砖砌体喷射纤维细石混凝土补强加固施工.pdf

第6 期 2 0 o 5 年6 月 广 东 土 木 与建 筑 GUANGDONG ARCHI T EC TURE CI VI L ENGI NEERI NG N 0 ． 6 J U N 2 0 0 5 砖砌体喷射纤维细石混凝土补强加固施工 毕 秀祥 曾 舒 ( 1 、 东莞市东城建筑规划设计院 广东东莞5 2 3 0 0 0 ；2 、 东莞市东城区建设工程质量监督组 广东东莞 5 2 3 1 2 9 ) 摘 要： 砖砌体结构因老化和 自然灾害的影响而受到不同程度的侵蚀和破坏 ， 安全性能降低 甚至无法正常使用， 文中介绍喷射纤维细石混凝土的砖砌体补强加 固方法， 特别适用于地震 区和城市各类砌体房屋的维修改造。 关键 词 ： 砖砌 体 ；喷射 纤 维细石 混凝 土 ；补 强加 固 1 砖砌体结构的存在问题 目前砖砌体结构在既有和新建建筑物中均占有 相当大的比例 ． 特别是在小城市及 中、 小城镇 ， 作为 建筑物的主要围护结构形式， 它具有就地取材 、 施工 方便 、 抗热性能好等优点 ， 故其应用更为广泛。但有 的砖砌体结构使用至今已4 O ～ 5 O年 ． 由于老化 、 风化 及各种 自然灾害的影响 ．或受到不同程度的侵蚀破 坏 ． 致使其无法安全正常地继续使用 ， 但考虑到尚未 达到需推倒重建的程度 ， 故仍 以修复和补强加固为 首选方案。本文提出喷射纤维细石混凝土的砖砌体 补强加固新方法 ， 处理后可大幅提高结构整体安全 性可靠度和抵抗外力作用的能力 ． 使之能安全使用。 砖砌体结构存在的质量问题主要有 ： ①墙、 柱承 载力大多未经严格计算， 甚至仅凭经验设计， 或忽视 构造处理给建筑物留下的隐患 ； ②设计考虑欠周 ， 如 跨度大 、 层间高 、 间隔墙间距大等， 使墙柱抵抗弯矩 和水平推力的能力大为削弱： ③地基或基础承载力 不足造成上部砖砌体倾斜或开裂； ④砖 、 砂浆和混凝 土强度过低 ， 或经长期风化 、 腐蚀而发生剥离 ， 造成 结构截面减小 ． 整体安全性受到影响和威胁。 2 喷射 纤维混凝土加 固机理 2 ． 1 原 理 喷射纤维细石混凝土是利用空气压缩机 、 上料 机 、 喷射机 、 管路系统 、 喷头等特殊工艺采用喷射施 工的复合结构 ，采用 2 5 m m长的钢纤维或聚丙烯纤 维 、 水泥 、 黄砂和 2 0以下的细石干拌成混合料 ． 以 压缩空气作为动力 ， 通过管路系统输送混合料在喷 嘴处加水拌合并以 2 0 ～ 4 0 m ／ ／ s 的高压喷射到待修补 加强的砖砌体上。 喷射前也可用 1 0 @1 ．0 m ~ 1 ．0 m钢 筋穿墙 ， 两端伸 出墙面小于 t 并弯成直角 ， 使喷射 纤维细石混凝 土与 1 0穿墙钢筋和砖砌体 紧密粘 结 ， 密实填充各种缝隙并固结成为复合结构， 但由于 计算时上述穿墙钢筋不计人作用 ． 故偏于安全。 由于抗剪强度的提高大大吸收了外力破坏的能 量 ． 加强了各构件之间的紧密连接 ， 不足以使补强加 固后的砖砌体复合结构产生破坏。如补强加固的单 面或双面复合结构在大于补强加固设计外力的作用 下仍出现裂缝 ， 则应是从 内层到外层开裂， 最后补强 加固的粘结喷层被破坏脱壳 ． 再发展到复合结构失 稳而丧失承载力。 2 ．2 补强加固设计 喷射纤维细石混凝土和砖砌体复合结构计算基 于以下假设 ． 即： ①砖砌体为平面墙体 ： ②补强加固 力简图如图 1 所示。 ( 1 )抗剪承载力计算 ≤ t + 凡 ∥o - o T L ) + [ 2 f v2 ( t o + t 1 ) L ] 式中： 为沿砖砌体灰缝截面破坏时抗剪强度值 ， 按 《 砌体结构设计规范》 ( 以下简称《 砌体规范》 ) 取值 ； ∥为沿砖砌体的摩擦系数， 按《 砌体规范》 取值； 。 为 恒载 Ⅳ产生的水平截面平均压应力 ： 7 1 为砖砌体通 缝墙体加喷层总厚度 ， T = t + 2 t 0 + 2 t 。 ； 凡为摩擦折减系 数 ， 对实心、 空心砌体分别取 n = 1 ．0 ， 0 ． 5 ； 为 6 3 维普资讯 2 o o 5 年6 月 第6 期 毕秀 祥 等： 砖 砌 体 喷射 纤 维 细 石混 凝 土 补 强 加固 施 工 增强系数( 。 、 分别为喷射纤维细石混凝土和素混 凝土的抗剪强度 ， 由试验确定) 。 ( 2 ) 抗拉承载力计算 P≤／ ： h L + a N h L 式中 ： ， = 为砖砌体裂缝沿竖向灰缝和砖截面破坏时 的轴心抗拉强度设计值 ， 按《 砌体规范》 取值 ； h为砖 砌体高度； 口 为增强系数 ， 。 。 ( 3 ) 抗弯承载力计算 M ≤ +口 ． l 式中： 为砖砌体墙体截面模量 ， ( t + 2 t 0 ) ／ 6 ； 。为喷层截面模量， W = L ( 2 t 。 ) l／ 6 ； i ,m 为沿砖灰缝截面 破坏时砌体弯曲抗拉强度设计值 ， 按《 砌体规范》 取 值 i 、 分别为喷射纤维细石混凝土和素混凝土 轴心抗拉强度设计值 ， 由实测计算或规范确定 ； 口 为 增强 系数 ， 口 。 。 ( 4 )偏心受压计算 Ⅳ≤ [ ( t + 2 t 0 ) 2 t l ] ( e 0 0 ．5 y ) 式中： 为砖砌体构件稳定系数， 按《 砌体规范》 取值； ．厂 为砖砌体抗压强度设计值 ， 按规范取值 i 为素混凝 土相应强度等级 ， 不考虑计人增强系数 ； e 。 为偏心矩； Y为构件截面重心到纵 向力方向的边缘距离 ； 7 7 为 纵向抗弯修正系数，当 e o > 0 ． 5 y时应予以折减 ， e 。 按 内力设计值计算且不应超过 0 ．6 y ， 其余同前。 通常应 减小 e 。 值 ， 如在梁或屋架端部下的砌体上设置带中 心垫板的垫块或缺口垫板 ， 也可调整构件截面尺寸 ， 使用上不允许喷层出现裂缝。 2 -3 计算实例 某旧砖砌体已剥离至厚度仅 3 4 0 m m， 支承跨度 6 m ， 承受水平荷载q = O ． 8 k N ／ m引起的横向弯矩， 素混 凝土为C 2 5 ， ～= q L 2 ／ 8 -- O ．8 ~ 6 V 8 = 3 ．6 k N - 1T I ， 墙体 ： 1 x 0 ．3 4 ／ 6 = 1 ．9 2 6 6 7 x l O -2 r n ，喷层 l ： 1 x ( 2 x O ．0 5 )／ 6 = 1 ．6 6 7 x 1 0 II 1 3 ~ M1 0混合砂浆 ．， ，= 0 ． 1 7 MP a f = a = 1 ．2 7 MP a ， 即： < + 口 W1 ． =1 9 ．2 6 6 7 x 0 ． 1 7 + 2 x1 ． 2 7 xl O S x1 ．6 6 7 x l ： 3 ． 2 7 5 + 4 ． 2 3 4 = 7 ． 5 1 k N m 式中： 口为增强系数， 取 2 ． 0 。经计算， 该砖砌体补强 加固后承受水平荷载的作用是安全可靠的。 3 施工中应注意的问题 3 ． 1 原材料与配合比 选用国产4 2 ．5 R或 5 2 ．5 R普通硅酸盐水泥； 黄砂 6 4 为洁净中砂， 含泥量应符合规范要求 ； 碎石粒径应小 于 2 0 m m： 速凝剂应选用长期强度稳定的品种 ， 主要 成分为 P型白色粉末， 容重 1 ． 2 ， 比重 2 ． 9 ， p H = 1 0 - 1 1 或 T S 一 2型 ：减水剂选用木质素磺酸盐为主要成分 的暗褐色液体 N型， 比重 1 ．2 5 ， p H = 4 ．5 。采用界面粘 结剂可提高粘结力和耐热耐冻性能 ， 但粘结强度必须 与喷层细石混凝土相同， 采用拌合混凝土湿式喷射 ， 纤 维细石混凝土强度应在 C 2 5以上 。以下是 一组 可 供参考的配合 比， 即水泥： 砂： 细石= 1 ： 2 ： 1 ．5 ， 水灰 比 0 ．4 5 ． P型速凝剂掺量 1 0 ％， 减水剂掺量 1 ％～ 2 ％， 钢 纤维长度小于 2 0 m m ， 掺量 8 0 k g ／ m ， 先掺入聚丙烯 纤维 1 ． 0 ～ 1 ． 2 k g ／ m ． 1 0 钢筋采用 I 级钢。 3 ． 2 施工注意事项 ( 1 )对补强加固的砖砌体表面抹灰 ， 表面粉渣及 风化表层应彻底清除干净， 砂浆灰缝单边或双边应 剔进 1 0 ～ 1 5 ra m， 在砖墙裂缝处凿成宽约 1 0 c m、 深约 5 c m的 u形槽 ． 用高压风水混合喷射流充分洗净整 个墙面并充分润湿砌体 ． 为保证喷层与砖砌体 良好 粘结． 其粘结强度应大于素混凝土的抗拉强度。 ( 2 )喷射时应尽量使喷层表面平整光滑， 对超厚 部分以人工刮平， 再用 l ： 2水泥砂浆抹平。先喷射棱 角 、 墙柱及孔洞部位， 再 由下往上大面积喷射 ， 以避 免松散层形成而影响粘结 ， 又可减小回弹损失 ， 喷射 距离为 1 ～ 2 m， 应使料束分散和厚度均匀 ， 以园弧形 轨迹一圈压半圈地移动喷头 ， 尽量达到光滑平整， 喷 完抹平加强养护以防干裂收缩。 ( 3 ) 纤维细石混凝土喷射前应进行试验 ， 确定其 力学性能并验证是否符合设计要求 ， 如先用钢纤维 则应分散掺人细石混凝土中， 如选用聚丙烯纤维则 应充分搅拌均匀。 4 结语 喷射纤维细石混凝土作为既有砖砌体结构补强 加固的一种新方法 ， 通过修复翻新可提高其耐久性 和延长使用寿命 ， 特别是抗韧性 ， 有利于抗震和抗 风． 穿墙钢筋的设置加强 了砖砌体与喷层的整体性， 可节省大量投资而取得显著的经济效益。 参考文献 1 G B 2 0 0 0 3 — 2 0 0 1 砌体结构设计规范 2 G B 5 0 01 0 — 2 0 0 2 混 凝 土结 构设计 规 范 3 赵景海等编译．钢纤维混凝土设计与施 ．黑龙江科学 技 术 出版社 维普资讯