一種圓形結構底部的加固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓形結構底部的加固方法，它包括以下步驟：(1)選取水泥基灌漿料作為第一材料、摻加柔性摻合料的灌漿料作為第二材料，然后測試第一材料和第二材料的固化收縮率；(2)根據(jù)公式Angle1/Angle2=Shrinkage2/Shrinkage1計算第一材料和第二材料的扇形圓心角角度比；然后根據(jù)公式360=N*(Angle1+Angle2)計算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度；(3)在破損的圓形結構底部圓形區(qū)域間隔澆注第一材料和第二材料。采用本方法可以提高加固結構部分的抗開裂性能。
【專利說明】一種圓形結構底部的加固方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圓形結構底部的一種加固方法，尤其是涉及加固圓形結構底部時采用柔性灌漿材料和剛性灌漿材料間隔的加固方法。
【背景技術】
[0002]高性能免振搗灌漿料(混凝土)是當今在混凝土結構補強加固和設備安裝大量使用的建筑材料。具有自流性好，快硬、早強、高強；無毒、無害、不老化、對水質(zhì)及周圍環(huán)境無污染，自密性好、防銹等特點；在施工方面具有質(zhì)量可靠，降低成本，縮短工期和使用方便等優(yōu)點。但這類建筑材料的主要缺點是因早期強度要求上的快，配合比中除水泥占有量比較高外，其內(nèi)摻有多種外加劑和添加劑，早期水化熱強，在養(yǎng)護過程中的溫度變化較大，體積在養(yǎng)護初期會有變化，從而容易產(chǎn)生裂紋，影響到其抗?jié)B性、耐久性。
[0003]改進灌漿料一種方法是摻加柔性摻合料，這樣可以增加材料的抗開裂性。但是這種柔性摻合料價格貴，施工也相對復雜。
[0004]專利號為CN201020511912.2，發(fā)明名稱為“石板樓蓋加固結構”的中國專利公開的石板樓蓋加固結構，其為由鋼筋網(wǎng)片、水泥凈漿涂層和強度不低于25MPa的改性水泥砂漿涂層構成的復合加固層，鋼筋網(wǎng)片通過連接件貼合安裝于待加固的石板樓蓋底面，水泥凈漿涂層涂覆于貼合安裝有上述鋼筋網(wǎng)片的石板樓蓋底面，改性水泥砂漿涂層涂覆于水泥凈漿涂層上。該結構采用單獨的改性水泥砂漿涂層，是一種已經(jīng)有的和常見技術。它加固的對象是石板樓，沒有對其幾何形狀加以說明。對于常見存在的開裂問題沒有提出具有獨創(chuàng)性的技術路線，也沒有提出基于材料工程的數(shù)學計算公式作為技術內(nèi)容中的關鍵技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服已有技術的缺陷，提供一種可以提高加固結構部分的抗開裂性能的一種圓形結構底部的加固方法。
[0006]本發(fā)明的一種圓形結構底部的加固方法，它包括以下步驟:
[0007](I)選取水泥基灌漿料作為第一材料、摻加柔性摻合料的灌漿料作為第二材料，然后測試第一材料和第二材料的固化收縮率；
[0008](2)根據(jù)公式 Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel 計算第一材料和第二材料的扇形圓心角角度比，式中Anglel是每一份第一材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Shrinkagel和Shrinkage〗分別是第一材料和第二材料的固化收縮率；然后根據(jù)公式360=N*(Anglel+Angle2)計算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，式中N為在圓柱底部圓形區(qū)域內(nèi)確定的第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)，N為> 2的偶數(shù)；
[0009](3)根據(jù)步驟(2)得到的每一份第一材料和第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度以及第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)，在破損的圓形結構底部圓形區(qū)域間隔澆注第一材料和第二材料。[0010]本發(fā)明的有益效果是:利用兩種灌漿料，一種是水泥基灌漿料，第二種是在傳統(tǒng)的灌漿料中摻加柔性摻合料，兩種間隔灌入破損的圓形結構底部圓形區(qū)域，使二者形成一體，發(fā)揮剛性材料強度高和柔性材料體積變化不開裂和延性好的特性，這樣可以提高加固結構部分的抗開裂性能，可以在價格上和施工方面，取得一個平衡點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為破損的圓形結構底部圓形區(qū)域修補用灌漿材料的第一材料和第二材料分布示意圖；
[0012]圖2是兩種材料的內(nèi)應力計算模型。
[0013]左邊白色部分代表第一材料，右邊網(wǎng)格部分代表第二材料，模型兩端條件為固支?！揪唧w實施方式】
[0014]如附圖所示的本發(fā)明的一種圓形結構底部的加固方法，它包括以下步驟:(I)選取水泥基灌漿料作為第一材料1、摻加柔性摻合料的灌漿料作為第二材料2，然后測試第一材料和第二材料的固化收縮率；(2)根據(jù)公式Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel計算第一材料和第二材料的扇形圓心角角度比，式中Anglel是每一份第一材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Shrinkagel和Shrinkage〗分別是第一材料和第二材料的固化收縮率；然后根據(jù)公式360=N*(Anglel+Angle2)計算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，式中N為在圓柱底部圓形區(qū)域內(nèi)確定的第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)，N為> 2的偶數(shù)；(3)根據(jù)步驟(2)得到的每一份第一材料和第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度以及第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)即第一材料和第二材料在圓形內(nèi)劃分的扇形的總塊數(shù)，在破損的圓形結構底部圓形區(qū)域間隔澆注第一材料和第二材料。
[0015]本發(fā)明的核心是把兩種材料，用間隔的形式，來形成圓柱底部的灌漿料加固(見圖1)。第一種材料是傳統(tǒng)的水泥基灌漿料，固化后，會收縮。第二種是摻加柔性摻合料的灌漿料，固化后會有膨 脹。
[0016]第一種材料的角度和第二種材料的角度分配時按照圖2給出的模型進行計算。我們要求是這樣兩種材料組成的復合體，在固化后，產(chǎn)生的內(nèi)拉伸應力為零。具體的參數(shù)和計算公式以及推導步驟如下:
[0017]第一材料I的參數(shù)如下:
[0018]LI是每一份第一材料占有的扇形區(qū)域的弧長,El是楊氏模量,Shrinkagel是材料收縮率；Sigmal代表第一材料在固化后產(chǎn)生的應力，Epsilonl代表第一材料在固化后產(chǎn)生的應變。
[0019]第二材料2的參數(shù)如下:
[0020]L2是每一份第二材料2占有的扇形區(qū)域的弧長，E2是楊氏模量，Shrinkage〗是材料的收縮率(負收縮率即膨脹率)；Sigma2代表第二材料在固化后產(chǎn)生的應力，Epsilon2代表第二材料在固化后產(chǎn)生的應變。Shrinkagel和Shrinkage2的數(shù)值是可以用材料試驗來測試獲取。
[0021]相應的力學公式是:[0022]Sigmal=El(Epsilonl-Shrinkagel) (I)
[0023]Sigma2=E2(Epsilon2 - Shrinkage〗) (2)
[0024]考慮到圓柱底部體沿著弧形方向要求總體的收縮或者膨脹是等于零以及力平衡條件，在模型中可以給出:
[0025]Ll*Epsilonl_L2*Epsilon2=0 (3)
[0026]Sigmal=Sigma2 (4)
[0027]經(jīng)過運算，第一材料和第二材料產(chǎn)生的應力:
[0028]Sigmal=Sigma2=El*E2*(Ll*Shrinkagel-L2*Shrinkage2)/(E1*L2+E2*L1) (5)
[0029]再進一步要求內(nèi)力最小或者等于零的要求就得到了:
[0030]LI*Shr i nkageI=L2*Shr i nkage 2 (6)
[0031]對于圖1的圓柱底部而言，LI=半徑*角度I。LI=半徑*角度2，也就是兩種材料的角度之比:`[0032]Angle1/Angle2=Shrinkage2/ShrinkageI (7)
[0033]這里，Anglel是每一份第一材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度。
[0034]然后根據(jù)公式360=N*(Anglel+Angle2)計算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，式中N為在圓柱底部圓形區(qū)域內(nèi)確定的第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)，NSS 2的偶數(shù)#的數(shù)值可以根據(jù)施工具體情況確定。理論上說，N的數(shù)值越大，兩種材料的相間越均勻。但是N值過大，圓形區(qū)域分取塊數(shù)多，不利于施工。
[0035]實施例1
[0036]某具有圓筒形狀的化工儲蓄罐，其底部如圖1所示，需要加固。
[0037](a)選取兩種材料:第一材料和第二材料。第一材料是普通水泥基灌漿料，第二材料是摻加柔性摻合料的灌漿料。
[0038](b)測試第一材料和第二材料的固化收縮率，獲得:第一材料為0.15%，第二材料為-0.20%。第二材料中的負號表不膨脹。
[0039](c)按照 Shrinkagel=0.16% 和 Shrinkage2=0.20%,代入公式 Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel,得到第一材料和第二材料的角度比。
[0040](d)設圓柱底部總共分成為N份第一材料和第二材料的扇形區(qū)域。每份第一材料的扇形圓心角角度為Anglel,每份第二材料的扇形圓心角角度為Angle2,如下的公式可得:
[0041 ] 3 6 O = N * (Anglel+Angle2) = N* (Anglel+Anglel*Shrinkagel/Shrinkage〗)=1.8*N*Anglel (8)
[0042]將圓柱底分成4塊施工，取N=4。代入上述公式(8)，得到
[0043]Anglel=50 (9)
[0044]Angle2=40 (10)
[0045](f)按照公式(9)和公式(10)施工，在破損的圓形結構底部圓形區(qū)域間隔澆注第一材料和第二材料。
[0046]施工結果表明:常見的開裂現(xiàn)象得到了很好改進。
【權利要求】
1.一種圓形結構底部的加固方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)選取水泥基灌漿料作為第一材料、摻加柔性摻合料的灌漿料作為第二材料，然后測試第一材料和第二材料的固化收縮率； (2)根據(jù)公式Anglel/Angle2=Shrinkage2/Shrinkagel計算第一材料和第二材料的扇形圓心角角度比，式中Anglel是每一份第一材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Angle2是每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，Shrinkagel和Shrinkage〗分別是第一材料和第二材料的固化收縮率；然后根據(jù)公式360=N*(Anglel+Angle2)計算得到每一份第一材料和每一份第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度，式中N為在圓柱底部圓形區(qū)域內(nèi)確定的第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)，NSS 2的偶數(shù)； (3)根據(jù)步驟(2)得到的每一份第一材料和第二材料占有的圓柱底部的扇形圓心角角度以及第一材料和第二材料澆注總塊數(shù)，在破損 的圓形結構底部圓形區(qū)域間隔澆注第一材料和第二材料。
【文檔編號】E04G23/02GK103452330SQ201310366836
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】朱涵, 張立敏, 張新民, 王存貴, 辛忠一, 李輝, 許德亮, 王建來 申請人:中國建筑第六工程局有限公司, 天津市中土建筑工程技術發(fā)展有限公司, 天津中建建筑技術發(fā)展有限公司