自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用.pdf

施工技术与管理北方建筑第9 卷第2 期2 0 2 4 年4 月DOI:10.3969/j.issn.2096-2118.2024.02.020自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用孔祥娜（山西工程技术学院，山西摘要：加固施工作为提升建筑稳定性的重要手段，对延长建筑施工寿命及保证建筑安全具有重要意义，自密实混凝土是建筑加固施工工程中的关键工序。本文根据自密实混凝土技术指标要求，选择所需材料，参考相关规范，对建筑加固施工中应用的自密实混凝土进行配合比设计，根据配合比设计制备自密实混凝土，对建筑剪力墙进行自密实混凝土浇筑，实现基于自密实混凝土的建筑加固施工。实例分析表明，加固施工后建筑构件抗压强度大于最大压应力，建筑构件抗倾覆稳定安全系数大于最小限值，建筑稳定性得到了明显提升，自密实混凝土在建筑加固施工工程领域具有良好的应用前景。关键词：自密实混凝土；建筑加固施工工程；配合比；剪力墙；抗压强度；抗倾覆稳定安全系数中图分类号：TU746.3文章编号：2 0 9 6-2 1 1 8(2 0 2 4)0 2-0 0 9 1-0 5Application of Self-Compacting Concrete in Building酉阳泉0 4 5 0 0 0）文献标识码：AReinforcement ConstructionKONG Xiangna(Shanxi Institute of Technology,Yangquan Shanxi 045000,China)Abstract:As an important means to improve the stability of buildings,reinforcement construction is of great sig-nificance to extend the construction life and ensure the safety of buildings,self-compacting concrete is a key pro-cess in the construction of buildings.In this paper,according to the requirements of the technical indicators ofself-compacting concrete,the required materials are selected,and the relevant specifications are referred to,theself-compacting concrete applied in the construction of building reinforcement is designed,the self-compactingconcrete is prepared according to the mix ratio design,and the self-compacting concrete is poured on the build-ing shear wall to realize the building reinforcement construction based on self-compacting concrete.The exampleanalysis shows that the compressive strength of building components is greater than the maximum compressivestress,the safety factor of anti-overturning stability of building components is greater than the minimum limit val-ue,and the building stability has been significantly improved,self-compacting concrete has a good applicationprospect in the field of building reinforcement construction engineering.Keywords:self-compacting concrete;building reinforcement construction project;mix proportion;shear wall;compressive strength;safety factor of anti-overturning stability0引言随着社会的不断发展与进步，建筑业得到了迅速发展，目前建筑行业发展模式已经从建造新建筑延伸到旧建筑的维护与加固，部分建筑已经达到或者超出了使用年限,随着使用时间的增加,建筑结构稳定性能不断弱化，从经济方面角度出发，对于大部分危险建筑采取了加固施工，通过对建筑加固处理,延长建筑使用寿命和使用性能,提升建筑的安全性与稳定性。随着混凝土技术的不断优化和完善，混凝土在建筑领域已经得到广泛应用。混凝土收稿日期：2 0 2 3-1 0-0 8作者简介：孔祥娜（1 9 8 8 ），女，河南省新乡市人，助理工程师，硕士，研究方向：施工管理。NORTHERNARCHITECTURE91北方建筑作为建筑加固施工工程中的重要材料，通过对建筑中砂浆的体积用量,其计算公式为：构件混凝土施工，可达到建筑加固的目的。按照性V=1-Vsr质可将混凝土分为普通混凝土和自密实混凝土两式(1)中：V为每立方米自密实混凝土中砂浆的体积种，自密实混凝土是一种不借助振捣，仅依靠自身用量，m;Vs为每立方米自密实混凝土中粗骨料绝重力流动的新型混凝土，与普通混凝土相比，自密对体积用量1 6 ,m。自密实混凝土流动性要达到SF1实混凝土的自重较低，能够有效减少混凝土结构截以上,粗骨料绝对体积用量范围在0.3 2 m0.35m，面面积,且结构非常致密,结构耐久性可以得到提由此可以得到自密实混凝土中粗骨料与细骨料的升；自密实混凝土砂石骨料用量较少，可以有效节用量，其用公式表示为：省原材料，提高工程经济效益；自密实混凝土的工m,=V,x8作性能良好，可以保证混凝土质量。鉴于以上材料(mx=Vxu优势，自密实混凝土已经得到广泛应用。然而，在建式(2)中:m。为自密实混凝土中粗骨料的用量,kg;8筑加固施工工程中，自密实混凝土的应用相对较为粗骨料的表观密度,kg/m;m为自密实混凝土中晚，相关技术与工艺还不够成熟和完善,在实际工细骨料的用量,kg;为细骨料的表观密度7,kg/m。程中并未取得预期的加固效果,建筑构件抗压强度根据水泥的表观密度确定自密实混凝土中凝胶材提升效果较弱，并且建筑抗倾覆稳定安全系数仍然料表观密度，其计算公式为：比较低，没有发挥出自密实混凝土的材料优势，基P=于此,研究自密实混凝土在建筑加固施工工程中的%1-应用具有重要意义和使用价值。a式(3)中：p为自密实混凝土中凝胶材料表观密度，kg/m;为自密实混凝土中矿物掺合料占凝胶材料1自自密实混凝土建筑加固施工技术设计1.1施工准备在建筑加固施工之前，根据自密实混凝土特点,对施工材料进行准备。自密实混凝土原材料包括水泥、粉煤灰、矿粉渣、骨料以及减水剂,其中水泥选择表观密度比较低的普通硅酸盐水泥，粉煤灰选择游离氧化钙含量较高的I级粉煤灰，游离氧化钙含量关系到自密实混凝土的流动性，I级粉煤灰中游离氧化钙含量 1%，可以保证自密实混凝土的流动性能。应选用流动度比 9 5%，含水量 2.3 3 1 3。减水剂是自密实混凝土中的重要材料，自密实混凝土中减水剂技术指标：减水率为2 7%，固含量 2 6%，氯离子含量 0.0 1%，含气量为3.1%(4)。根据技术指标要求选用聚羧酸高效减水剂。根据以上要求准备自密实混凝土制备材料。1.2自密实混凝土配合比设计参考自密实混凝土应用技术规程自密实混凝土技术标准，对建筑加固施工中应用的自密实混凝土进行配合比设计5)。根据每立方米混凝土中粗骨料绝对体积用量，确定每立方米自密实混凝土92NORTHERNARCHITECTURE第9 卷(1)(2)1(3)的总量，kg，通常情况下该占比为3 0%;为矿物掺合料的表观密度,kg/m;a为自密实混凝土中水泥的表观密度1 8 l,kg/m。根据凝胶材料的表观密度,确定自密实混凝土中凝胶材料的用量：S=1+%P式（4)中,s为自密实混凝土中凝胶材料的用量,kg;V为自密实混凝土中引人空气的体积，m；c 为自密实混凝土水胶比；为自密实混凝土拌合物的表观密度(9,kg/m。自密实混凝土水胶比可用以下公式计算：u=0.42p(1-+xp)1.2式(5)中:为水泥2 8 d抗压强度,MPa;p为自密实混凝土矿物拌合料的凝胶系数(1 0 1。根据水和凝胶用量，确定自密实混凝土中矿粉、粉煤灰以及水泥的用量，其计算公式为：mu.=m.uxmn=sXTm,=mou-mut-myn式(6)中：m为每立方米自密实混凝土中矿粉用量，kg;mou为每立方米自密实混凝土中用水量，L;8为矿粉掺量，kg;T为凝胶材料的用量，kg;mn为每立方米自密实混凝土中粉煤灰用量，kg;m为每立方(4)(5)(6)第2 期米自密实混凝土中水泥用量1,t。再根据凝胶材料的用量确定自密实混凝土中减水剂的用量：k=sxo式(7)中,k为每立方米自密实混凝土中减水剂的用量，L;w为减水剂掺量，L，根据自密实混凝土性能要求，减水剂掺量为凝胶材料的1.5%。由以上计算得到自密实混凝土配合比，见表1。表1 自密实混凝土配合比序号项目1水泥2粉煤灰3矿粉4粗骨料5细骨料6水7减水剂自密实混凝土砂率为5 3%，以此实现对自密实混凝土配合比设计。1.3建筑剪力墙自密实混凝土浇筑加固剪力墙是建筑主要承重构件,通过对建筑剪力墙自密实混凝土浇筑，提高剪力墙承重能力，从而达到建筑加固的效果。剪力墙加固方式主要分为自密实混凝土制备和浇筑两部分1 2 1，自密实混凝土是一种具有密实性和耐久性的特殊混凝土，具体方式如下。1）在制备过程中,首先根据自密实混凝土工作性能要求，按照配合比对自密实混凝土进行制备，将水泥、骨料、粉煤灰和矿粉渣、减水剂投放到KHFAO-4F857混凝土搅拌机中，其中水泥应选用按照标准规定的品种和等级，以确保混凝土的强度和耐久性。骨料、粉煤灰和矿粉渣是常用的混凝土掺合料，可改善混凝土的流动性、自密实性和耐久性。骨料应选择合适的粒径和质量，以保证混凝土的力学性能和工作性能。减水剂的使用可以改善混凝土的流动性,降低水灰比,提高混凝土的密实性、耐水性和耐久性。然后对自密实混凝土干料搅拌10min,10min后加人水和聚羧酸高效减水剂,对混合料进行湿拌1 5 min，采用干湿混合搅拌方法对混合料进行搅拌，使自密实混凝土中各个材料均匀分布。在剪力墙加固中,对剪力墙进行检测评估,确定加固需求，然后按照自密实混凝土的配合比设计制备混凝土，在剪力墙表面涂刷粘结剂后进行浇筑和振捣。最后，进行后续处理和养护，保证加固层的质孔祥娜：自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用(7)kg/m数值389.1584.1686.16264.14152.47185.425.46量和稳定性。2）在自密实混凝土浇筑过程中，在建筑剪力墙外围布设模板，模板使用钢筋固定，采用托管法开展自密实混凝土浇筑施工，泵送设备选用型号为kKHFAH-59556，泵管直径为5 cm的细石混凝土泵。将泵头放人模板内部，由于自密实混凝土流动性较强，注浆泵压力过大容易出现溢浆现象，因此将注浆泵输出压力控制在 6 MPa左右,将泵头对准建筑剪力墙底部中间，自密实混凝土从中间向四周流动,填满建筑剪力墙与模板的结合缝，在整个浇筑过程中不需要振捣，当自密实混凝土填满结合缝后，完成浇筑施工。浇筑施工完成后随时监测自密实混凝土的强度，当达到设计强度时,将外围的模板拆卸。为了保证建筑加固施工质量，对剪力墙外围的自密实混凝土进行为期 5 d 7 d 的养护,以提升剪力墙厚度，一般来说，建筑加固工程中，自密实混凝土的加固层厚度为1 0 mm30mm。在自密实混凝土的加固层中,应配置适量的钢筋。一般情况下,采用网格状钢筋布置，以增加加固层的抗拉能力。钢筋的布置形式和间距应根据结构设计要求确定，以保证加固层的整体受力性能。同时修复建筑剪力墙表面的裂缝，以达到建筑加固的目的，实现基于自密实混凝土的建筑工程加固施工。2实际案例应用与分析2.1工程概况以山西省阳泉市某建筑工程为研究对象，该建筑采用一般剪力墙结构形式，为高层住宅建筑，建于2 0 1 0 年。建筑总层数为1 0 层，地上9 层，地下1层，总高3 6.1 5 m，建筑总面积为7 5 6 4.1 5 m,总占地面积为1 2 5 6.1 2 m。该建筑材料为普通混凝土，基础为毛石条形基础，楼面结构为混凝土结构,外墙厚度为3 5 0 mm，主要承重墙厚度为2 8 0 mm。该建筑使用功能为住宅，主要承重构件为钢筋混凝土剪力墙,地下1 层钢筋混凝土剪力墙的混凝土设计强度为C40，地上1 5 层钢筋混凝土剪力墙的混凝土设计强度为C35，地上5 9 层钢筋混凝土剪力墙设计强度为C30，剪力墙混凝土设计强度随着楼层增加而减少，见表2。根据表2 可知，地下层至地上层的混凝土抗压强度换算值逐渐增加，说明地上层混凝土的抗压强度相对地下层更高；从现龄期混凝土强度推定值来看，每一层在平均值、最小值方面都呈逐渐增加的NORTHERNARCHITECTURE93北方建筑表2 建筑剪力墙强度统计MPa混凝土抗压强度换算值现龄期混凝土楼层平均值标准差最小值强度推定值地下1 层39.15地上1 层42.15地上2 层42.62地上3 层43.15地上4 层43.52地上5 层43.86地上6 层44.15地上7 层44.56地上：层44.85地上9 层45.12趋势，表明随着楼层的增加，混凝土的强度逐渐提升。综合以上信息，随着楼层高度的增加，建筑剪力墙的混凝土强度逐渐提升，研究方法有助于评估建筑结构的整体稳定性和安全性。2.2加固效果与分析应用自密实混凝土对该建筑加固施工,施工完成后对建筑加固施工效果检验。建筑混凝土结构安全规范GB1612502020规定，建筑混凝土结构抗压强度要大于最大压应力。建筑混凝土结构的最大压应力计算公式为：xbxfAe=1.351B式(8)中,e为建筑混凝土构件最大压应力,MPa;A为建筑承重构件最大受压面积,m;B为建筑承重构件截面积,m;b 为建筑构件最大承重压力,MPa;f为建筑构件的最大应力值,MPa。将实际数值代人到上述公式中计算建筑混凝土构件最大压应力为16.24MPa，测算出加固施工前后建筑混凝土构件的抗压强度，见图1。根据图1 所示，该建筑加固后混凝土构件抗压强度得到了明显提升,并且建筑混凝土构件抗压强度大于最大压应力，符合规定，证明加固施工后建筑承重构件的力学性能得到了提升与改善。抗倾覆稳定安全系数是衡量建筑结构稳定性的重要指标，为了进一步检验加固施工效果,对加固前后建筑结构抗倾覆稳定安全系数进行对比，其计算公式为：FE(9)W式(9)中,F为建筑结构抗倾覆稳定安全系数；E为建筑构件倾覆力矩,kNm;w为建筑构件稳定力矩，kNm。安全系数越高,表示建筑结构整体稳定性越94NORTHERNARCHITECTURE第9 卷25.加固后201.1234.150.2540.151.1239.261.2441.151.3541.521.0241.861.4242.511.4242.581.6242.611.7443.5233.1435.5237.5238.2639.1539.7840.1240.2240.3441.25(8)最大压应力1 6.2 4 MPa151050图1 加固施工前后建筑承重构件抗压强度对比好，建筑混凝土结构安全规范GB1612502020规定，建筑抗倾覆稳定安全系数最小不能低于0.75,将其作为研究工程加固施工质量检验标准。随机抽选1 0 个建筑构件,即每个楼层抽取1 个,利用上述公式计算出加固前后构件的抗倾覆稳定安全系数,见表3。表3 加固施工前后建筑抗倾覆稳定安全系数对比构件序号加固前10.9520.9730.9640.9750.9560.9370.9780.9590.93100.97根据表3 可知,加固后的建筑构件抗倾覆稳定安全系数显著提升，最大安全系数值可以达到0.97，与加固施工前相比提高了2 5.6 1%，并且符合规定。通过以上分析，证明了该工程加固施工质量良好，这是因为加固施工采用了自密实混凝土。自密实混凝土流动性较强，可以依靠自身重力对结构进行填充和密实，充分流涧到建筑结构的各个角落,填充率较高，能够避免因填充不到位出现蜂窝麻面的现象，使建筑结构非常密实，从而提高了建筑结构的稳定性和抗压能力,使建筑得到稳固。3结语本文系统研究了自密实混凝土在建筑加固施加固前50100150混凝土深度/mm加固后0.680.670.690.710.730.710.750.710.740.73200250最小限值0.750.750.750.750.750.750.750.750.750.75300第2 期工工程中的应用,设计了一项新的建筑加固施工技术，有效提高了建筑承重构件的抗压强度及抗倾覆稳定安全系数，延长了建筑使用寿命，提升了建筑结构的安全性与稳定性,为基于自密实混凝土的建筑工程加固施工提供了技术支撑，同时也为自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用研究提供了参考依据,具有推广意义，此次研究具有良好的理论价值与现实意义，并且取得了理想的研究成果。但是，在理论研究中仍然有许多问题需要进一步研究解决，如自密实混凝土耐久性研究及配合比设计研究尚需进一步完善，今后会在该方面展开深入研究。参考文献1时宇,罗小东,彭丙杰,等.基于最紧密堆积理论的自密实混凝土制备与性能研究J.混凝土与水泥制品，2 0 2 3（9)：1 7-2 2.2侯玉飞,郑传磊,赵亚娣,等.硫酸盐冻融对再生粗骨料自密实混凝土力学性能的影响J.工业建筑，2 0 2 3,5 3（7)：6,1 8 9-1 9 8.3舒磊，王充，徐书飞，等.CRTS型板式无诈轨道自密实混凝土灌注过程应力和变形量分析及质量控制J.中国建材科技，2023,32(4):44-49.孔祥娜：自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用2023,41(4):610-619.5武亚,夏芬,揭双全,等,纳米 CSH-PCE 溶液处理再生骨料对再生骨料自密实混凝土力学性能与耐久性的影响J.施工技术(中英文),2 0 2 3,5 2(1 6):7 8-8 4,9 6,6陈健，丁庆军,代柱端，等,新型黏度改性剂对孔结构和低胶材机制砂自密实混凝土性能研究J.混凝土，2 0 2 3（7)：1 1 8-1 2 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