CN116290885A - 高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，属于火灾后混凝土结构加固技术领域，包括以下步骤：去除钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土，漏出坚实的结构层；在处理后的钢筋混凝土柱表面打孔，并在孔内旋入螺栓将纤维格栅固定；在钢筋混凝土柱表面需要加固的部位支设模板，模板支设两层，纤维格栅位于两层模板之间，在纤维格栅两侧浇筑高延性水泥基复合材料，将纤维格栅包裹在内形成加固整体。
Description
技术领域
本发明属于火灾后混凝土结构加固技术领域，具体涉及一种高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
火灾在人们生活中发生的频率很高，居各种灾害之首，火灾事故不仅会造成人员伤亡、财产损失，火灾中的高温还会给建筑物造成损伤。火灾后若将建筑物推倒重建，会浪费大量人力、物力及时间。而且火灾后在保证安全的前提下，仍可对大部分建筑物进行针对性的加固，且可投入使用，相比重新建设更节省时间和费用，也能充分利用原有的建筑。
目前，大部分建筑采用的是钢筋混凝土结构，而钢筋混凝土柱是建筑结构稳定性最关键的构件，火灾的高温作用会降低其力学性能，因此，为了满足承载力的要求，则需要采用加固修复等方法，恢复并提高火后受损钢筋混凝土柱结构的承载能力，使其达到承载需求。
对于高温后的混凝土材料，当温度小于200℃，混凝土高温后其抗压强度无明显降低，随着温度升高降低趋势明显。火灾后的静置时间对混凝土残余强度略有影响，火灾后钢筋混凝土结构的合理加固时间应选择混凝土残余强度趋于稳定的时刻。
对于高温后的钢筋混凝土柱，目前常用的加固方法有碳纤维布加固法、增大截面加固法、外包型钢加固法等。碳纤维加固是新型的房屋加固的方法，现在已经广泛运用到建筑加固中；其适用范围广，对混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固，可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。但是现有的加固技术存在以下缺陷：
1、碳纤维的耐火性能较差，不适合直接暴露在空气中，而外涂砂浆层又存在剥落和开裂的风险；
2、碳纤维布粘贴对加固构件表面的平整度要求非常高，易发生剥离，强度不能充分发挥。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，该方法通过纤维格栅增强高延性水泥基复合材料，采用高延性水泥基复合材料既可作为界面粘结剂，又可以将纤维格栅的作用力传递到结构物；纤维格栅在加固层整体受力性能的同时，提高了加固结构物的承载能力。这种加固方法不仅可以充分发挥纤维格栅质轻、高强和高耐久性的优势，还能够充分利用高延性水泥基复合材料高延性、自愈合和多缝开裂的特性，有效的提高加固物的受力性能，延长加固结构物的使用寿命周期。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，包括以下步骤：
去除钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土，漏出坚实的结构层；
在处理后的钢筋混凝土柱表面打孔，并在孔内旋入螺栓将纤维格栅固定；
在钢筋混凝土柱表面需要加固的部位支设模板，模板支设两层，纤维格栅位于两层模板之间，在纤维格栅两侧浇筑高延性水泥基复合材料，将纤维格栅包裹在内形成加固整体。
作为进一步的技术方案，高延性水泥基复合材料的原料组成及重量份数为：水泥1份；粉煤灰0.8份；硅灰0.15-0.25份；石英砂0.6份；水0.44份；高效减水剂0.007-0.01份；增稠剂0.0011-0.0014份；聚乙烯纤维0.028份。
作为进一步的技术方案，高延性水泥基复合材料通过以下过程制备而成：称取水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂、聚乙烯纤维、水、增稠剂和减水剂；将称取的水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、硅灰干拌1-3min后，加入称取的增稠剂和水搅拌至流塑状态；缓慢撒入聚乙烯纤维，快速搅拌至均匀，即得。
作为进一步的技术方案，高延性水泥基复合材料的抗拉强度为8-9MPa，应变为10％-11％，抗压强度为40MPa。
作为进一步的技术方案，钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土采用喷砂法或高压水射流法去除；采用喷砂法去除受损严重的混凝土时，还需用水清洗混凝土表面，去掉混凝土表面的浮尘、杂质、松散物、碎渣。
作为进一步的技术方案，打孔前，对钢筋混凝土柱表面进行除杂处理，清除掉浮尘和松动的石子。
作为进一步的技术方案，打孔后，清理孔内的杂质灰尘，在孔洞内部涂抹结构胶，再将螺栓旋入钢筋混凝土柱孔内。
作为进一步的技术方案，浇筑高延性水泥基复合材料前用水冲刷柱面，使钢筋混凝土柱保持湿润状态且无流动水存在。
作为进一步的技术方案，浇筑高延性水泥基复合材料时，边浇筑边振捣，保证高延性水泥基复合材料浇筑密实；浇筑完设定时间内加以覆盖保护膜并进行保湿养护，保湿养护设定时间后拆除模板。
作为进一步的技术方案，所述纤维格栅为双向碳纤维网格。
本发明的工作原理如下：
纤维格栅可以双向受力，当柱受压时纤维网格可以提供约束力，使内部混凝土处于三向受压状态，从而大幅度增加核心混凝土的强度；当柱受偏压荷载和拟静力荷载时，纤维格栅还可以提供拉力，提高抗弯能力。高延性水泥基复合材料可以修补受损严重的混凝土表层，其拉伸应变硬化和多缝开裂的特性可以提高加固柱的变形能力，其多缝开裂、裂缝小的特性能够增加结构抵抗环境中有害介质侵蚀的能力。
为了保证纤维格栅和高延性水泥基复合材料有效发挥作用，需要提高原混凝土与加固层粘结面处的粘结性能；本发明采用喷砂或高压水射流的方法去除表层受损严重的混凝土，提高粗糙度，来提高加固层与被加固柱之间粘结性能；通过增加螺栓的方法，来减少加固层与被加固柱之间滑移，提高加固效果；同时，提高粘结面的粗糙度，会增加高延性水泥基复合材料与原混凝土之间的接触面积，使两种材料之间的化学粘结作用和机械咬合作用增强；当粘结面有滑动趋势时，螺栓产生的夹持力会在粘结面上产生摩擦作用，产生的剪力会形成销栓作用。化学粘结作用、机械咬合作用、摩擦作用和销栓作用都最终提高粘结面之间的强度。
上述本发明的有益效果如下：
本发明的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，充分发挥了碳纤维格栅质轻、高强和高耐久性的优势和高延性水泥基复合材料拉伸应变硬化、多缝开裂、裂缝小的特性，有效改善加固结构的受力性能和变形能力，延长其使用寿命。
加固层与被加固柱协同工作的基础是两者具有良好的粘结作用；火灾后的混凝土表层变酥变脆、有裂缝、损伤严重；本发明的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，采用喷砂或高压水射流的方法，去除表层受损混凝土并提高界面粗糙度，同时不会对钢筋混凝土柱产生损伤，通过改变界面的粗糙度和布置螺栓来解决界面粘结问题；充分发挥两种材料的特性，实现受力性能、耐久性能提升的双重效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法的流程图；
图2为本发明纤维格栅增强高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的示意图；
图3为本发明螺栓和被加固柱混凝土表面示意图；
图4为本发明实施例中钢筋混凝土柱截面及配筋示意图；
图5(a)为图4中1-1剖面图；
图5(b)为图4中2-2剖面图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，包括以下步骤：
(1)去除火灾后钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土，漏出坚实的结构层；
(2)对钢筋混凝土柱表面进行除杂处理，清除掉浮尘和松动的石子；
(3)在步骤(1)处理后的钢筋混凝土柱表面打孔，清理孔内的杂质灰尘，在孔洞内部涂抹一层结构胶，然后采用螺栓，旋入钢筋混凝土柱孔内；
(4)将纤维格栅通过螺栓固定；
(5)在钢筋混凝土柱表面需要加固的部位支设模板，同一部位支设两层模板，两层模板将纤维格栅夹于其中，其中，内层模板与钢筋混凝土柱表面接触，该层模板用来控制纤维格栅距离钢筋混凝土柱表面的厚度，外层模板用来控制纤维格栅到加固后柱子表面的厚度，内、外层模板均由螺栓穿过，外层模板和螺栓端头接触；设置两层模板还可以防止在加固过程中纤维格栅的移动；
(6)浇筑前用水冲刷柱面，使钢筋混凝土柱保持湿润状态且无流动水存在；
(7)在纤维格栅两侧浇筑一定厚度的高延性水泥基复合材料，将纤维格栅包裹在内形成加固整体，边浇筑边振捣，保证高延性水泥基复合材料浇筑密实；
(8)浇筑完设定时间内加以覆盖保护膜并进行保湿养护，保湿养护设定时间后拆除模板。
其中，步骤(1)中，火灾后钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土采用喷砂法或高压水射流法去除；采用喷砂法去除表层受损严重的混凝土时，还需用水清洗混凝土表面，去掉混凝土表面的浮尘、杂质、松散物、碎渣。
其中，步骤(4)中，纤维格栅为双向碳纤维网格。
其中，步骤(7)中，高延性水泥基复合材料的原料组成及重量份数为：水泥1份；粉煤灰0.8份；硅灰0.15-0.25份；石英砂0.6份；水0.44份；高效减水剂0.007-0.01份；增稠剂0.0011-0.0014份；聚乙烯纤维0.028份。
在本实施例中，高延性水泥基复合材料的原料组成及重量份数为：水泥1份；粉煤灰0.8份；硅灰0.2份；石英砂0.6份；水0.44份；高效减水剂0.007份；增稠剂0.0013份；聚乙烯纤维0.028份。
在优选的实施方案中，高延性水泥基复合材料采用碳纤维格栅增加强度。
采用如上配比的高延性水泥基复合材料的抗拉强度为8-9MPa，应变为10％-11％，抗压强度为40MPa。
具体的，高延性水泥基复合材料通过以下过程制备而成：
(1)按上述配方称取水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂、聚乙烯纤维、水、增稠剂和减水剂；
(2)将称取的水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、硅灰干拌1-3min后，加入称取的增稠剂和水搅拌至流塑状态；缓慢撒入聚乙烯纤维，快速搅拌至均匀，即得。
其中，步骤(8)中，高延性水泥基复合材料浇筑完12h内加以覆盖保护膜并进行保湿养护，保湿养护7d后拆除模板。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
取一根C40钢筋混凝土柱(具体配筋和截面尺寸见图4，其中混凝土强度为C40，保护层厚度分别为10mm/20mm，保护层厚度为供需3根，其中1根不做保护层)，截面尺寸为250×250mm，高度为900mm。在高温试验炉中进行高温试验，根据ISO834曲线升温70min。对高温后的钢筋混凝土柱采用本发明的加固方法进行加固，具体包括以下步骤：
1.配置高延性水泥基复合材料：
(1)高延性水泥基复合材料的原料重量份数为：水泥6.9kg；粉煤灰5.53kg；石英砂4.15kg；硅灰1.38kg；水3.04kg；高效减水剂48g；增稠剂9g；聚乙烯纤维0.2kg；
(2)将称取的水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、硅灰干拌1-3min后，加入称取的增稠剂和水搅拌至流塑状态；缓慢撒入聚乙烯纤维，快速搅拌至均匀，即得。
高延性水泥基复合材料的力学性能试验及结果如下：
(1)采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试件，标准养护28d，进行立方体抗压试验，测得GHPFRCC的抗压强度为40MPa；
(2)采用狗骨形试件测得抗拉强度为8.71MPa，极限拉应变高达10.93％，远远大于混凝土的极限拉应变0.01％-0.015％，说明高延性水泥基复合材料有很好的变形能力。
以上试验结果说明，高延性水泥基复合材料有较高的抗压强度，其极限拉应变远大于普通混凝土，试件受压、受拉破坏均呈多缝开裂状态，没有出现类似混凝土的脆性破坏，表现出很好的韧性。
纤维格栅为CFN200/200双向碳纤维网格，受力方向碳纤维的重量为80g/m2，受力方向碳纤维厚度为0.047mm，设计碳纤维理论截面积47mm2/m，设计碳纤维网格厚度0.3mm，1.75％应变时的极限拉应力(理论)200KN/m。
2.采用喷砂法或高压水射流法去除钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土，漏出坚实的结构层；
3.对钢筋混凝土柱表面进行除杂处理，清除掉浮尘和松动的石子；
4.在处理后的混凝土表面打孔，清理孔内的杂质灰尘，在孔洞内部涂抹一层结构胶，然后采用螺栓，旋入混凝土孔内；
5.将纤维格栅通过螺栓固定，置于模板与钢筋混凝土柱表面之间；
6.在需要加固的部位支模板；
7.浇筑前用水冲刷柱面，使柱保持湿润状态且无流动水存在；
8.浇筑一定厚度的高延性水泥基复合材料，将纤维格栅包裹在内形成加固整体，边浇筑边振捣，保证高延性水泥基复合材料浇筑密实；
9.浇筑完12h内加以覆盖保护膜并进行保湿养护，保湿养护7d后拆除模板。
养护28天后对加固柱进行轴压试验，将混凝土柱进行轴心加载试验，加载过程中，加固后的混凝土柱未出现大面积剥落现象，只在即将破坏时有少量碎渣掉落。裂缝呈现细密多的特点，多是平行裂缝，很少有贯通裂缝，即使有贯通裂缝其宽度也不大。
高温后钢筋混凝土柱加固前承载力为1665.2kN，10mm加固层加固后承载力为2368.3kN，20mm加固层加固后承载力为2580.3kN。加固后，承载力较之加固前分别提高42.2％和54.9％，这对于提高构件的承载力具有重要意义；峰值点位移较之前分别提高了11.2％和44.3％；提高了构件延性，耗能能力显著提高；由于纤维的存在，裂缝具有自愈合能力，这对于提高结构的耐久性能至关重要。
在施工过程中要注意对关键环节的控制，其中分为材料和施工两个方面。其一，在材料方面，要根据实际确定纤维格栅的尺寸和大小；要注意配制高延性水泥基复合材料时严格按照配比和投料顺序进行，确保其有高延性的特征；其二，在施工的环节当中，纤维格栅的搭接时要满足规定的搭接长度，避免搭接部分成为薄弱部位。在进行对原钢筋混凝土柱进行打孔时，注意不要损伤钢筋混凝土结构的其他部位。在浇筑加固层时，要注意顺序，先通过喷砂的方法去除混凝土表面损伤的火后混凝土，然后进行被加固柱的打孔工作，固定好螺栓，进行表面的清理工作，支好模板，将纤维格栅置于模板与被加固柱之间，再浇筑高延性水泥基复合材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，包括以下步骤：
去除钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土，漏出坚实的结构层；
在处理后的钢筋混凝土柱表面打孔，并在孔内旋入螺栓将纤维格栅固定；
在钢筋混凝土柱表面需要加固的部位支设模板，模板支设两层，纤维格栅位于两层模板之间，在纤维格栅两侧浇筑高延性水泥基复合材料，将纤维格栅包裹在内形成加固整体。
2.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，高延性水泥基复合材料的原料组成及重量份数为：水泥1份；粉煤灰0.8份；硅灰0.15-0.25份；石英砂0.6份；水0.44份；高效减水剂0.007-0.01份；增稠剂0.0011-0.0014份；聚乙烯纤维0.028份。
3.如权利要求2所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，高延性水泥基复合材料通过以下过程制备而成：称取水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂、聚乙烯纤维、水、增稠剂和减水剂；将称取的水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、硅灰干拌1-3min后，加入称取的增稠剂和水搅拌至流塑状态；缓慢撒入聚乙烯纤维，快速搅拌至均匀，即得。
4.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，高延性水泥基复合材料的抗拉强度为8-9MPa，应变为10％-11％，抗压强度为40MPa。
5.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，钢筋混凝土柱表层受损严重的混凝土采用喷砂法或高压水射流法去除；采用喷砂法去除受损严重的混凝土时，还需用水清洗混凝土表面，去掉混凝土表面的浮尘、杂质、松散物、碎渣。
6.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，打孔前，对钢筋混凝土柱表面进行除杂处理，清除掉浮尘和松动的石子。
7.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，打孔后，清理孔内的杂质灰尘，在孔洞内部涂抹结构胶，再将螺栓旋入钢筋混凝土柱孔内。
8.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，浇筑高延性水泥基复合材料前用水冲刷柱面，使钢筋混凝土柱保持湿润状态且无流动水存在。
9.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，浇筑高延性水泥基复合材料时，边浇筑边振捣，保证高延性水泥基复合材料浇筑密实；浇筑完设定时间内加以覆盖保护膜并进行保湿养护，保湿养护设定时间后拆除模板。
10.如权利要求1所述的高延性水泥基复合材料加固火灾后钢筋混凝土柱的方法，其特征是，所述纤维格栅为双向碳纤维网格。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060107203A (ko) * | 2005-04-08 | 2006-10-13 | 부산대학교 산학협력단 | 콘크리트 구조물 보강용 에프알피 패널 및 상기 패널을이용하여 콘크리트의 구조물을 보강하는 방법 |
| CN102587936A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-07-18 | 中国矿业大学 | 全封闭整体装配式格栅混凝土支护方法 |
| CN103572895A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-12 | 东南大学 | 一种裂缝·损伤可控frp网格增强高耐久性钢筋混凝土柱结构 |
| KR20140065893A (ko) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 대림산업 주식회사 | 폭열 방지용 내열성 섬유를 이용한 고강도 원심성형 콘크리트 기둥구조 및 그 제조방법 |
| CN106760207A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 中国矿业大学 | 一种trc模板钢筋混凝土柱的制备方法 |
| CN107382187A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-24 | 山东建筑大学 | 基于绿色高性能纤维增强水泥基复合材料的混凝土柱加固方法 |
| CN112627573A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-09 | 武汉大学 | 硬质frp网格/高延性高渗透混凝土约束加固受损钢筋混凝土柱及其制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060107203A (ko) * | 2005-04-08 | 2006-10-13 | 부산대학교 산학협력단 | 콘크리트 구조물 보강용 에프알피 패널 및 상기 패널을이용하여 콘크리트의 구조물을 보강하는 방법 |
| CN102587936A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-07-18 | 中国矿业大学 | 全封闭整体装配式格栅混凝土支护方法 |
| KR20140065893A (ko) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 대림산업 주식회사 | 폭열 방지용 내열성 섬유를 이용한 고강도 원심성형 콘크리트 기둥구조 및 그 제조방법 |
| CN103572895A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-12 | 东南大学 | 一种裂缝·损伤可控frp网格增强高耐久性钢筋混凝土柱结构 |
| CN106760207A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 中国矿业大学 | 一种trc模板钢筋混凝土柱的制备方法 |
| CN107382187A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-24 | 山东建筑大学 | 基于绿色高性能纤维增强水泥基复合材料的混凝土柱加固方法 |
| CN112627573A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-09 | 武汉大学 | 硬质frp网格/高延性高渗透混凝土约束加固受损钢筋混凝土柱及其制备方法 |
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