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5043 钢丝绳网片专用聚合物砂浆

  高性能复合砂浆钢筋网 (HPF) 加固法是一种新型的对混凝土结构及砌体结构加固补强的新技术;高性能复合砂浆是一种新型的无机材料,具有强度高、收缩小、与混凝土粘结性能好等一系列优点。将其与钢筋网结合形成的加固层能与被加固的混凝土构件很好地共同工作,且对原构件的尺寸加大很少。采用高性能复合砂浆钢筋网加固混凝土构件能有效提高构件的强度、刚度、抗裂度和延性。特别是其具有较好的耐火、耐久性且造价低廉、施工简易方便、加固质量容易得到保证并综合了许多加固法的优点,因此是一种便于广泛推广使用的加固方法。

图 1 复合砂浆钢筋网加固混凝土结构

          (a)                       (b)

图 2 “8” 字形测试 (a) 示意图; (b) 实物图

          (a)                          (b)

图 3 粘结面弯拉试验

(a) 示意图 1 ; (b) 实物图 2

(a)                       (b)

图 4 粘结面剪切试验

(a) 剪切试验 1 ; (b) 剪切试验 2

图 5 粘结面破坏图
(a) 原自然断面; (b) 使用 AB 组分界面剂的破坏面;
(c) 使用聚合物界面剂的破坏面; (d) 未使用界面剂的破坏面

图 6 复合砂浆钢筋网抗压试验图

7 试验梁剥离破坏形态

(a) 梁侧混凝土剥离现象; (b) 破坏时斜向裂缝开展; (c) 梁底剥离

图 8 加固梁的破坏形态 

图 9 混凝土构件表面处理图       图 10 混凝土构件植入销钉图 

       图 11 混凝土构件抹复合砂浆         图 12 界面破坏形态

    图 13 梁表面处理后植入剪切销钉          图 14 绑扎钢筋网

        图 15 抹复合砂浆              图 16 加固处理后的梁 

           ( c                  ( d

图 17 施工工艺示意图

(a) 打磨混凝土表面; (b) 植入剪切销钉; (c) 绑扎钢筋网; (d) 抹复合砂浆

图 18 现场采用回弹—钻芯法检测

(a) 工作人员正在钻芯检测; (b) 工作人员正在回弹检测

图 19 厕所楼板开裂 

          图 20 现浇板露筋严重         图 21 混凝土柱露筋

    图 22 构件表面处理        图 23 钢筋网制作       图 24 抹复合砂浆

         图 25 养护              图 26 加固后的建筑

图 27 柱加固外观图

加固设计说明

1 .设计依据:《混凝土结构加固技术规范》 CECS2 5 — 90 ;
2 .本工程采用了改性混凝土、钢筋网抗裂复合砂浆、植钢筋等方法对转换桁架进行加固施工,具有一定的施工难度,必须由有加固专业资质的队伍进行施工。
3 .因为加固工程的特殊性,施工时不得对原有结构进行破坏性扰动,如发现原结构质量或构造有严重问题,或现场情况与图示不符,应停止施工,并通知设计人员进行处理。
4 .本加固工程所用混凝土均采用 C45 改性混凝土,该改性混凝土中掺入占水泥重 16 %的混凝土外加剂,为免振捣、自流密实成型,无收缩、微膨胀混凝土,可保证混凝土新老结合面共同工作良好。

5 .钢筋 ф 为 HPB235 钢筋, ф 为 HRB335 钢筋, ф 为 HRB400 钢筋。混凝土用砂为中砂,石子粒径为 5~ 10mm ,水泥; P · O.42 .5 级。

6 .布置钢筋前,原混凝土须凿去面层至混凝土表面,蜂窝麻面,碱化松散部分须凿除,原混凝土表面必须凿毛,清洗干净。抹复合砂浆或浇灌新混凝土前,原结构表面涂刷界面剂。

7 .钢筋网抗裂复合砂浆施工工艺为:表面凿毛、压力水清洗→布置钢筋网、植锚固筋→涂刷界面剂→分 3 次抹掺 HPPC 的 M45 抗裂复合砂浆 40 ~ 50 厚,养护。

8 .新增钢筋、钢筋网钢筋端部须采用植筋技术植入原结构中,植入深度为 10 ~ 12d 。

9 .在加固施工中,可同时进行上部结构的正常施工。

10 .未尽事宜按相应现行规范、规程实施。

检测鉴定依据

(1) 《建筑结构检测技术标准》 (GB/T 5034 4 — 2004)

(2) 《建筑结构荷载规范》 (GB 5000 9 — 2001)

(3) 《混凝土结构设计规范》 (GB 5001 0 — 2002)

(4) 《砌体结构设计规范》 (GB 5000 3 — 2001)

(5) 《建筑地基基础设计规范》 (GB 5000 7 — 2002)

(6) 《建筑抗震设计规范》 (GB 5001 1 — 2001)

(7) 《混凝土强度检验评定标准》 (GB 107 — 87)

(8) 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》 (JGJ/T2 3 — 2001 、 J11 5 — 2001)

(9) 《砌体工程现场检测技术标准》 (GB/T 5031 5 — 2000)

(10) 《民用建筑可靠性鉴定标准》 (GB 50292 — 1999)

(11) 《房屋结构可靠性鉴定规程》 (DBJ43/T00 3 — 93)

   钢丝绳网片一聚合物砂浆加固体系是用于薄壁结构加固的复合材料,是一种由钢丝绳网增强的水泥基聚合物复合砂浆。主要适用于钢筋混凝土受弯和大偏心受压构件的加固。其性能满足《混凝土结构加固设计规范》 (GB50367-2006) 的要求。
   对于各种加固方法中的界面粘贴技术,现今国内外均采用以环氧树脂为主的有机结构胶,而聚合物砂浆这一材料与混凝土材性十分接近。故用钢丝绳网片一聚合物砂浆作为加固材料,它与混凝土基材间有更好的相容性和互相渗透性,而且比有机加固片材抗老化、耐火、耐久性也更好;相对于增大截面法它的加厚层一般只有 2~ 3cm ,几乎不增大原结构的重量和尺寸也无需复杂的施工工艺和特殊的施工技术。施工质量容易保证而且更经济;加固层中的砂浆既是胶结材料也是保护材料。这种方法不仅可以提供结构的强度,还可以增强建筑物抗渗、抗冻、抗裂性和韧性。

一、体系材料的组成及功能
1 、钢丝绳网片 ( 不锈钢或镀锌钢丝绳 ) :为外加固层提供抗弯承载支撑。
2 、高强度渗透性聚合物砂浆:为基层混凝土提供材性相近且抗渗、抗裂、阻锈并对钢丝绳网有效粘结和,文撑的保护层。
3 、界面处理剂:增加外加层与基层混凝土间的粘接、抗剪能力。
4 、界面保护砂浆:为外加层表面提供防水、防有害介质渗透的保护,同时对龟裂有修复作用:

二、 材料性能指标 ( 参照《混凝上结构加固设计规范》 GB50367 — 2006)
( 1 )高强度钢丝绳

高强度钢丝绳抗拉强度指标( MPa

种类

不锈钢丝绳

镀锌钢丝绳

钢丝绳公称直径
( mm )

钢丝绳抗拉强度标准值

钢丝绳公称直径
( mm )

钢丝绳抗拉强度标准值

6×7+1WS

2.4~4.5

1800 、 1700

2.4~4.5

1600 、 1500

1×19

2.5

1560

2.5

1560

( 2 )界面处理剂

反应型界面剂的力学性能

项 目

技术指标

测试结果

剪切粘结强度( MPa )

14d

≥ 1.5

≥ 3.3 (混凝土破坏)

拉伸粘结强度( MPa )

未处理( 14d )

≥ 0.6

≥ 3.3 (混凝土破坏)

浸水处理

≥ 0.5

2.5

热处理

≥ 3.3 (混凝土破坏)

冻融循环处理

1.9

碱处理

1.8

弹性模量

MPa

 

1~3×10 3

注:参照标准 JC/T907-2002 “混凝土界面处理剂”

( 3 )聚合物砂浆  

承重结构加固用聚合物砂浆基本性能

项 目

技术指标

320N 高强渗透性聚合物砂浆( I 级) 220HL 聚合物砂浆( II 级)

标准值

实测值

标准值

实测值

抗压强度( MPa )

R 3 ≥ 20

35.62

R 3 ≥ 20

25.26

R 28 ≥ 55

57.00

R 28 ≥ 45

47.21

抗折强度( MPa )

R 3 ≥ 4

8.67

R 3 ≥ 4

6.54

R 28 ≥ 12

13.40

R 28 ≥ 10

11.20

砂浆本体正拉粘接强度( MPa )

≥ 2.5

1.5~2.5

≥ 2.5

1.5~2.5

砂浆 + 界面剂正拉粘接强度( MPa )

≥ 2.5

2.5~3.3

≥ 2.5

2.5~3.3

抗渗等级( MPa )

≥ 1.5

1.5

≥ 1.5

1.5

三、砂浆特点
1 、对钢筋具有保护性能,对已锈蚀的钢筋能起到修补防护效能,且耐久性好。
2 、兼有密实及良好的防水防渗性。
3 、对旧混凝土基层有良好的适应性,粘结力强。
4 、能在潮湿基层和潮湿环境下施工,可在不停产条件下进行局部抢修。
5 、操作方便省时省工,在中强度气相腐蚀环境下,可替代有机涂料,并较树脂类材料施工简单,价格低廉。
6 、操作简便,袋装干粉现场加乳液搅拌即可使用。

四、适用范围及加固形式

梁和柱的加固采用三面或
四面围套的外加层构造




板和墙的加固采用单面
或对称双面外加层构造



五、施工步骤


基层处理(打磨混凝土)

高压水洗涤(去除粉尘

固定钢丝绳网片

涂抹界面处理剂

高强渗透性聚合物砂浆施工

涂抹专用保护砂浆并喷水养护

六、施工实例

钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片 - 高强渗透性聚合物砂浆
外加层加固施工技术

一、前言
   根据增强材料不同,建筑构件外加层加固方法可分为:外粘型钢、外粘钢板、外粘纤维增强复合材料和外加钢丝绳网片 - 聚合物砂浆层等多种加固法。
   钢丝绳 ( 或钢绞线 ) 网片 - 高强渗透性聚合物砂浆外加层加固法,也称为复合截面加固法 (structure member strengthening with externally bonded reinforced materials) 。该项加固技术是按照设计要求,预先在建筑构件上固定钢丝绳网片 ( 或钢筋 ) ,然后采用喷涂或抹灰方法,将增强材料 - 高强渗透性聚合物砂浆粘合于原构件的混凝土表面,使之形成具有整体性的复合截面,以提高其承载力和延性的一种直接加固法。

二、该加固技术的基本原理和适用范围

1 、基本原理
   钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片通过粘结强度及弯曲强度优秀的渗透性聚合物砂浆附着,与基层混凝土紧密结合形成一体。钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片使得加固层的刚性增加,在提高耐荷力的同时,可大大提高聚合砂浆的抗冲击韧性、抗震性等耐久性能。钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片 - 高强渗透性聚合物砂浆同以往的钢筋混凝土结构具有同样的体系。

2 、钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片 - 高强渗透性聚合物砂浆加固技术优点
   (1) 具有耐火性能好、耐腐蚀性能好、耐老化性强的特点:高强渗透性聚合物砂浆为无机材料,很好地解决了以往“碳纤维加固、粘钢补强加固”等使用环氧树脂类结构胶易老化、耐高温性能差的难题。对于耐腐蚀要求较高的加固工程,可使用不锈钢绞线提高加固层的耐腐蚀性能,解决普通钢筋的易锈蚀问题和不锈钢钢筋成本过高的问题。
   (2) 钢丝绳 ( 钢绞线 ) 抗拉强度极高的特点:钢丝绳 ( 钢绞线 ) 标准抗拉强度约为普通钢材的 5 倍,在确保加固设计要求的条件下,加固后对结构自重影响很小。
   (3) 加固施工工艺简单方便:钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片 - 高强渗透性聚合物砂浆外加层加固施工,易于大规模机械化施工。在结构加固的过程中基本不影响建筑物的使用,对被加固的母体结构混凝土表面没有平整要求,结点处理方便,可以加固有缺陷或强度低的混凝土结构。
   (4) 抗弯、抗剪等承载力强:抗弯加固不仅可以显著地提高承载力,而且可以显著地提高结构的刚度,是外粘纤维增强复合材料加固方法无法比拟的。
   (5) 抗疲劳、抗冲击韧性、耐冻融性能好:钢绞线网采用机械锚固 ( 非粘结 ) 方法,适合于市政道桥等存在着振动及疲劳应力的结构加固。
   (6) 安全耐久性能好:解决了加固后的耐久性、抗火、耐高温等问题,加固性能可靠。

3 、适用范围
   (1) 适用于钢筋混凝土受弯和大偏心受压构件的加固。
   (2) 特别适用于土木建筑的代表性弯曲结构 - 钢筋混凝土桥梁的平板及横梁上,还适用于桥墩的中央部位及主塔轴部,以及道路的龟裂部位。
   (3) 适用于混凝上面层出现蜂窝、漏洞、裂缝、保护层破损漏筋等缺陷时,可使用高强渗透性聚合物砂浆进行修补加固;加厚保护层、凹凸表面的抹平、旧混凝土表面修复等;提高混凝土的耐久性延长混凝土寿命;具有很好的抗渗性、抗裂性、耐老化性及耐酸耐碱性能;对各种材料都有很好的粘合力。
   (4) 不适应于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准规定的最小配筋率构件的加固。

三、材料性能
   1 、聚合物水泥砂浆 (PCM , Po1ymer Cement Mortar) 特点及性能

(1) 特点:
   聚合物水泥砂浆是在水泥砂浆成型过程中掺加一定量的聚合物,从而有效改善水泥砂浆性能,大大提高水泥砂浆技术品质的特种水泥砂浆。聚合物水泥砂浆是一种能够满足工程特殊要求的新型复合材料,该材料具有以水泥水化硬化成分和聚合物两者作为胶结材料的优点,技术性能优良。
   聚合物砂浆施工时,可参照普通水泥砂浆的抹灰方法,施工方法简单方便。与普通水泥砂浆相比,聚合物水泥砂浆具有力学性能优良、抗冲击韧性好、脆性降低、抗碳化、抗冻融、抗疲劳等耐久性优良;与原混凝土界面粘结力强。材料为粉料和乳液双组分,在施工现场按比例搅拌均匀即可使用。

(2) 性能:
   ①早强、高强:具有固化迅速的特点, 24 小时抗压强度可达 30MPa 以上、 28 天可达 70MPa 以上。
   ②渗透性、粘结性能好:具有良好的渗透性,粘结强度达: 2.8MPa ;其材料与混凝土为同类材料,各项力学性能类似水泥混凝土。有效提高了界面的附着力及施工性,协同受力作用效果优良。

高强渗透性聚合物砂浆性能指标 表 1

检验项目

 

砂浆等级

劈裂抗拉强度 (MPa)

正拉粘结强度 (MPa)

抗折强度 (MPa)

抗压强度 (MPa)

钢套筒粘接抗剪强度标准值 (MPa)

I 级

≥ 7.0

≥ ? tk ,且为混凝土内聚破坏

≥ 12

≥ 55

≥ 12

Ⅱ级

≥ 5.5

≥ 10

≥ 45

≥ 9

注: 1 、表中 ? tk 为被加固结构件混凝土的抗拉强度标准值。
   2 、检验应在浇注的试件达到 28d 养护期时立即进行,若因故需推迟检验日期,除应征得有关方同意外,尚不应超过 3d 。
   3 、表中的性能指标除标有强度标准值外,均为平均值。
   ③密实性好:该材料粘聚性、和易性好,采用喷涂或抹灰施工易密实。其抗渗≥ 1.2MPa ,具有较强的抵抗二氧化碳和盐化物的透过性能。
  ④抗裂性好:确保无收缩、不发生龟裂现象。
   ⑤耐久性好:与混凝土同步,高耐碱性、耐紫外线;抗冻融及耐候性等长期耐久性能优良。对化学药品的抵抗性优良。
   ⑥无毒性:该材料由无机粉料和水乳性材料组成。对个体无害,对钢筋无锈蚀作用,属健康环保型建筑材料。
   ⑦施工操作简便:可在潮湿基层施工,抹灰、喷涂均可。施工工序简单、方便。
   ⑧缩短工期:聚合物砂浆解决了以往有机补修材料对基层要求高的问题,在恶劣的条件下也可使用。

2 、钢丝绳 ( 钢绞线 ) 特点及性能
  (1) 特点:  
   钢丝绳 ( 或钢绞线 ) 网片具有抗拉强度极高、单位建筑面积材料用量少 ( 自重轻 ) 的优点,其标准抗拉强度约为普通钢材的 5 倍。因此,加固后对结构自重影响很小。
   钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片挂网施工时轻便、快捷。钢丝绳 ( 钢绞线 ) 网片与聚合物砂浆的结合力高于其它钢材与混凝土的结合力。

  (2) 、性能:

高强钢丝绳抗拉强度设计值 (MPa) 表 2

种类

符号

高强不锈钢丝绳

高强镀锌钢丝绳

钢丝绳公称直径 (mm)

抗拉强度

标准 ? tk

抗拉强度

设计准 ? tk

钢丝绳公称直径 (mm)

抗拉强度

标准 ? tk

抗拉强度

设计准 ? tk

6 × 7+IWS

ф r

2.4 ~ 4.0

1800

1100

2.5 ~ 4.5

1650

1050

1700

1050

1560

1000

1 × 19

ф s

2.5

1560

1050

2.5

1560

1100

注: 1 、钢丝绳采用高强镀锌钢丝绳; 2 、其中 1 × 19 钢丝绳也称钢绞线。

四、加固施工技术工序
1 、网片固定
   (1) 剪裁及固定:按设计要求尺寸裁剪钢丝绳网片。首先将一端用胀栓固定 ( 相邻两股为一个固定点 ) ,再用预紧器拉紧钢丝绳另一端并固定。
   ( 2 )张拉:钢丝绳网片张紧时必须千直不得低垂,拉紧后的钢丝绳网片用手握紧相邻两根钢丝绳,松开后钢丝绳可恢复到原来位置,不发生任何变形即说明已张拉紧。如发现个别弯曲必须将弯曲的钢丝绳逐次向预紧器一端拉直。
   ( 3 )安装固定卡子:固定卡子位置一般要求梅花状布置。

2 、聚合物抹灰 ( 或喷涂 )
   1 )基层要求:基层表面应平整、粗糙、清洁、无油污、无浮灰。不应有起砂、空鼓、裂缝等现象施工前用高压水冲洗,保持基层潮湿状态,不得有积水。抹灰基层可预先涂刷界面处理剂进行界面拉毛处理。
   2 )材料配制:按《材料说明书》提供的质量比例称取乳液和粉料待用。将实际用量 90 %的乳液倒入搅拌器中,然后将粉料徐徐加入搅拌器中搅拌均匀,再将剩余的 10 %的乳液逐渐倒入调整聚合物砂浆稠度状态,搅拌均匀无结块。
   3 )基层湿润处理:聚合物砂浆抹灰前,必须提前对加固构件进行喷水湿润,以减少聚合物砂浆在固化过程的水分流失,有利于聚合物砂浆的充分固化,使之达到设计强度值。湿润用水的水质应达到普通混凝土或砂浆用水要求。
   4 )基层及各层间的界面处理:聚合物砂浆抹灰前,为了使原结构和钢丝绳 ( 钢铰线 ) 同片结合良好,共同受力,在加固构件表面及各层之间均匀涂刷一道界面处理剂。
   5 )砂浆搅拌:聚合物砂浆的配合比,必须严格按照使用说明书要求,即粉料:乳液 =(6 ~ 5) : 1 左右,并根据环境温度进行适当调整试配后进行配置。
   6 )喷涂或抹灰施工:
   由于聚合物砂浆的流坠性比较严重,应分层铺抹或喷射,铺抹时应压实、抹千,不得存在空鼓现象,最后一层应喷水提浆压光。配好的聚合物浆料应保证在 0.5~1 小时内用完,且施工中不得任意加水。
   各层之间应涂刷界面处理剂,以确保紧密贴合;每层宜连续施工;如必须留茬时,应采用阶梯坡形茬,接茬应依层次顺序操作,层层搭接紧密。
   聚合物喷涂或抹灰时,不宜在雨天及 5 级以上大风中施工。夏季施工时,不宜高于 35 ℃ 或烈日直射下施工,避免阳光暴晒。冬季施工时,气温不低于 5 ℃ ,且基层表面温度应保持 0 ℃ 以上。

3 、养护
   聚合物砂浆层终凝后,应及时进行养护。养护温度不宜低于 5 ℃ ,养护时间不得少于 14d ,养护期间应保持表面湿润。
   聚合物砂浆层未达到硬化状态时,不得浇水养护或直接受雨水冲刷,硬化后应采用干湿交替的养护方法。在潮湿环境中,可在自然环境下养护。
   特殊情况,参照设计要求和产品说明书中的要求进行养护。

4 、质量检验
   聚合物砂浆涂抹质量检验评定可参照混凝土结构加固设计规范》 (GB50367 — 2006) 中的要求进行检验。

5 、施工技术工艺示意图

(1) 立体图
   确实解决以往混凝土加固方法的问题,确保结构物的强度及充分的耐久性,实现结构的完整性的加固方法。




( 2 )施工程序


6、梁加固施工实例照片

7 、楼板加固施工实例照片

 



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