鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿加固混凝土結(jié)構(gòu)研究

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采用鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿對已有的混凝土結(jié)構(gòu)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(shù)研究起步較早,發(fā)展比較成熟。而國內(nèi)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(yīng)用于工程實踐,但基本上還處于起始階段。

1 　鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿的性能

　　鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿是以鋼絲網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)和加筋為增強材料,水泥砂漿為基材組成的薄層結(jié)構(gòu),屬無機復(fù)合膠凝材料,也是一種理想的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)的加固材料。鋼絲網(wǎng)提高結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)和加固。

　　已有的各種加固方法中的界面粘貼技術(shù),國內(nèi)外均采用以環(huán)氧樹脂為主劑的有機結(jié)構(gòu)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(diào)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(jié)構(gòu)的重量與截面尺寸;無需復(fù)雜的施工工藝和特殊的施工技術(shù),與混凝土基材澆搗方法基本一致,施工質(zhì)量容易保證,而且經(jīng)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(jié)構(gòu)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(wǎng)水泥的耐久性進行了研究,發(fā)現(xiàn)鋅可對鋼絲網(wǎng)提供有效的保護,焊接鋼絲網(wǎng)有效彈性模量高,制作的構(gòu)件裂縫間距和寬度顯著小于編織鋼絲網(wǎng)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(wǎng)增強的混雜改性鋼絲網(wǎng)水泥砂漿”。

　　工程上習慣于把不銹鋼絲網(wǎng)、鍍鋅鋼絲網(wǎng)、鍍銅鋼絲網(wǎng)、高強鋼絲網(wǎng)等金屬絲網(wǎng)統(tǒng)稱為鋼絲網(wǎng)。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(wǎng)和電阻點焊網(wǎng)。通過選用不同直徑、不同網(wǎng)孔尺寸的鋼絲網(wǎng)以及改變鋼絲網(wǎng)層數(shù)可達到調(diào)整網(wǎng)配筋率的目的。

　　目前國內(nèi)外用于鋼絲網(wǎng)水泥增強的鋼絲網(wǎng)最多的是鍍鋅鋼絲網(wǎng)。鍍鋅鋼絲網(wǎng)單絲的屈服強度在300MPa 左右,極限強度在400MPa 左右,鍍鋅鋼絲網(wǎng)與其他鋼絲網(wǎng)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(wǎng)水泥中。由于焊接鋼絲網(wǎng)水泥的力學性能顯著優(yōu)于編織鋼絲網(wǎng)水泥,故點焊鍍鋅鋼絲網(wǎng)更受青睞。

2 　鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿加固混凝土結(jié)構(gòu)

　　2．1 　加固機理、分類及破壞特征

　　鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿加固法是在混凝土構(gòu)件表面鋪上鋼絲網(wǎng),用復(fù)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(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。它實質(zhì)是一種體外配筋,提高原構(gòu)件的配筋量,從而相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。根據(jù)構(gòu)件的受力特點和加固要求不同,可選用單側(cè)加厚(單包法) 、雙側(cè)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(gòu)件產(chǎn)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(gòu)件承載能力時,可通過用鋼絲網(wǎng)外噴高強砂漿在構(gòu)件的受拉區(qū)來增加構(gòu)件的抗彎能力。將上部荷載產(chǎn)生的梁底部拉應(yīng)力和梁上部壓應(yīng)力傳遞給所粘貼的鋼絲網(wǎng),使鋼絲網(wǎng)能夠與原構(gòu)件共同承擔荷載,達到增加構(gòu)件承載力的目的。其基本原理與混凝土結(jié)構(gòu)相同。在加固受彎構(gòu)件中鋼絲網(wǎng)的作用相當于鋼筋,而外噴的高強砂漿既是粘結(jié)劑,又是加固層。對于單包法,鋼絲網(wǎng)相當于受拉鋼筋,全包法一部分鋼絲網(wǎng)起到受拉鋼筋的作用,同時另一部分鋼絲網(wǎng)起到受壓鋼筋的作用。粘貼鋼絲網(wǎng)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(chǎn)生和發(fā)展。