CN102936964B - 一种高延性混凝土嵌入式构造柱的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高延性混凝土嵌入式构造柱的施工方法，该方法适用于墙厚大于240mm的砖砌体结构。施工时，首先确定砖砌体结构纵横墙交接处预增设构造柱的尺寸，然后去除预增设构造柱处原建筑物表面砂浆和部分砖砌体墙，最后支模并浇注高延性纤维混凝土。本发明利用高延性纤维混凝土的力学性能优势及与砖砌体之间良好的粘结性能增设构造柱可大幅度提高墙体的抗剪承载力，避免发生脆性破坏，显著提高砖砌体墙的抗震性能。本发明的方法具有加固效果好、施工工艺简单和加固后不影响原建筑物外观的特点。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构抗震与加固技术领域，具体涉及一种适用于墙厚大于240mm的砖砌体结构的高延性混凝土嵌入式构造柱的施工方法。
背景技术
目前，常用的砌体结构抗震加固方法是增设混凝土扶壁柱。这种方法施工工艺和方法比较复杂，加固后抗震性能提高幅度有限，且在原建筑物外侧增设扶壁柱，严重影响原建筑物的外观，并显得过于笨重，另外，当墙体较厚时，也会造成开槽和穿筋的施工难度加大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高延性混凝土嵌入式构造柱的施工方法，该方法的具体施工步骤如下：
步骤一，在纵横墙交接处的墙体表面沿纵向和横向分别延伸二分之一砖长，确定预增设嵌入式构造柱的尺寸范围；
步骤二，在确定预增设嵌入式构造柱的尺寸范围内去除深度为四分之一到二分之一砖长的砖砌体墙，于砖砌体墙上开挖出预增设嵌入式构造柱的空间；
步骤三，在预增设嵌入式构造柱的空间外围支模板；
步骤四，浇注高延性纤维混凝土，经养护后拆除模板，最终浇注的高延性纤维混凝土与墙体结构形成一体。
优选的，上述高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％。
优选的，上述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；硅灰的烧失量小于6％、二氧化硅含量大于85％、比表面积大于15000m2/kg；砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。
优选的，上述高延性纤维混凝土中添加有减水率为30％以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8％。
优选的，上述高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
本发明采用高延性纤维混凝土嵌入普通砖砌体墙增设构造柱对砖砌体墙进行加固，充分利用高延性纤维混凝土的较高强度和韧性及其与砖砌体之间良好的粘结性增加墙体的整体性能和变形能力，从而提高砖砌体结构的抗震性能。
与现有的技术相比，本发明具有如下的特点：
（1）本发明采用的高延性纤维混凝土抗压强度可达到60MPa以上，极限拉应变可达普通混凝土的100倍以上，具有类似钢材的塑性变形能力，与砖砌体之间有良好的粘结性能，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高耐损伤能力的生态建筑材料。利用其力学性能优势可显著提高墙体的整体性与抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。
（2）本方法在原砖砌体墙上进行嵌入式增设构造柱加固，不会影响建筑物外观。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是实施例1中对砖砌体墙增设高延性混凝土嵌入式构造柱的结构示意图；
图2是实施例2中对砖砌体墙增设高延性混凝土嵌入式构造柱的结构示意图；
图中各代码表示：1-砖砌体墙、2-高延性纤维混凝土。
具体实施方式
本发明的嵌入式构造柱指的是在待加固砖砌体结构纵横墙交接处开挖部分原墙体并填入高延性纤维混凝土后形成的结构。
以下是发明人提供的实施例，以对本发明作详细解释说明。
实施例1：
遵循本发明的技术方案，如图1所示，本实施例为六层砖混结构办公楼，砖砌体墙厚度为370mm，在房屋中部的纵横墙交接处增设构造柱。在纵横墙交接处的墙体表面沿纵向和横向分别延伸二分之一砖长即120mm，确定预增设构造柱的尺寸范围，如图1所示，然后切割去除构造柱处原建筑物表面砂浆和60mm厚的砖砌体墙1，最后在墙体外侧支模，模板与原墙面齐平，并浇注高延性纤维混凝土2经养护2-3天后拆模，最终所浇注的高延性纤维混凝土与原墙结构形成一体。
该实施例的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维、减水剂和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维（聚乙烯醇纤维）的体积掺量为1.5％；减水剂的添加量为粉煤灰和水泥总量的0.8％。其中：砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维的长度为6～12mm，直径为26μm以上，抗拉强度为1200MPa以上，弹性模量为30GPa以上；水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；硅灰为烧失量为5％、二氧化硅含量为88％、比表面积为18000m2/kg的硅灰；砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维为上海罗洋科技有限公司生产的PA600纤维，其长度为8mm、直径为26μm、抗拉强度为1200MPa、弹性模量为30GPa，并且该实施例的高延性纤维混凝土中添加有江苏博特新材料有限公司的聚羧酸高性能减水剂，减水剂的添加量为粉煤灰、水泥和硅灰总质量的0.8％。
其中的高延性纤维混凝土的搅拌方法为：首先将水泥、粉煤灰、硅灰和砂倒入强制式搅拌机中干拌2～3分钟；再加入减水剂和80％的水；然后加入PVA纤维再搅拌2分钟后加入剩余20％的水，搅拌1～2分钟。
以下是发明人提供的关于本实施例的高延性纤维混凝土的力学性能试验及其结果。
（1）采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的标准试模制作立方体试块，按标准养护方法养护60天，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明：高延性纤维混凝土试块抗压强度平均值为65MPa，试块达到峰值荷载后卸载再进行第二次加载，残余抗压强度可达到峰值荷载的80％，试块破坏过程具有明显抗压韧性。
（2）采用40mm×40mm×160mm的标准试模制作棱柱体抗弯试件，按标准养护方法养护60天，进行抗弯性能试验。试验结果表明：高延性纤维混凝土试件的初裂强度为4.8MPa，试件开裂以后承载力继续提高，极限强度为10.1MPa，达到峰值荷载后承载力下降缓慢，按照ASTM C1018法计算所得的弯曲韧性系数其弯曲韧性I5、I10、I20、I30分别为6.2、14.5、33.0、50.6，表明具有很高的弯曲韧性。
（3）采用50mm×15mm×350mm的试模制作拉伸试块，按标准养护方法养护60天，进行直接拉伸试验。结果表明：高延性纤维混凝土试件单轴抗拉强度平均值为3.6MPa，极限拉应变可达到1.2％，试件开裂以后承载力基本保持不变，具有良好的抗拉韧性，破坏过程中出现10余条裂缝。
以上试验表明，高延性纤维混凝土的极限拉应变远高于《混凝土结构设计规范》GB50010中普通混凝土的极限拉应变，高延性纤维混凝土受压、受拉、受弯破坏时均具有较高的韧性，其破坏特征与普通混凝土发生脆性破坏具有明显不同。
该实施例的高延性纤维混凝土的上述力学特性表明，采用该材料构成的嵌入式构造柱抗压强度高、变形能力好，不易发生脆性破坏。用它对砖砌体墙进行加固，可显著提高砖砌体结构的整体性和抗震性能。
实施例2：
如图2所示，本实施例为六层砖混结构办公楼，砖砌体墙厚为370mm，在房屋角部纵横墙交接处增设构造柱。在纵横墙交接处的墙体表面沿纵向和横向分别延伸120mm，确定预增设构造柱的尺寸范围，如图2所示。本例与实施例1不同之处在于增设的构造柱为角柱，增设构造柱的形状和尺寸不同，其他施工工序均与实施例1相同。
本发明利用高延性纤维混凝土的力学性能优势及与砖砖砌体之间良好的粘性性能既提高砖砌体墙的抗剪强度和抗震能力，又提高其整体性，有效抑制墙体的开裂，极大地改善墙体自身的变形能力，有效地减轻地震作用下砖砌体结构的破坏程度。
本发明方法可用于中小学教学楼、多层民用住宅、多层办公楼的加固。
Claims (2)
1.一种高延性混凝土嵌入式构造柱的施工方法，其特征在于，该方法的具体施工步骤如下：
步骤一，在纵横墙交接处的墙体表面沿纵向和横向分别延伸二分之一砖长，确定预增设嵌入式构造柱的尺寸范围；
步骤二，在确定预增设嵌入式构造柱的尺寸范围内去除深度为四分之一到二分之一砖长的墙体，于砖砌体墙上开挖出预增设嵌入式构造柱的空间；
步骤三，在预增设嵌入式构造柱的空间外围支模板；
步骤四，浇注高延性纤维混凝土，经养护后拆除模板，最终浇注的高延性纤维混凝土与墙体结构形成一体；
所述高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水＝1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％；
所述的水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的硅灰的烧失量小于6％、二氧化硅含量大于85％、比表面积大于15000m2/kg；所述的砂的最大粒径为1.26mm；所述的PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上；
所述的高延性纤维混凝土中添加有减水率为30％以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8％。
2.如权利要求1所述的高延性混凝土嵌入式构造柱的施工方法，其特征在于，所述的高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
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