预填骨料钢筋钢丝网加固素混凝土方柱受力性能研究.pptx

报告提纲报告提纲 1 选题内容摘要选题内容摘要 2 国内外研究现状国内外研究现状 3 拟要解决问题拟要解决问题 4 试验主要内容试验主要内容 5 可行性分析可行性分析 做什么？做什么？为什么？为什么？怎么做？怎么做？意义何在？意义何在？我的我的idea？1 1 选题内容摘要选题内容摘要 随着经济建设和基础建设的发展成熟，对既有结构物的检测鉴定和维修加固改造已成为许多国家土木建筑业的投资与研发主体。混凝土是最大宗的建筑材料，混凝土结构的加固自然是结构加固的主要市场。例如：美国白宫科技办公室将房屋耐久性问题列为1999年以后10大重点科技领域之一；美国劳工部预测，对结构物的维修加固改造将是美国21世纪9个热门行业之一。ASCE2003ASCE2003年底公布年底公布27.5以上混凝土桥梁老化，1/3以上国道老化，2600个水坝（23）不安全我国我国19951995年统计年统计在役60亿平米城镇民用建筑中，有30亿平米需要加固，其中10亿平米急需加固北京地区北京地区六七十年代建造的工业厂房屋面，至90年代初已被替换50北京、天津中环路上北京、天津中环路上众多立交桥，在运行十余年以后，因钢筋锈蚀和混凝土冻蚀陆续进行了大修或部分更新做什么做什么？在国内预填骨料混凝土（预填骨料混凝土（Pre-placed Aggregate Pre-placed Aggregate ConcreteConcrete）作为一种加固方法基本上处于空白，预填骨料混凝土除了特别适宜水下结构加固外，对梁柱加固，尤其是柱的加固有其独到的优点，可以灵活地根据需要作完全包裹、部分包裹乃至局部补强，并且由于砂浆是由砂浆泵灌入，现场基本没有湿作业，可以保证粗骨料在有密集的钢筋和狭窄空间处的填充。但现有的加固方法施工困难，且表面微裂缝较多，结构耐久性较差。本研究项目拟引进钢丝网水泥改进施工工艺和改善加固混凝土性质，并通过系统性的实验研究探索一整套预填骨料混凝土-钢丝网水泥加固的设计理论和施工工艺，填补国内空白，发展加固技术。预填骨料混凝土预填骨料混凝土高性能水泥砂浆高性能水泥砂浆关键词关键词钢筋钢丝网钢筋钢丝网复合加固复合加固预先在模具内将粗骨料填好，捣实，然后将水泥砂浆在一定压力下灌注入粗骨料空隙内而形成的一种特殊混凝土通过焊接钢筋笼外包钢丝网，形成基本骨架，钢筋用以增加配筋率提高承载力，钢丝网则充分发挥其配筋分散性和抗裂性好，耐久性强和延性好等优点在基准水泥砂浆中添加掺合料粉煤灰硅灰，以及外加剂减水剂膨胀剂等，充分提高水泥浆的流动性和强度充分利用混凝土，钢筋，钢丝网，高性能砂浆等材料性能对结构进行维修加固，以提高结构整体承载力和改善性能。相比之下，国内预填骨料混凝土的应用则相对落后许多，尽管已有以大连，广东为主沿海城市的一些应用实例，例如：中港一航局采用PAC建造船坞底板；虎门大桥野采用了沉井压降混凝土施工技术；高州水库石骨输水廊道也应用该方法施工；青霜船闸除险加固中应用水下压浆混凝土，此外还有很多桩基工程中挖孔灌注桩，道路工程也都PAC的施工方法和施工工艺。总的来讲，预填骨料混凝土在欧美日本等发达国家已经有系统的性的研究，获得了较成熟的工艺，成为一种常规加固方法。像瑞士西卡（SIKA）集团，德国巴斯夫（BASF）公司等都能成熟的配制和生产高性能无收缩的灌浆料。美国材料与试验协会（ASTM）也制定了一套完整的PAC制配和测试规范。而国内预填骨料混凝土的应用还处于较为初级阶段，还没有成熟的砂浆性能和配比的成果，大部分应用PAC强度不超过C20。因此，仅砂浆配比，试验方法和加固施工工艺等方面国内就还有大量的工作需要做。3 3 拟要解决问题拟要解决问题3.1 3.1 高性能砂浆的配制高性能砂浆的配制 普通砂浆是由水，水泥，砂等材料按一定的比例搅拌形成的流态浆液。作为配制混凝土的一种胶结材料，一般砂浆必须具有所需的流动性，材料离析小，硬化后具有一定的强度及粘结能力等特性。而高性能砂浆在具备上述性能同时，还应该有更高要求的性能：（1）在新鲜状态下，应具有良好的流动性和注入性，能够在一定的压力下完全充填粗骨料空隙，并具有一定的整体性和稳定性；（2）砂浆在向粗骨料间填充时，材料离析要少，泌水率要低，水泥浮浆要少，而且膨胀适度；（3）凝结硬化后砂浆应具有必要的抗压强度和与粗骨料的粘结能力，而且具有足够的耐久性和水密性。为了配制高性能砂浆，我们应该首先明确改善砂浆性能的影响因素。例如：水灰比，砂灰比，活性矿物掺合料使用量，减水剂掺量，砂浆流动度，环境温度，膨胀率，泌水量，强度，凝结时间等都是砂浆性能的控制因素。其中，我们要抓住主要因素（流动度，强度）（流动度，强度），合理控制其他因素。我的我的idea?idea?参考相关文献，可以通过添加外加剂（高效减水剂，膨胀剂等），掺合料（硅灰，粉煤灰）来改善其性能。那么设计出合理的配合比及试验方案就成为了一项重要的工作。综上所述，我们将配制满足要求高性能砂浆作为一个重要的课题来完成。为了得到一套完整的砂浆配合比，我们在查阅国内外相关文献的基础上，做了大量的试验研究（这部分工作已有师兄完成）。然而，就目前而言，我们尚存的问题还有很多，后续的工作量也很大，所以我们团队进行细致的分工协作。3.2 3.2 加固工艺流程设计加固工艺流程设计砂浆试验砂浆试验灌注试验灌注试验强度试验强度试验加加固固试试验验 4 4 试验主要内容试验主要内容4.1 4.1 试验目的试验目的 通过预填骨料钢筋钢丝网加固素混凝土方柱受力性能研究，探讨钢筋，钢丝网及预填骨料混凝土之间共同工作机理（粘结，增强，承载力，延性，破坏过等），根据试验结果分析讨论，推导出加固后混凝土柱的极限承载力的经验公式，得出一个相对完善的加固施工工艺流程，总结出该加固方法的优缺点及应用前景。怎么做怎么做？4.2 4.2 试验方案试验方案4.2.1 4.2.1 试验材料准备试验材料准备 准备材料：准备材料：水泥，砂，石子，外加剂（减水剂，膨胀剂），掺合料（粉煤灰，硅灰)，钢筋，钢丝网，木模板（成套）木模板（成套），500t压力机，压浆机，应变片，千分表（位移计）各项材料具体参数：各项材料具体参数：水泥水泥：早强水泥，强度等级42.5R；砂砂：（细度模数Mx=1.7-1.8，最大粒径不超过2.5mm，同时通过孔1.2mm的筛余量不应超过5%）；石子石子：碎石，粒径范围15mm-30mm；减水剂减水剂：FDN5高效减水剂；膨胀剂膨胀剂：UEA-Y膨胀剂是硫铝酸钙类膨胀剂；粉煤灰：粉煤灰：汕头电厂生产级粉煤灰；硅灰：硅灰：厦门煜林商贸有限公司生产的微硅灰，其技术性能指标见表；钢筋：钢筋：一级钢筋6mm，8mm，二级钢筋8mm，10mm，12mm，14mm；钢丝网：钢丝网：镀锌焊接钢丝网，直径0.8mm-1.2mm，网格间距9mm，11mm；木模板：木模板：参见附图；实验仪器：实验仪器：略。4.2.2 4.2.2 试验设计与制作试验设计与制作（1 1）砂浆配合比选定）砂浆配合比选定 在前期砂浆性能试验中初选几个配合比，再次做对比试验，测试砂浆实际的流动度和强度，选择一个最优的配合比进行灌注试验。（2 2）PACPAC短柱制作短柱制作 将已选定配合比的砂浆制作100mm100mm300mmPAC短柱，检测该砂浆的实际灌注性能，测试其各项力学性能。（3 3）素砼芯柱）素砼芯柱 选用实验室100mm100mm500mm试模，制作加固用的素混凝土芯柱，所用配合比要控制混凝土强度在C25-C30之间。（4 4）柱子加固（对比试验）柱子加固（对比试验）通过改变粗骨料粒径尺寸，柱子配筋率，配股率及钢丝网层数来对比，明确对灌注效果，承载力，延性的影响因素，同时优化施工工艺。通过与钢筋（丝）网压抹砂浆加固方法进行对比，发现彼此的优缺点。（5 5）试验加载）试验加载 预先粗算加固柱的理论承载力，然后制定加载方案和步骤。加载采用500t压力试验机，对加固柱进行抗压破坏性试验。在试件两个相对面中部都粘贴横向和纵向应变片，在试件旁架设3个互成120位移计，应变及位移由IMP数据采集系统自动采集。加载初始阶段每10KN采集一次，200KN以后每5KN采集一次，加载速度约为1KN/s。加载过程，密切注意柱各阶段破坏的形态特征，理清其破坏机理。4.3 4.3 试验结果分析与数据处理试验结果分析与数据处理 通过最后得到的试验数据，分析加固柱受压荷载与应变关系，延性，破坏机理过程，抗裂性能，加固整体效果影响因素等。4.4 4.4 极限承载力公式理论推导极限承载力公式理论推导 参考钢筋混凝土设计原理和混凝土结构加固设计规范，同时参照各种文献提出的经验公式，探讨该方法加固柱子的极限承载力公式。4.5 4.5 进度安排进度安排 待续 （1）第一阶段：深入对加固理论知识学习，查阅相关的国内外文献，对课题研究方向有一个初步而全面的认识，进而基本确定选题论文的大体方向。2008年9月2009年6月（2）第二阶段：深化对课题的理解，查阅更多国内外相关文献，基本确定选题方向以及大体框架。2009年7月2010年1月（3）第三阶段：确定选题方向，拟写试验方案及进度计划，着手进行试验工作，并筹划论文写作。2010年2月2010年7月（4）第四阶段：进行论文整理，修改，准备答辩。2010年8月毕业答辩 5 5 可行性分析可行性分析 预填骨料混凝土是一种二次施工方法，预先在混凝土模具内填充粗骨料,然后向内灌注搅拌好的水泥砂浆成型。预填骨料混凝土适应于水下施工，如桥墩水下修复、桩基础等；大体积混凝土工程，搅拌困难的场合，如超大粒径骨料，放射性骨料；施工振捣困难的地方，如钢筋、埋件密集和采用普通方法不易保证质量的地方等。我们考虑将PAC与钢筋钢丝网砂浆结合用于结构加固，可以充分实现优势互补。一方面钢筋的使用，能提高配筋率，更大程度的提高承载力；另一方面钢丝网能极大发挥其配筋分散性能，提高加固构件的抗裂性，耐久性和延性。此外，在没有过大增加构件截面尺寸的情况下，PAC能充分填充新老混凝土之间的空隙，对结构承载能力，变形能力，稳定性及刚度等都有一定程度的贡献，使加固前后的结构整体性得到全面的提高。意义何在意义何在？鉴于这种集成PAC，钢筋，钢丝网彼此特性复合加固方法的优越性，我们可以大胆尝试将其应用于各种结构加固中。同时，这种特殊的施工工艺可以极大的改善传统的加大截面方法的施工效率和质量。同样，作为一种新生的加固方法，其独特的优点背后也蕴藏着很多问题尚待突破：（1）高性能砂浆配制是一个长期的过程，需要反复大量试验来进行优化选择；（2）PAC自身的缺陷较多，强度增长幅度有限，亟待突破性提高；（3）加固后新，旧部分混凝土粘结及整体工作性能是加固效果最重要的控制因素，应从全局上把握；（4）亟需一套完整的有限元理论和模型来进行软件模拟，将试验结果与软件计算结果进行对比分析。