二次銹蝕，提高結構耐久性。

frp輕質高強、耐腐蝕，所以外貼frp加固技術是目前最常用的加固技術。但在外貼frp加固混凝土梁時，往往由于彎剪裂縫的產生導致界面應力集中，使frp層過早的剝離，frp難以有效發揮其性能。而frp-ecc組合形式既可以延緩frp剝離，充分發揮frp性能，也可以更好的修復結構至原有承載力，甚至超過原有承載力。纖維增強復合材料層(frp層)，可以為frp片材層、frp板材層或frp纖維網格層。

frp-ecc組合性能優越：ecc層細密裂縫的產生使frp-ecc界面應力分布均勻，可以有效延緩frp的剝離，甚至不剝離，frp性能得到更充分利用；同時，frp對ecc產生強有力的約束，促使ecc開裂后能進一步產生更多細密裂縫，更好的阻止上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵入ecc銹蝕鋼筋。frp與ecc均更大程度上發揮出各自性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實施例一提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構的結構示意圖；

圖2為實施例二提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構的結構示意圖；

圖中：1-超高韌性水泥基復合材料(ecc)層、2-受拉鋼筋、3-海砂混凝土層、4-纖維增強復合材料(frp)層。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的目的是提供一種海砂鋼筋混凝土梁的加固結構及加固方法，以解決上述現有技術存在的問題，有效修復海砂鋼筋混凝土梁的承載力，增加結構的延性，并抵抗海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵蝕受拉鋼筋，從而有效阻止鋼筋發生二次銹蝕，提高結構的耐久性。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

實施例一

本實施例提供一種海砂鋼筋混凝土梁的加固結構，如圖1所示，包括由上至下依次緊鄰設置的海砂混凝土層3和加固層，加固層包括受拉鋼筋2和包覆在受拉鋼筋2外的超高韌性水泥基復合材料(ecc-engineeredcementitiouscomposites)層1。

混凝土梁在開裂后，由于裂縫較大往往不能繼續承力。而與普通混凝土相比，超高韌性水泥基復合材料(ecc)具有超高拉伸韌性，在開裂后可以繼續承載，能夠對結構承載力進行修復；同時，由于ecc的纖維橋聯作用約束其自身裂縫的發展，并將橋聯應力傳遞給臨近未開裂的基體，臨近基體達到開裂強度后開裂，如此循壞，ecc產生很多間距大致相等的細密裂縫，且能有效阻止上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵入ecc，防止鋼筋發生二次銹蝕，提高結構耐久性。

作為優選，本實施例提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構，ecc層1可以利用粉煤灰、硅灰、礦粉等作為細骨料，其細骨料可以為粉煤灰、硅灰、礦粉中的一種或粉煤灰、硅灰、礦粉中多種的混合，實現節能與環保。ecc摻加的纖維類型可以是聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維等，也可以是采用纖維混摻。

ecc是使用體積摻量不超過2％的短纖維亂向分布，具有顯著的應變硬化能力，極限拉應變可穩定達到3％以上。ecc摻加的纖維類型可以是聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維等，也可以是采用纖維混摻。ecc具有很好的拉伸韌性和控裂能力，極限荷載時的裂縫寬度可以控制在100微米以內，克服了傳統水泥基材料受拉軟化的性能。

作為優選，本實施例提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構的受拉鋼筋2為除銹后外部覆有防銹劑層的受拉鋼筋。受拉鋼筋2除銹后與ecc材料粘結更好，提高整體穩定性。

實施例二

本實施例為對實施例一進一步改進的實施例，其包括實施例一的全部內容，即本實施例提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構包含實施例一海砂鋼筋混凝土梁的加固結構的全部結構特征，改進之處在于：

如圖2所示，本實施例提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構的超高韌性水泥基復合材料層1下方還覆有纖維增強復合材料(frp-fiberreinforcedploymer)層4。

海砂鋼筋混凝土梁如果銹蝕過于嚴重，ecc加固不足以提升結構至原有承載力時，可以在ecc層1下方粘貼frp層4，例如本實施例，利用frp-ecc這一新的組合形式進行加固。根據海砂鋼筋混凝土梁的銹蝕程度，可以將纖維增強復合材料層4設置有一層或多層，銹蝕嚴重，可選擇設置多層纖維增強復合材料層4。

frp輕質高強、耐腐蝕，所以外貼frp加固技術是目前最常用的加固技術。但在外貼frp加固混凝土梁時，往往由于彎剪裂縫的產生導致界面應力集中，使frp層過早的剝離，frp難以有效發揮其性能。而frp-ecc組合形式既可以延緩frp剝離，充分發揮frp性能，也可以更好的修復結構至原有承載力，甚至超過原有承載力。纖維增強復合材料層(frp層)，可以為frp片材層、frp板材層或frp纖維網格層。

frp-ecc組合性能優越：ecc層細密裂縫的產生使frp-ecc界面應力分布均勻，可以有效延緩frp的剝離，甚至不剝離，frp性能得到更充分利用；同時，frp對ecc產生強有力的約束，促使ecc開裂后能進一步產生更多細密裂縫，更好的阻止上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵入ecc銹蝕鋼筋。frp與ecc均更大程度上發揮出各自性能。

若海砂鋼筋混凝土梁銹蝕程度一般，僅采用ecc對其進行加固就能夠修復結構至原有承載力，且能夠防止受拉鋼筋2二次銹蝕。如果海砂鋼筋混凝土梁銹蝕過于嚴重，單憑ecc加固不足以提升結構至原有承載力，可利用frp進行二次加固，在ecc層1底部外貼frp層4，frp層4與ecc層1共同作用修復結構承載力。該frp-ecc組合形式使ecc在開裂后產生更多且更細密的裂縫，更好的防止受拉鋼筋2二次銹蝕，同時也能延緩frp剝離，最大程度上利用frp的材性。本發明能有效修復海砂鋼筋混凝土梁的承載力，增加結構的延性，并抵抗上部海砂混凝土層3中的氯離子及外界環境中有害介質侵蝕受拉鋼筋2，從而有效阻止受拉鋼筋2發生二次銹蝕，提高結構的耐久性。該加固方式可用于“海砂屋”及一般銹蝕鋼筋混凝土梁加固，主要服務于海島和沿海建筑的加固。

實施例三

本實施例提供一種海砂鋼筋混凝土梁的加固方法，將受拉側鋼筋2周圍的海砂混凝土清除后涂鋼筋防銹劑，在露出的受拉鋼筋外澆筑超高韌性水泥基復合材料(ecc-engineeredcementitiouscomposites)層1，并使澆筑的超高韌性水泥基復合材料層1包覆在受拉鋼筋2外。

ecc具有超高拉伸韌性，在開裂后可以繼續承載，能夠對結構承載力進行修復；同時，由于ecc的纖維橋聯作用約束其自身裂縫的發展，并將橋聯應力傳遞給臨近未開裂的基體，臨近基體達到開裂強度后開裂，如此循壞，ecc產生很多間距大致相等的細密裂縫，能有效阻止上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵入ecc，防止鋼筋發生二次銹蝕，提高結構耐久性。

在澆筑超高韌性水泥基復合材料層1之前，對受拉鋼筋2進行除銹，除銹后在受拉鋼筋2外涂刷鋼筋防銹劑，然后澆筑超高韌性水泥基復合材料層1。受拉鋼筋2除銹后與ecc材料粘結更好，提高整體穩定性，在受拉鋼筋2外涂刷鋼筋防銹劑可進一步保護受拉鋼筋2，防止其被氯離子腐蝕。

作為優選，本實施例提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固方法，待澆筑的超高韌性水泥基復合材料層1養護好之后，在超高韌性水泥基復合材料層1下粘貼纖維增強復合材料(frp-fiberreinforcedploymer)層4。

超高韌性水泥基復合材料層1下可粘貼一層或多層纖維增強復合材料層4。

海砂鋼筋混凝土梁如果銹蝕過于嚴重，ecc加固不足以提升結構至原有承載力時，可以在ecc層1下方粘貼frp層4，利用frp-ecc這一新的組合形式進行加固。根據海砂鋼筋混凝土梁的銹蝕程度，可以將纖維增強復合材料層4設置有一層或多層，銹蝕嚴重，可選擇設置多層纖維增強復合材料(frp)層4。

frp輕質高強、耐腐蝕，所以外貼frp加固技術是目前最常用的加固技術。但在外貼frp加固混凝土梁時，往往由于彎剪裂縫的產生導致界面應力集中，使frp層過早的剝離，frp難以有效發揮其性能。而frp-ecc組合形式既可以延緩frp剝離，充分發揮frp性能，也可以更好的修復結構至原有承載力，甚至超過原有承載力。纖維增強復合材料層(frp層)，可以為frp片材層、frp板材層或frp纖維網格層。

frp-ecc組合性能優越：ecc層細密裂縫的產生使frp-ecc界面應力分布均勻，可以有效延緩frp的剝離，甚至不剝離，frp性能得到更充分利用；同時，frp對ecc產生強有力的約束，促使ecc開裂后能進一步產生更多細密裂縫，更好的阻止上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵入ecc銹蝕鋼筋。frp與ecc均更大程度上發揮出各自性能。

作為優選，本實施例提供的海砂鋼筋混凝土梁的加固結構，ecc層1可以利用粉煤灰、硅灰、礦粉等作為細骨料，其細骨料可以為粉煤灰、硅灰、礦粉中的一種或粉煤灰、硅灰、礦粉中多種的混合，實現節能與環保。ecc摻加的纖維類型可以是聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維等，也可以是采用纖維混摻。

ecc是使用體積摻量不超過2％的短纖維亂向分布，具有顯著的應變硬化能力，極限拉應變可穩定達到3％以上。ecc摻加的纖維類型可以是聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維等，也可以是采用纖維混摻。ecc具有很好的抗拉韌性和控裂能力，極限荷載時的裂縫寬度可以控制在100微米以內，克服了傳統水泥基材料受拉軟化的性能。

若海砂鋼筋混凝土梁銹蝕程度一般，僅采用ecc對其進行加固就能夠修復結構至原有承載力，且能夠防止受拉鋼筋2二次銹蝕。如果海砂鋼筋混凝土梁銹蝕過于嚴重，單憑ecc加固不足以提升結構至原有承載力，可利用frp進行二次加固，在ecc層1底部外貼frp層4，frp層4與ecc層1共同作用修復結構承載力。該frp-ecc組合形式使ecc在開裂后產生更多且更細密的裂縫，更好的防止受拉鋼筋二次銹蝕，同時也能延緩frp剝離，最大程度上利用frp的材性。本發明能有效修復海砂鋼筋混凝土梁的承載力，增加結構的延性，并抵抗上部海砂混凝土中的氯離子及外界環境中有害介質侵蝕受拉鋼筋2，從而有效阻止受拉鋼筋2發生二次銹蝕，提高結構的耐久性。該加固方法可用于“海砂屋”及一般銹蝕鋼筋混凝土梁加固，主要服務于海島和沿海建筑的加固。

本發明中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。