鋼絲網復合砂漿加固混凝土結構研究

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采用鋼絲網復合砂漿對已有的混凝土結構進行補強和加固具有常規(guī)加固方法不能比擬的優(yōu)越性,此方法加固效果明顯且施工便捷。在歐、美、日等西方發(fā)達國家,對此種加固、補強技術研究起步較早,發(fā)展比較成熟。而國內開展這方面研究較晚,近年來,研究人員雖作了一些試驗,并已應用于工程實踐,但基本上還處于起始階段。

1 　鋼絲網復合砂漿的性能

　　鋼絲網復合砂漿是以鋼絲網或鋼絲網和加筋為增強材料,水泥砂漿為基材組成的薄層結構,屬無機復合膠凝材料,也是一種理想的鋼筋混凝土結構及砌體結構的加固材料。鋼絲網提高結構的承載力,砂漿層起保護和錨固作用。它擁有較高的抗拉強度重量比和較高的韌性、延展性及耐久性,比普通水泥砂漿有著大得多的抗裂能力,容易被澆筑成任意的形狀,適合于各種輪廓外形的結構構件的修復和加固。

　　已有的各種加固方法中的界面粘貼技術,國內外均采用以環(huán)氧樹脂為主劑的有機結構膠,而砂漿作為無機膠凝材料,與基材間將有更好的相容性、協(xié)調性、相互滲透性,并且抗老化、耐火、耐久性更好;加固層厚一般為25mm 左右,幾乎不增大原結構的重量與截面尺寸;無需復雜的施工工藝和特殊的施工技術,與混凝土基材澆搗方法基本一致,施工質量容易保證,而且經濟;加固層中的砂漿既是膠凝材料又是保護層材料,無需另做防火保護層。這種加固方法不僅可以提高結構的強度,還可增強建筑物抗?jié)B、抗凍、抗裂性和韌性。

　　熊光晶等人對鍍鋅焊接鋼絲網水泥的耐久性進行了研究,發(fā)現(xiàn)鋅可對鋼絲網提供有效的保護,焊接鋼絲網有效彈性模量高,制作的構件裂縫間距和寬度顯著小于編織鋼絲網水泥,具有更好的耐久性。還通過對水泥砂漿進行了混雜改性的研究,配制出了一種耐酸腐蝕性很好,強度、韌性和密實性較高,而且價格低廉的混雜改性水泥砂漿,并進而提出了“以鋼絲網增強的混雜改性鋼絲網水泥砂漿”。

　　工程上習慣于把不銹鋼絲網、鍍鋅鋼絲網、鍍銅鋼絲網、高強鋼絲網等金屬絲網統(tǒng)稱為鋼絲網。根據(jù)十字交叉點處縱橫向鋼絲的連接情況可分為編織網和電阻點焊網。通過選用不同直徑、不同網孔尺寸的鋼絲網以及改變鋼絲網層數(shù)可達到調整網配筋率的目的。

　　目前國內外用于鋼絲網水泥增強的鋼絲網最多的是鍍鋅鋼絲網。鍍鋅鋼絲網單絲的屈服強度在300MPa 左右,極限強度在400MPa 左右,鍍鋅鋼絲網與其他鋼絲網比較,具有價格低廉、彈性模量高、抗腐蝕性好的特點,故廣泛運用于鋼絲網水泥中。由于焊接鋼絲網水泥的力學性能顯著優(yōu)于編織鋼絲網水泥,故點焊鍍鋅鋼絲網更受青睞。

2 　鋼絲網復合砂漿加固混凝土結構

　　2．1 　加固機理、分類及破壞特征

　　鋼絲網復合砂漿加固法是在混凝土構件表面鋪上鋼絲網,用復合砂漿作為保護和錨固作用,使其共同工作整體受力,以提高結構承載力的一種加固方法。它實質是一種體外配筋,提高原構件的配筋量,從而相應提高結構構件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。根據(jù)構件的受力特點和加固要求不同,可選用單側加厚(單包法) 、雙側加厚(雙包法) 、三面(U 包法) 和四面外包(全包法) 等。

　　1) 加固機理　當鋼筋混凝土構件產生超出混凝土規(guī)范允許的彎曲裂縫,不能滿足正常使用要求,或由于使用功能的改變,需要增加構件承載能力時,可通過用鋼絲網外噴高強砂漿在構件的受拉區(qū)來增加構件的抗彎能力。將上部荷載產生的梁底部拉應力和梁上部壓應力傳遞給所粘貼的鋼絲網,使鋼絲網能夠與原構件共同承擔荷載,達到增加構件承載力的目的。其基本原理與混凝土結構相同。在加固受彎構件中鋼絲網的作用相當于鋼筋,而外噴的高強砂漿既是粘結劑,又是加固層。對于單包法,鋼絲網相當于受拉鋼筋,全包法一部分鋼絲網起到受拉鋼筋的作用,同時另一部分鋼絲網起到受壓鋼筋的作用。粘貼鋼絲網外噴高強砂漿加固混凝土梁能夠顯著提高梁的承載力和抗彎剛度,有效約束混凝土梁裂縫的產生和發(fā)展。