建筑工程技术中高延性混凝土的应用分析.pdf

49 现代物业Modern Property Management引言高延性混凝土是指以微观力学作为设计原理，将水泥作为基本材料的纤维增强复合材料，具有极佳的裂缝控制能力，且强度、耐久性、耐损伤能力都远超普通混凝土。将其运用在建筑工程当中，不仅可以实现建筑物的加固补强，提升建筑物承载能力，还能起到降低施工难度，缩短施工周期的作用，经济效益与社会效益极高。一、高延性混凝土性能分析通过对高延性混凝土开展性能分析可以发现，高延性混凝土具备提升砖体强开裂承载的能力，可大幅度增强砖柱的耐损伤能力，更好的约束墙体，切实优化砌体墙的脆性特征，避免砖墙形变。因此，在实际应用时，高延性混凝土被运用在砌体结构的静力加固与抗震加固中。同时，高延性混凝土施工技术无需实施钻孔、钢筋绑扎等操作，可以有效防止对原结构造成破坏，其主要性能特点可分为以下几方面：（一）抗变形能力根据对钢筋砼建筑受力特点开展研究发现，其受力部分主要集中在梁、柱端塑性铰区。笔者将以塑性铰区作为研究对象，通过对高延性混凝土与传统钢筋混凝土实施比对实验，利用分级添加载荷的方法，进一步观察结构件的变形状况，将每级载荷增加量设置为10kN，直至结构件发生屈服位移。之后再次提升受力，直至位移增量达到4mm，测量此时载荷数据的变化情况。当载荷降低至载荷最大值80%时，将其看作结构件破坏。根据实验结果显示，传统钢筋砼结构件在承受20kN载荷后会产生裂缝，而当载荷提升至90kN时，产生屈服位移。至于高延性混凝土则在30kN载荷时产生裂缝，位移增量为16mm时发生破坏。由此可见，高延性混凝土抗变形效果远胜钢筋混凝土。（二）耐受力现阶段我国在钢筋砼加固时，采用增加截面法、黏合复合纤维法，虽然此类方式可有效优化建筑物的受力分布，但难以从根本上解决混凝土反复出现开裂的问题。为此，可采用高延性混凝土，改善建筑物承载性。在实施高延性混凝土耐受力的验证过程中，可采用多根混凝土短柱完成实验，将短柱规格控制在240120120mm，并结合12钢筋，8箍筋。并将材料配比设定为：水泥、水、粉煤灰，1:0.58：1。之后添加聚乙烯醇纤维，将实验组放置在液压伺服器上，开展破坏实验。根据实验结果显示，当载荷值达到2400kN时，加固后的短柱发生破坏，究其原因在于，裂缝的贯通会在一定程度上削弱混凝土约束力，进而破坏混凝土受力。至于未加固的短柱则会在载荷达到2000kN时发生破坏。由此可见，加固后的短柱承载效果更强，证明高延性混凝土的耐受力更佳。二、建筑工程技术中高延性混凝土的应用路径通常来说，对于需要加固补强的建筑工程来说，砌体结构建筑的占比较大，因此笔者将以砌体结构的加固设计作为主要研究对象。砌体结构的组成材料包括：砂浆、块材，两者在黏结后便可形成砌体结构，其特点在于耐受强度相对较高，但结构牢固效果不佳。为此，我国知名建筑学者吴竞提出，砌体结构与高延性混凝土之间可以产生极佳的黏结效果，通过控制高延性混凝土的添加量、设计方法，不仅可切实增强房屋结构的耐受力，也能延长建筑结构的使用寿命。高延性混凝土在使用时应注意合理把控面层厚度，充分遵循地方加固标准要求，保证单侧墙面满足受力标准厚度，避免荷载因抹灰层被铲除而受到严重影响1。建筑工程技术中高延性混凝土的应用分析李文瑜（重庆应用技术职业学院，重庆 4 0 1 5 2 0）摘 要：本文将围绕高延性混凝土性能特点与优势开展分析，高延性混凝土加固砌体结构的设计方法，并以某地方建筑工程作为研究对象，提出基层处理、材料配制、面层压抹、养护作业等建筑工程技术中高延性混凝土的应用路径，以此提高建筑结构的承压效果，提升其延展性、抗弯强度与抗剪强度，提高建筑工程的安全性、耐久性与稳定性。关键词：抗震性能；高延性混凝土；建筑工程 作者简介 李文瑜（1986-），女，汉族，重庆人，硕士，讲师，研究方向：建筑工程技术、智能建造技术。50 建筑工程 Architectural Engineering（一）高延性混凝土加固砌体结构设计方法1.砌体构件受压加固砌体构件的受压加固主要表现为，采用配筋高延性混凝土对建筑工程轴心构件实施加固处理，其截面受压承载力可结合下述公式完成计算：其中N表示轴向压力，AS表示受压侧钢筋、Am0表示受拉钢筋，fd表示侧向挠度，d表示强度折减系数。在满足相关构造标准的基础上，且在实施高延性混凝土面层加固后，砌体受压构件可当作砌体与高延性混凝土面层相结合的砌体构件。为了保证计算结果准确，在设计砌体构件受压加固时还要充分考虑砌体极限压应变，根据实际情况确定强度折减系数。2.砌体构件受剪加固砌体构件的受剪加固可采用高延性混凝土面层，并保证墙体受剪承载力严格遵循VVm+Vd的规定。其中Vd表示墙体承载力提升值，Vm表示构件材料提供的直剪承载力，具体的计算公式表现为：在实现砌体构件受剪加固的过程中需要注意，受剪承载力的提高值计算需要充分遵循现行标准，满足钢筋砼砌体墙加固计算要求，并结合实验结果适当调整部分参数取值。3.砌体构件抗震加固在实现砌体构件抗震加固时，需要结合下述公式完成抗震受剪承载力的计算：其中VE表示构件弹性地震剪力，表示承载力抗震调整系数。至于非抗震条件下的抗剪计算方法则基本与上述计算方法一致，不同点在于，只需考虑提高值与抗震承载力调整系数的墒，无需结合水平地震、竖向地震等参考因素。（二）应用案例1.项目概况笔者将以某地方城市的建筑工程作为研究对象，该地区的房屋由于年久失修，存在一定的老化、破损，房屋的安全性受到严重影响。为了保障居民安全，需要对房屋建筑实施加固改造，充分结合地方抗震设防烈度要求，保证主体结构稳定，围护结构不会受环境因素影响，产生大面积坍塌。根据实地考察发现，此类房屋的结构材料大多为砂浆与砖石，因此抗震强度等级相对较低，需要及时提升房屋结构的承重效果。同时，甲方提出要根据房屋50年使用寿命来实施加固作业，并在加固时避免对建筑风貌产生改变性调整。在分析建筑工程鉴定报告后可发现，该建筑的一层、二层高度相同，为3.8m，三层高度则在3.6m。由于建筑整体属于墙下条形基础，地基承载强度只达到80kpa，且采用的黏土烧结砖自重相对较大，结构承受力较高，难以有效控制工程造价，强度等级只有MU5，已无法满足现阶段建筑工程的安全标准。至于采用的砂浆类型则表现为混合砂浆，构造柱并未布置在建筑过程。由此可见，该建筑的抗力、效应比远低于相关安全规定，建筑结构的安全评级只达到D。而在实施抗震性测算后可知，建筑圈梁以及钢筋砼，同样未符合安全标准，需要及时运用高延性混凝土提高砖与砂浆的强度2。2.加固方案本次加固方案初步拟定为以下三种：钢筋混凝土面层加固，是指复合截面加固法的一种，需要在原墙体侧面设置钢筋混凝土面层，以此提高其受压能力。在施工时需要依照原有墙清底、钻孔冲刷、安设锚筋、铺设钢筋网、润湿墙体、喷射混凝土、养护、墙面装饰的工艺流程。该方法的优势在于墙体承受剪切应力的提升效果显著，且操作简易。但也存在实际施工时需要长时间保持在湿润条件下，难以避免的会对正常生产产生一定干扰，且建筑面积在加固后会表现出一定降低；砌体脱换加固（如图1所示），是指构件存在严重缺陷与裂缝，需要采用新的砌体代替，必要时托换前应对原构件加以有效的支顶，并对原结构在施工过程中的承载状态实施验算与观测。而托换部分的材料强度等级需要超过建造时的规定强度等级，砂浆强度也要比原设计提高一级；高延性混凝土加固，其施工方法主要表现为，基层清理，保证基层表面平整、清洁、无灰尘。材料配制，称取少量原料完成配比，确定最佳的配比方案，将水、特性纤维等材料依照既定比例搅拌均匀。施工，在材料配比后，在潮湿的混凝土上实施涂抹作业，若设计涂抹的厚度较大，则可根据实际情况采用分层涂抹的方式。养护，是指在施工完成后，为避免水分大量蒸发，采用喷雾养护或覆盖塑料薄膜的方式，防止混凝土温度剧烈变化，确保混凝土顺利凝结。相较于上述两种方法来说，高延性混凝土加固可以保证建筑结构整体受力更加均匀，适应高受力工况，且材料本身的抗裂性、延性极佳。使成型后的砌体具备一定的结构性承载力，最大程度防止裂缝的形成3。图1 砌体脱换加固 51 现代物业Modern Property Management通过对上述几种加固方案开展比对分析，最终将高延性混凝土加固作为最终计划，通过省略钢筋设置，减少施工工序。3.施工流程第一，基层清理，需要确保加固部位的基础面整洁、无污染，对原有抹灰层实施彻底清理，保证灰缝干净，确保后续的砌体黏结顺利进行。同时，还要使用钢丝刷清除残余灰尘，并用水润湿砌体结构面，浇水时间分别在施工前12小时，以及施工前2小时。此外，还要在墙面粉刷素水泥浆，素水泥浆是指由胶结料、颗粒状集料、化学外加剂、矿物掺合料，依照一定比例拌制而成的混合料，属于具备堆聚结构的复合材料。其特点在于能够完成墙体表面的收光，加强墙面与高延性混凝土的连接效果，防止产生面层开裂。第二，高延性混凝土的配制，需严格遵循操作章程完成拌制工作，控制好原料的添加比例，采取称重计量的方式，避免偏差值超出允许范围。具体数据表现为：水泥、矿物掺合料的计量允许偏差为2%，纤维的计量允许偏差为1%，水的计量允许偏差为1%。至于施工配合比则表现为：母料40kg/袋，水8.8kg，专用纤维一小袋。之后依照施工配合比，确定加料顺序，完成搅拌作业。通常来说，搅拌时间需要控制在58min，以此保证纤维高度分散，不存在结块。此外，在搅拌过程中可根据实际情况选取以下两种搅拌方式：一是预先加入50%水与母料，充分搅拌后，加入纤维，采用电动腻子搅拌器均匀打散。在浸泡两分钟后将纤维与剩余水一同添加在搅拌机内，并添加剩余的50%母料，控制搅拌时间在35分钟之间，直至无结块存在；二是加入90%水，在搅拌时加入母料，之后添加剩余的水，继续搅拌。最后添加纤维材料，将搅拌时间维持在35分钟之间，直至无结块存在。上述两种方法的采用的机械设备均为强制式搅拌机，该装置主要由料筒、机架、电机、减速机、转动臂、搅拌铲组成，由于搅拌铲与转动臂间设有十字轴，并安装拉杆调控搅拌铲的工作间隙。可基本消除硬质物料卡住现象，降低运转阻力，减少磨损4。第三，实施高延性混凝土面层的压抹作业（如图2所示），由于在清理原有墙面装饰物以及抹灰面的过程中，难以避免会对砌体结构产生一定破坏，从而影响墙面平整度。因此在压抹之前需要开展灰饼制作工作，确保高延性混凝土厚度符合相关标准。在制作过程中，需要充分结合墙面垂直度，确定制作区域，找好墙面平整，抹成50mm的灰饼，间距控制在2m左右。若抹压墙面面积相对较大，则要适当提高灰饼密度。若面层需要采用多次刮涂的方法，则要将单层厚度维持在15mm以下。至于第二层施工则要在第一层混凝土凝结前完成，保证各层混凝土与基层黏结牢固，无脱层、裂隙等问题。图2 高延性混凝土压抹作业第四，要在高延性混凝土面层施工完成后开展7天以上的养护处理，确保施工现场环境温度在5度以上，且在夏季施工时需要做好封闭管理。利用浇水养护的方式，保证面层保持湿润状态。至于在冬季施工时，则要采取一定的保温处理。通过上述施工后，对建筑实际状况开展分析调查后发现，加固区域的承重性能得到大幅度提升，稳定性也取得了改善，各构件的强度明显增强，建筑结构的承载力与抗裂性能均符合安全标准。总体来说。本次高延性混凝土技术的加固应用成效显著，可以切实提升建筑工程的安全性5。三、结论综上所述，通过对高延性混凝土性能特点与应用优势开展分析讨论，阐述建筑工程技术中高延性混凝土的应用路径，以此提高建筑物安全性与加固性，切实增强混凝土结构的抗性变、抗震效果，保证建筑结构强度符合标准，推动建筑行业的可持续发展，实现经济效益的提升。参考文献：1励蜜蜜,吴竞,江艳艳.高延性混凝土加固梁的力学性能综述J.安徽建筑,2023,30(03):75-76.2寇佳亮,马铭,孙国兴.高延性混凝土加固震损弱黏结古旧砌体抗震性能试验研究J.自然灾害学报,2022,31(06):142-152.3祁会军.农房抗震加固用高延性混凝土研究J.核农学报,2022,36(09):1906.4王博,来卫星,吴军雷.高延性混凝土填充沉降变形缝的应用研究J.广东建材,2022,38(07):68-70.5 舒 宏 博,车 佳 玲,包 超.宁 夏 地 区 农 房 建 造方 式 与 高 延 性 混 凝 土 条 带 加 固 法 应 用 J .建 筑 结构,2022,52(S1):2057-2061.