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预应力钢绞线网—聚合物砂浆加固混凝土施工技术研究高强钢绞线网-聚合物砂浆加固是一项新颖的加固技术,具有耐久、抗腐蚀、适用面广等优点。
已有的研究表明,对钢绞线施加初始应力,不仅能充分发挥钢绞线高强性能,防止加固材料应力滞后,还能封闭原有结构裂缝并抑制裂缝的开展。
目前,国内外对该加固技术施工方面研究较少,已有的工艺存在钢绞线预应力不易施加控制,锚固施工繁琐,且对较大直径钢绞线的锚固系统存在改进空间的问题。
为此本文开展了以下几个方面的研究:首先,查阅分析了现有钢绞线施工工艺及其锚固张拉原理,提出扭矩扳手紧固螺母施加预应力的方法,并通过钢绞线张拉试验重点研究了预应力张拉控制和张拉后钢绞线预应力损失规律。
研究表明,钢绞线预应力损失主要发生在张拉完成后的6小时内,且预应力损失率随初始预应力度提高而增大。
根据试验结果提出扳手扭矩T_c与钢绞线预张紧力_cP的计算公式。
其次,本文为简化钢绞线锚固施工,提出了钢绞线缠绕式和钢条式两种锚固工法。
缠绕式锚固工法是利用钢绞线柔软特性,将单根钢绞线缠绕完成多段钢绞线的布置。
通过钢绞线传力测定试验,转角处钢绞线穿过设置的管式套管,能避免应力集中保证传力性能,验证了工法的可行性。
钢条式锚固工法是将钢绞线端部制成套环先套入钢条,再将钢条与锚板连接,通过一根连接钢条可固定多根钢绞线并对网片进行整体张拉。
最后,对较大直径的钢绞线研发了一套夹片锚固系统。
通过钢绞线夹片锚固施工过程的受力分析得到:夹片预紧力的合理取值;为保证预紧完毕后,夹片不致回弹,夹片的倾角必须小于等于钢条锥孔内壁与夹片之间的摩擦角;张拉时,夹片给钢绞线提供摩擦力的同时,还提供径向的夹紧力。
通过夹片锚固钢绞线的破坏试验,测得夹片锚固钢绞线极限荷载为21k N,达到钢绞线极限承载力,锚固效果好,并对整套装置提出了可行性施工工艺。
修复预制混凝土构件的钢绞线——聚合物砂浆加固技术杜照怡;李小洁;谷峪;林双艮【摘要】在水泥砂浆中加入高分子聚合物可以显著提高水泥砂浆锚固钢筋和粘结混凝土等基材的能力,被称为聚合物改性水泥砂浆.聚合物改性水泥砂浆与具有较高的强度、抗腐蚀能力以及柔软性好的钢绞线共同应用于既有建筑的加固修复上,被称为钢绞线-聚合物砂浆加固技术.本文把钢绞线-聚合物砂浆应用于修复预制混凝土构件中,提出了该加固技术对于受弯构件的简化计算方法,并应用于修复预制混凝土简支梁中,计算简便,实用性强.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】4页(P66-69)【关键词】钢绞线;聚合物砂浆;修复【作者】杜照怡;李小洁;谷峪;林双艮【作者单位】四川农业大学建筑与城乡规划学院, 四川都江堰 611830;河北建研工程技术有限公司,石家庄050000;河北省建研科技有限公司,石家庄050000;河北建研工程技术有限公司,石家庄050000【正文语种】中文【中图分类】TU3781 钢绞线-聚合物砂浆面层加固技术应用范围钢绞线-聚合物砂浆面层加固技术可以广泛应用于钢筋混凝土梁[1]、钢筋混凝土柱[2]、梁柱节点[3]等方面的加固，可以显著提高被加固构件的抗弯、抗剪承载力，同时由于该技术加固层厚度小，被加固构件在加固前后截面不会有大的变化，故而不会较大程度提高被加固构件的刚度。
在抗震验算中，也不会对整体结构的地震力分配产生大的影响。
根据东南大学土木工程学院及中国建筑科学研究院工程抗震研究所杨建平、李爱群等的研究[9]，钢绞线-聚合物砂浆面层加固技术在砌体结构中可以提高墙体的极限承载力，改善墙体的延性和刚度退化，并提高墙体的能量消耗能力，从而提高墙体的抗震性能。
钢绞线-聚合物砂浆面层加固技术在钢筋混凝土结构及砌体结构中进行局部改造、局部加固或整体改造、整体加固均可以取得良好的应用效果。
但该方法在素混凝土构件加固方面的应用还有待研究与明确，对强度等级低于C15或混凝土表面的正拉粘结强度低于1.5MPa的钢筋混凝土构件，由于本身的混凝土强度过低，其与聚合物改性水泥砂浆的粘结强度也必然很低，故其加固效果不理想。
四川建筑科学研究Sichuan B uilding Sc ience 第33卷 增刊2007年12月收稿日期22作者简介张立峰(8),男,工学硕士,主要从事结构加固研究。
z __f @63高强钢绞线网—聚合物砂浆加固偏压柱的试验研究张立峰,姚秋来,程绍革,王忠海,潘晓峰(中国建筑科学研究院工程抗震研究所,北京 100013)摘 要:高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术是近年发展起来的新型加固技术。
在对9根大偏心和9根小偏心受压混凝土柱的试验研究基础上,通过对试件的破坏形态、裂缝分布、荷载—跨中挠度曲线、钢筋和钢绞线应变以及极限承载力影响因素等的分析,证明了混凝土柱用高强钢绞线网—聚合物砂浆加固后,柱整体工作性能良好,加固效果明显,可在工程中推广应用。
关键词:高强钢绞线网;聚合物砂浆;偏压柱;加固;承载力中图分类号:T U375.3;T U317+.1 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2007)增刊-0146-07Exper i m en ta l i n vestiga ti on on colum n s strengthened with high 2str en gth steel wi r e m es h and poly m er m or tar under eccen tr i c loa d i n gZHAN G L ifeng,Y AO Q iulai,CHENG Shaoge,WAN G Zhonghai,P AN Xiaofeng(I nstit ute of Ea rt hquake Engineering,Ch i na Acade m y of B uilding Re s ea rch,Be iji ng 100013,China )Ab stra ct:Rehabilit a tion of reinforced concrete members with high 2strength steel wire me sh and po l y m er mortar develo p ed in recent years is an excellent and advanced means of re trofitting .Ex peri mentswere conducted t o investigate the behavi ors of 18eccentri c l oaded columns,and the eccentricity va ri e s from la rge to s ma ll .The mode of fa ilure,c racking behavi or,load versusm i d 2pan late ral deflec ti on curve s,stre ss of re i nforced ba rs and stee lwires and ulti ma t e l oad 2carrying capacit y of t he strengthened s peci m ens we re analyzed,and it was p roved tha t the strengthening effec t and working behavi or of strengthened colu mn are ex ce llent .Key wor ds:high 2strength steel wire me sh;poly me r mortar;eccentric l oaded co l umns ;rehab ilitati on;l oad 2carrying capac ity1 概 述高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术是近几年来在国内外发展起来的新型技术。
第35卷第8期建筑结构2005年8月高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层加固砖墙的试验研究王亚勇姚秋来王忠海(中国建筑科学研究院工程抗震研究所北京100013)黄明辉叶斌(厦门市建筑科学研究院361004)[提要]高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层具有高强、防火、聚合力强、无污染、施工简便等特点,是近年来国内外各类建筑加固补强工程所采用的新型应用技术。
试验研究表明,对于混凝土构件,这种加固补强技术具有良好的效果。
对采用该技术进行加固的15片砖墙的抗剪承载力试验进行了分析研究,结果表明,砖墙的抗剪承载力可以提高50%以上。
该技术对于砌体构件同样具有良好的加固补强效果,可以在工程中应用。
[关键词]高强钢绞线网聚合物砂浆加固T est on B rick Walls Str engthened by C omposite Cover of High Stre ngth W ire Cable Mesh and Polyme ric Mortar/ Wang Ya yong1,Yao Qiulai1,Wang Zhonghai1,Hua ng M inghui2,Ye Bin2(1China Ac ademy of Building Researc h,Be-i jing100013,China;2Xia m en Aca demy of Building Researc h,Xiam e n361004,China)Abstract:T he study on a ne w strengt hening tec hnique is presented for brick w alls of the exist ing building.T he com-posite c over combined w ith high strengt h w ire ca ble mesh and polym eric m ortar has been used to enhanc e the shear c apacity of c racked w alls.The re sults of laboratory test on15pieces of brick w alls shows that such kind of strengthen-ing materials and technique has featured good seism ic performance and can be applied for engineering practice s.K eyword s:high st rength w ire cable mesh;polymeric mortar;strengthening;masonry construct ion0引言对现有建筑结构,由于地震破坏或抗震承载力不足时,常需要对砖墙进行补强加固。
高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层加固技术,是近几年来在国外发展起来的可以采用的新型技术。
高强钢绞线具有强度高、不锈、柔软性好、运输及施工方便等优点;聚合物砂浆为水性材料,不含有机溶剂,无有害挥发性气体,对环境和人无影响,属于/绿色0材料,聚合力强,耐久及耐火性能良好。
采用这种技术加固砖墙,可以充分发挥钢绞线网的高强度以及聚合物砂浆与原有砖墙的良好粘结作用。
由于钢绞线直径只有<310~510mm,网格可为80@80~150@150,复合面层厚度只有20~ 35mm,替代原有墙体抹灰面层,基本不增加重量,不需加固基础;钢绞线网呈柔性,与墙体的锚固和节点处理简单可靠。
试验研究表明,对于混凝土构件,这种加固补强技术具有良好的效果[1,2]。
采用此项技术对砖墙砌体加固的试验研究证明同样具有良好的加固效果。
1模型设计制作与试验概况111试验材料11高强钢绞线网高强钢绞线型号为6@7+IWS,直径3105mm。
试验前对该产品进行了质量检验,检验各项指标如表1所示,结果表明钢绞线的各项指标均满足要求。
钢绞线性能指标表1检验项目破断拉力(N)弹性模量(GPa)实际截面积(mm2)每延米质量(g/m)检验值768013441683813标准值732013541454410 21砌筑砂浆为了模拟已有老旧建筑物砌体砂浆强度极低、甚至为零的实际状态,试验所用墙体试件特采用低强度砂浆砌筑,砂浆厚度25mm。
级配的砂浆抗压强度分M015和M110两种。
砌筑方式又分为灰缝饱满与不饱满两种状态。
试验采用7017mm@7017mm@7017mm立方体试块确定砂浆抗压强度(M015有9个试块,M110有12个试块),试件成形后24h拆模,空气中养护28d后测定强度值,结果见表2,实压结果略高于级配所期望的强度,对墙体试验数据的统计基于实压强度值。
112墙体试件制作墙体加固设计要求除采用高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层外,先剔除墙体部分灰缝,深度为5cm,然后采用M10高强水泥砂浆勾缝处理。
墙体试件分为三组,每组5片,共15片,分组情况见表3。
墙体试件尺寸及加固方式见图1,2,其中高强钢绞线网用M4膨胀螺栓固定于加载顶梁,以使水平推力能有效地传递给墙体。
砌筑砂浆块体抗压强度试验结果表2强度等级实测值(kN)实压均值(M Pa)M 015M 110819291079119181011319819154151531912711199)))151932115620130251232219126129141071113711128131051312813174213111318435试验墙体试件分组表3第一组砂浆等级及砌筑方式第二组砂浆等级及砌筑方式第三组砂浆等级及砌筑方式钢绞线网加固方式Q1-1Q1-2Q1-3Q1-4Q1-5M 015饱满不勾缝Q2-1Q2-2Q2-3Q2-4Q2-5M 015不饱满勾缝Q3-1Q3-2Q3-3Q3-4Q3-5M 110饱满不勾缝不加固单面@80单面@120双面@80双面@120图1 墙体试件尺寸图2 墙体试件加固图为减小墙体试件制作的离散性,每片砖墙采取两人轮流砌筑的作业方式,即第一人砌筑四皮砖后,第二人砌下一个四皮,然后第一个人再砌下一个四皮,如此交替进行。
钢绞线网片敷设时,对其进行人工张拉预紧,使其处于绷紧状态,单根钢绞线的张拉力约为400N,即初始应力约为90M Pa 。
113试验过程11试验加载及分级墙体截面正压力按016MPa 考虑,保持垂直荷载约430kN,水平荷载分级施加至极限状态。
循环加载过程中,每级荷载的推、拉及中间回零过程各采集应变一次。
21试验加载装置与数据测试和采集试验加载装置如图3所示,保证墙体在垂直荷载恒定条件下,逐级承受水平荷载。
三组墙体中除清水墙外,各墙片的应变测量均按图3所示的测区位置,在聚合物砂浆面层粘贴应变片(应变花如所示),测量墙体局部应变,数据采集系统采用DH3816应变仪。
图3 墙体试件加载装置及测区布置图在墙体顶梁上架设位移表测量变形,采用Coinv Dasp 程序测量墙片在不同水平荷载作用下墙顶与墙底的相对位移,绘制P -$滞回曲线。
试验中对墙体裂缝及发展情况进行了检测,如图4,5所示。
2试验结果及分析211墙体试件的破坏特征试验表明,墙体试件在反复水平荷载作用下,经历弹性、开裂、破坏三个阶段。
(1)未加固墙体 在水平荷载达到40%极限荷载之前,墙体基本上处于弹性阶段,P -$滞回曲线呈线性,卸载时残余变形很小,墙体表面未发现裂缝。
随着水平荷载的增加,P -$滞回曲线发生弯曲,墙体表面出现沿砖缝的水平和竖向细微裂缝,并向两对角线方向发展。
当加荷至极限荷载时,墙体突然开裂,迅速形成沿对角线方向阶梯形的通长交叉主裂缝,最宽处约有1cm,穿透墙体,少数砖块被剪坏。
墙底角部个别砖块局部压碎。
试件呈现典型的无筋砖砌体的破坏形态。
(2)加固墙体 在水平荷载达到50%极限荷载之前,墙体基本上处于弹性阶段,同未加固墙体。
随着水平荷载的增加,P -$滞回曲线发生弯曲,墙体试件进入弹塑性阶段,其中,单面加固墙体在未加固的清水墙面出现沿砖缝的水平和竖向裂缝并持续发展。
单面及双面加固墙体的砂浆复合面层形成多道/X 0形细微裂缝,也持续发展。
当加荷至极限荷载时,墙体突然开裂,砂浆面层裂缝数量较多较细,最宽裂缝约为1mm,未加固的清水墙面(东立面)产生阶梯形的交叉主裂缝,最宽约3mm,但没形成完整的对角线通缝。
相比之下,双面加固比单面加固墙体的裂缝更细,分布更为均匀。
墙体试件破坏后,凿除砂浆面层发现,部分试件的局部位置钢绞线端部锚固拉环断裂或锚固螺栓拔出,许多砖块被剪坏,而聚合物砂浆与砖墙结合面未脱开。
单面加固与双面加固墙体破坏时典型的裂缝形态见图4,5。
图4 单面加固墙体Q1-3裂缝与发展图5 双面加固墙体Q1-4裂缝与发展212承载力及位移测得的各墙体试件的承载力及位移值见表4。
墙体试件承载力及位移试验结果表4试件编号开裂荷载(kN)极限荷载(kN)开裂位移(mm)极限位移(mm)Q1-114335111712188Q1-230051001766199Q1-332040041249164Q1-437549531378135Q1-5360500))Q2-132********0173Q2-2380490314210121Q2-336050*********Q2-444060041749128Q2-546070021345118Q3-130042011655125Q3-2400600213810131Q3-344051*********Q3-460080021448191Q3-5570720310810186213试验结果分析11开裂荷载与极限荷载由表4看出,在三组墙体试件中,采用高强钢绞线-聚合物砂浆复合面层加固后的墙体试件与未加固墙体试件相比,其开裂荷载、极限荷载均有显著的提高,开裂荷载最高可提高16212%,极限承载力最高可提高10519%。
21P -$滞回曲线分析墙体试件的P -$滞回曲线发现:未加固的墙体试件达到破坏时,极限位移较小,约1~5mm,曲线比较/单薄0,表明其耗能能力较差;而加固的试件破坏时,位移均较大,约5~10mm,曲线比较/饱满0,表明其耗能能力较强;比较同组的加固墙体试件,单面加固的P -$滞回曲线比双面加固的要/单薄0,表明双面加固试件的耗能能力较强。
图6为单面与双面加固墙体的P -$滞回曲线。
图6 试件的滞回曲线31实测的有效抗剪承载力有效抗剪承载力指加固后墙体试件实际的、可保证安全使用的最小承载力,可作为设计人员确定墙体实际承载力的指标。
以墙体试验所得P -$滞回曲线及应力应变关系的数据为基础对单片墙体进行统计分析,按下式计算并取偏于安全的值:Rms(x )=x ^2(1)其中x^2=1nE ni=1x2i,x i为试验中各时间采集的荷载值。
