四結(jié)構(gòu)加固新概念

四結(jié)構(gòu)加固新概念第1頁/共122頁

1緒論1.1結(jié)構(gòu)加固現(xiàn)狀在我國，有2/3的大城市處于地震區(qū)，歷次地震都在不同程度上對建筑物造成損壞，風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)時有發(fā)生。而且，由于城市化進程的加速，人口和建筑物向密集化的方向發(fā)展，火災(zāi)發(fā)生的概率和造成的損失大大增加。此外，建國以來我國共完成各類工業(yè)建筑項目超過30多萬個，各類公用建筑建設(shè)項目超過60多萬個，城鎮(zhèn)住宅面積超過20億平方米，累計竣工的工業(yè)與民用建筑面積超過30億平方米，現(xiàn)有城鎮(zhèn)房屋面積超過50億平方米，其中60年代建成的接近50%，相當(dāng)多的建筑已經(jīng)進入中老年期，必須進行維修和加固[1]。對已修建好的各類房屋建筑、橋梁進行維修、保護和加固，保持其正常使用功能，延長其使用壽命，對我國而言，不但可以節(jié)約投資，而且能夠減少土地的征用，對緩解日益緊張的城市用地矛盾有著重要的意義。由此可見，建筑結(jié)構(gòu)加固越來越成為第2頁/共122頁建筑行業(yè)中一個重要的分支，因而對建筑結(jié)構(gòu)加固方法、材料與施工工藝的研究，已經(jīng)成為與國家建設(shè)、人民生活息息相關(guān)的一個重要課題，隨著社會財富的增加和人民生活水平的不斷提高，必須對其提出更多、更高的要求，必須對其進行深入的研究。在這方面，已有許多專家與學(xué)者做了很多卓有成效的工作，取得了許多工程實效。結(jié)構(gòu)加固作為結(jié)構(gòu)工程的一個分支學(xué)科，正方興未艾?；炷两Y(jié)構(gòu)加固補強的方法很多，直接加固法有加大截面法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外部粘鋼加固法等，其它加固方法還有增設(shè)支點加固法、托梁拔柱技術(shù)、增設(shè)支撐體系和剪力墻加固法等。下面是目前常用的幾種加固方法的介紹：第3頁/共122頁

1.1.1加大截面加固法加大截面加固法是在構(gòu)件外部外包混凝土，增大構(gòu)件截面面積和配筋量的—種加固方法，從而達到提高構(gòu)件承載能力的目的。在我國加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法，工藝簡單，適用面廣，可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。根據(jù)構(gòu)件的受力特點和加固要求不同，可選用單側(cè)加厚、雙側(cè)加厚、三面和四面外包等。在以加大混凝土截面為主的結(jié)構(gòu)中，為了保證后澆混凝土的正常工作，需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋；在以加配鋼筋為主的加固方法中，即增加鋼筋截面積，為保證加固鋼筋的正常工作，需按構(gòu)造要求澆灌混凝土保護層。外包材料一般以普通混凝土為主，當(dāng)外包層較薄、鋼筋較密時，可用細石混凝土，配筋除采用鋼筋外，也常用型鋼和鋼板。第4頁/共122頁加大截面法的技術(shù)特點是在設(shè)計構(gòu)造方面必須注意解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問題。加固結(jié)構(gòu)在受力過程中，結(jié)合面會出現(xiàn)拉壓彎剪等各種復(fù)雜應(yīng)力，其中主要是拉力和剪力。在彈性階段，結(jié)合面的剪應(yīng)力和法向拉應(yīng)力主要是靠結(jié)合面兩邊新舊混凝土的粘結(jié)強度承擔(dān)；開裂后至極限狀態(tài)，則主要是通過貫穿結(jié)合面的錨固鋼筋或錨固螺栓所產(chǎn)生的被動剪切摩擦力傳遞。但這種方法要求的現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護時間較長，對生產(chǎn)和生活有一定影響，而且構(gòu)件的截面增大后對結(jié)構(gòu)的外觀和房屋凈空也有一定影響。

1.1.2外包鋼加固法外包鋼加固法是以型鋼（一般為角鋼）外包于構(gòu)件四角（或兩角）以加強其受力性能的加固方法。在我國，外包鋼加固法也是一種使用面較廣的傳統(tǒng)加固方法。第5頁/共122頁外包鋼加固法分濕式和干式兩種情況。濕式外包鋼加固，外包型鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)，以使型鋼與原構(gòu)件能整體工作共同受力；干式外包鋼加固，原構(gòu)件與外包型鋼之間無任何粘結(jié)，有時雖填有水泥砂漿，但彼此只能單獨受力，承載力提高不如濕式外包鋼加固有效。外包鋼加固結(jié)構(gòu)，尤其是框架結(jié)構(gòu)，節(jié)點區(qū)受力最為復(fù)雜，構(gòu)造處理相當(dāng)困難。為保證力的有效傳遞，在加固區(qū)，框架柱的外包角鋼應(yīng)通長設(shè)置，中間不得斷開。下端，應(yīng)視柱根彎矩大小，伸到基礎(chǔ)頂面或錨固于基礎(chǔ)，中間應(yīng)穿過各層樓板，上端應(yīng)延伸至加固層的上層樓板（或屋面板）底面。該方法施工簡便，現(xiàn)場工作量較小，受力較為可靠。適用于在使用上不允許增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度地提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)，主要用于鋼筋混凝土柱、梁、桁架弦桿和腹桿的加固。第6頁/共122頁

1.1.3預(yù)應(yīng)力加固法預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或撐桿對結(jié)構(gòu)進行加固的方法，即通過施加預(yù)應(yīng)力使拉桿或撐桿受力，影響并改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，從而降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平并提高結(jié)構(gòu)的承載能力。特點是通過預(yù)應(yīng)力手段強迫后加拉桿或撐桿受力，改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，具有加固、卸載和改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果，后加拉桿或撐桿和原有結(jié)構(gòu)能夠較好地共同工作，結(jié)構(gòu)承載能力能夠得到較大的提高。預(yù)應(yīng)力加固按加固對象不同，分為預(yù)應(yīng)力拉桿加固和預(yù)應(yīng)力撐桿加固。預(yù)應(yīng)力拉桿加固主要用于一般的梁板結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和大偏心受壓結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力拉桿加固因加固目的和被加固結(jié)構(gòu)受力情況的不同又分為水平式（適用于正截面受彎承載力不足的加固）、下?lián)问剑ㄟm用于斜截面受剪承載力和正截面受彎承載力均不足的加固）以及混合式（正截面受彎承載力嚴重不足而斜截面受剪承載力略微不足的加固）等三種布置方式。預(yù)應(yīng)力撐桿加固主要用于軸心受壓及小偏心受壓柱的加第7頁/共122頁固，它根據(jù)柱受力情況不同，又分為雙側(cè)撐桿加固（適用于軸心受壓及小偏心受壓柱的加固）和單側(cè)撐桿的加固（適用于受壓筋不足或混凝土強度過低的彎矩不變號的大偏心受壓柱的加固）。預(yù)應(yīng)力加固適用于大跨度結(jié)構(gòu)以及采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固，但此法不宜用于處在高濕度環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)或混凝土收縮徐變較大的混凝土結(jié)構(gòu)的加固。

1.1.4增設(shè)支點加固法增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設(shè)支點后，減小了跨度，從而能較大幅度地提高承載能力，并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大第8頁/共122頁跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。增設(shè)支點加固法優(yōu)點是簡單可靠，缺點是使用空間會受到一定影響。按照增設(shè)的支承結(jié)構(gòu)的變形性能，增設(shè)支點法可分為剛性支點和彈性支點兩種情況。前者通過支承結(jié)構(gòu)的軸心受壓或軸心受拉作用將荷載直接傳給基礎(chǔ)和柱子等構(gòu)件，支承結(jié)構(gòu)的變形遠遠小于結(jié)構(gòu)的變形，可按照不動支點考慮，對結(jié)構(gòu)承載能力的提高程度較大；后者通過支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載，支承結(jié)構(gòu)的變形和結(jié)構(gòu)的變形屬同一數(shù)量級，只能按照彈性支點考慮，加固后結(jié)構(gòu)的承載能力提高幅度比前者小，但對使用空間的影響程度較低。第9頁/共122頁

1.1.5粘貼鋼板加固法粘鋼加固法是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，使其共同工作、整體受力，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。它實質(zhì)是一種體外配筋，提高原構(gòu)件的配筋量，從而相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。因此，采用此法加固對結(jié)構(gòu)膠的要求較高，結(jié)構(gòu)膠必須具有強度高、粘結(jié)力強、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數(shù)小的特點，并且具有一定彈性。粘鋼加固法要點是鋼板的錨固問題，即必須保證鋼板在拉斷之前不得發(fā)生脫膠等粘結(jié)破壞現(xiàn)象，要求鋼板在錨固區(qū)的粘結(jié)受剪承載力必須大于鋼板的受拉承載力。另外，采用此法加固對結(jié)構(gòu)膠的要求較高，結(jié)構(gòu)膠必須是強度高、粘結(jié)力強、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數(shù)小、具有一定彈性。第10頁/共122頁相對于傳統(tǒng)加固方法，粘鋼加固法更為簡單、快速，對結(jié)構(gòu)的外形、凈空等影響較小，其施工過程對生產(chǎn)和生活影響較小，因而在建筑領(lǐng)域和公路橋梁領(lǐng)域中都得到了普遍應(yīng)用。

1.1.6粘貼碳纖維材料加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)纖維增強塑料的應(yīng)用，是當(dāng)今世界各國正在積極探索的研究方向。纖維一般具有耐腐蝕、高強度、質(zhì)量輕和非磁性的特點，將纖維和基體組合形成的纖維增強復(fù)合材料能很好地繼承纖維的這些優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等高新領(lǐng)域。近年來，隨著科技的發(fā)展和產(chǎn)量的提高，纖維及其復(fù)合材料在土木工程中得到了越來越多的應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)物的修補和加固中[5]-[7]。第11頁/共122頁碳纖維增強塑料由于其高強度（2500Mpa～3550Mpa）、高彈性模量（150～440GPa）、高性能（耐熱、抗蝕）、輕重量（比重1.8g/cm3）、薄厚度（每層厚0.1～0.2mm，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸和結(jié)構(gòu)自重）等優(yōu)點，在結(jié)構(gòu)的修補和加固中得到越來越廣泛的應(yīng)用。碳纖維比重僅為鋼板的1/5,強度重量比是鋼板的3～5倍,擁有與鋼材相當(dāng)甚至更高的強度與剛度，而且具有鋼材所不能比擬的耐腐蝕性和可加工性。碳纖維的另外一個特點是平行纖維方向和垂直于纖維方向的性能相差很大，這個特性使得工程人員可以在產(chǎn)品真正需要的方向上增強剛度和強度。換而言之，它為設(shè)計加進了靈活性的要素。并且碳纖維增強塑料具有良好的耐腐蝕性，能在高腐蝕的環(huán)境中長期使用。另外，碳纖維增強塑料優(yōu)點還有很好的耐蠕變性、耐熱性（選擇合適的樹脂體系）、比鋼材高的疲勞強度等等。第12頁/共122頁但碳纖維（CFRP）有以下幾個弱點：彈性模量與強度比值低：碳纖維增強塑料的強度非常高，一般都達到2500MPa～3550MPa以上，而其彈性模量相對來說卻低得多，常用的一般只有230GPa左右，高彈性模量的也不過380～640GPa左右。要發(fā)揮較大的強度，碳纖維增強塑料需要相當(dāng)大的變形。環(huán)氧樹脂的耐火性與耐高溫性能差：一般的環(huán)氧樹脂在100攝氏度時力學(xué)性能會受到較大影響，只有特殊的環(huán)氧樹脂可以在200攝氏度的高溫下正常工作。延性不足：缺乏延性使得單絲的碳纖維達到極限強度后即斷裂，這樣高應(yīng)力區(qū)域的碳纖維絲會在低應(yīng)力區(qū)域的碳纖維絲完全發(fā)揮強度之前斷裂，所有的碳纖維絲無法同時發(fā)揮強度,構(gòu)件變形過大時會引起碳纖維的脆性斷裂,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的脆性破壞。對于需要較大變形或?qū)拐鹨蟊容^高的結(jié)構(gòu)來說，這一點是十分不利的。第13頁/共122頁環(huán)氧樹脂層傳遞的剪力有限：環(huán)氧樹脂的剪切強度一定，超過剪切強度后界面?zhèn)鬟f的剪應(yīng)力不再增大，而剪切變形不斷增長，呈現(xiàn)軟化現(xiàn)象。

1.2新型復(fù)合材料——高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。復(fù)合材料的組成材料雖然保持其相對獨立性，但復(fù)合材料的性能卻不是組成材料性能的簡單相加，而是有著重要的改進。復(fù)合材料既可以保持原材料的某些特點又能發(fā)揮組合后的新特征，它可以根據(jù)需要進行設(shè)計，從而最合理地達到使用要求的性能。由于復(fù)合材料各組成部分之間取長補短、協(xié)同作用，極大地彌補了單一材料的缺點，具有單一材料所不具有的新性能。隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展，在普通的水泥砂漿中摻入各種新型的添加劑，對普通水泥砂漿進行改性，形成高性能的復(fù)合砂漿，將其用于加固混凝土結(jié)構(gòu)已成為可能。第14頁/共122頁高性能復(fù)合砂漿，是在普通水泥砂漿中摻入聚丙烯纖維、鈣礬石型膨脹劑、減水劑、以及硅灰、粉煤灰等超細摻合料制作而成。高性能復(fù)合砂漿不僅具有很高的抗拉（3～5MPa）、抗壓(40MPa以上)強度，而且具有良好的黏結(jié)強度、韌性、延展性和較大的極限拉應(yīng)變。相對于普通水泥砂漿，高性能水泥復(fù)合砂漿固化前具有良好的保水性、流動性和工作度，硬化過程中收縮量小，硬化后抗壓強度及新老界面粘結(jié)強度較高。高性能復(fù)合砂漿與鋼筋網(wǎng)這兩種不同性質(zhì)的材料在加固中起著不同的作用，鋼筋網(wǎng)提高結(jié)構(gòu)的承載力，復(fù)合砂漿層起保護和錨固作用。高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)采用鋼筋網(wǎng)作為增強材料，分散性好，受力后裂縫間距小，產(chǎn)生的裂縫寬度小。第15頁/共122頁1.3國內(nèi)外發(fā)展歷史和研究應(yīng)用概況

國內(nèi)外用“鋼絲網(wǎng)水泥”修補結(jié)構(gòu)已有了較長時期的實踐，但這一方法僅用作裂縫控制，并沒有以此提高結(jié)構(gòu)的強度。Romualdi和Irons首次介紹了鋼絲網(wǎng)水泥在結(jié)構(gòu)修復(fù)中的適用性，當(dāng)時主要是用作液體畜擋結(jié)構(gòu)內(nèi)襯的維修，如池塘、下水道、坑道等等。鋼絲網(wǎng)水泥的韌性、抗裂性和對不規(guī)則外輪廊結(jié)構(gòu)表面處理的靈活性得到了印證。國內(nèi)為了解決排污管道腐蝕而造成滲漏甚至坍塌的問題，常將鋼絲網(wǎng)水泥用于管道內(nèi)襯維修，因為它與混凝土相比具有砂漿骨料粒徑小、耐久性好的特點。

1.3.1普通鋼絲網(wǎng)水泥加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件用鋼絲網(wǎng)水泥加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，最早可以追溯到上個世紀70年代的一些學(xué)者做的一些試驗與理論研究：第16頁/共122頁

Prakash(1988年)等人對鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件進行了軸向拉伸試驗，在可靠度理論的基礎(chǔ)上，對構(gòu)件軸向拉力大小推導(dǎo)了計算公式，結(jié)果顯示，極限荷載的最大值限制計算值與理論值吻合較好，極限荷載的最小值限制計算值比理論值一般要小，并建議采用極限荷載的最小值限制計算值作為鋼絲網(wǎng)水泥軸向拉伸強度的設(shè)計值、。

Walkus(1988年)做了鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件單軸拉伸的長期荷載試驗，并與短期荷載試驗的變形做了比較。試驗表明，鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件在長期拉伸荷載作用下，在彈性階段，砂漿的變形受到鋼絲網(wǎng)的限制，在彈塑性階段，徐變是裂縫寬度的主要控制因素，但裂縫的數(shù)量不發(fā)生變化、。第17頁/共122頁

Prakash(1991年)做了輕質(zhì)纖維鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的單軸拉伸試驗，主要是研究鋼絲網(wǎng)水泥的強度和變形。試驗結(jié)果表明，在單軸拉力作用下，輕質(zhì)纖維鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件應(yīng)力－應(yīng)變曲線呈三段折線段，出現(xiàn)第一條裂縫荷載、極限荷載的大小與鋼絲網(wǎng)層數(shù)和輕質(zhì)纖維的含量成正比，90%極限荷載時的應(yīng)變與鋼絲網(wǎng)層數(shù)和輕質(zhì)纖維的含量成正比、。

GSingh(1991年)等人總結(jié)了已有的幾種計算鋼絲網(wǎng)水泥拉伸裂縫寬度的方法，認為在鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)中，這些方法不是很準確，裂縫寬度不能作為主要控制標準，主要控制標準應(yīng)是鋼絲網(wǎng)的應(yīng)力。第18頁/共122頁試件的開裂荷載、裂縫的數(shù)量都有相應(yīng)增加，在鋼絲應(yīng)變相同的情況下裂縫寬度隨鋼絲網(wǎng)的增多而減小，采用的計算模式是Logan(1973年)等人做了鋼絲網(wǎng)水泥受彎構(gòu)件的試驗，試驗中測量了撓度、受建立在傳統(tǒng)的鋼筋混凝土計算模式上，認為鋼絲網(wǎng)水泥試件的極限荷載、裂縫間距和最壓區(qū)應(yīng)變、裂縫的數(shù)量和寬度以及極限荷載，試驗結(jié)果表明，隨著鋼絲網(wǎng)的增加，大裂縫寬度都能按普通混凝土構(gòu)件模式計算、。

Johnston(1974年)等人在平面變形假定基礎(chǔ)上，提出了用實際鋼絲網(wǎng)應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系來計算受彎構(gòu)件中鋼絲網(wǎng)應(yīng)力的方法，對于焊接鋼絲網(wǎng)水泥試件，實測承載力仍高于新方法計算值的10%~25%，而對于編織鋼絲網(wǎng)水泥試件，實測承載力則低于該方法的計算值、。第19頁/共122頁

Kaushik(1982年)等人做了鋼絲網(wǎng)水泥簡支梁和約束梁的試驗，研究鋼絲網(wǎng)水泥梁的延性、裂縫情況、彎矩以及約束梁鉸的轉(zhuǎn)動能力。試驗結(jié)果表明，在達到極限荷載時，約束梁的撓度是簡支梁的35%~40%，裂縫間距是簡支梁的75%~85%，跨中最大裂縫寬度比簡支梁少30%~40%。無論是哪一種梁，極限荷載時的裂縫寬度都隨鋼絲網(wǎng)網(wǎng)距的減小而減小。理論計算時，中和軸仍采用試算的方法，試驗結(jié)果比計算結(jié)果高10%~25%。在M.A.Mansur(1986、1988年)等人的研究當(dāng)中，鋼絲網(wǎng)水泥受彎構(gòu)件的厚度、跨度隨著鋼絲網(wǎng)層數(shù)的增多而增大，試驗結(jié)果表明，試件的彎矩－撓度曲線呈三段，即彈性、彈塑性和塑性階段。考慮到Logan的計算模式需要大量的試算得出中和軸位置，工作量太大，結(jié)合試驗的構(gòu)件塑性階段有一個較大的水平段，認為此時構(gòu)件產(chǎn)生了一個塑性鉸，認為鋼絲網(wǎng)水泥是理想的彈塑性材料，有不同的拉伸、抗壓強度和應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，進而提出了“剛－塑性”概念來計算試件彎矩，試驗結(jié)果比計算結(jié)果高11%~21%。第20頁/共122頁

Paramasivam(1988年)等人考慮在鋼絲網(wǎng)水泥試件中，把鋼絲網(wǎng)均勻分布在試件中是一件費勞動力的工作，他們把幾層鋼絲網(wǎng)疊在一起，放于接近于底面、頂面的位置或放于中部，對這些試件進行直接拉伸或簡支彎曲試驗，試件的極限強度、出現(xiàn)第一條裂縫時的荷載以及裂縫數(shù)目都有增加，并且在塑性理論的基礎(chǔ)上算出彎曲強度的極限值，試驗承載力高于此方法計算值25%左右，此方法不適合于計算配有箍筋的試件。在此基礎(chǔ)上，假定中和軸離試件頂面很近而認為試件全截面受拉，進而提出了一個簡化公式，該方法理論值比實際值高10%左右。

Prakash(1991年)等人研究了輕質(zhì)鋼絲網(wǎng)水泥的受彎試驗性能，通過試驗，研究了鋼絲網(wǎng)在開裂及極限荷載時的應(yīng)力，提出用“強度－密度”的概念來考慮不同強度和砂漿不同成分對試驗結(jié)果的影響，并考慮鋼絲網(wǎng)－水泥之間的關(guān)系，分別采用了三角形和矩形應(yīng)力分布形式求出極限荷載時鋼絲網(wǎng)的應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了計算應(yīng)力的公式。第21頁/共122頁

Tatsa(1991年)認為鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的受彎性能與普通混凝土結(jié)構(gòu)類似，采用極限狀態(tài)設(shè)計方法，分析了鋼絲網(wǎng)水泥的抗壓強度，在這個基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了各種形式板的截面正應(yīng)力和剪應(yīng)力公式，對梁的開裂荷載和撓度公式進行了理論推導(dǎo)，并考慮鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的一些特性，例如彈性模量的降低、收縮的影響、雙向鋼絲網(wǎng)的相互約束作用等等。

G.J.A1-Sulaimani(1991年)等人做了鋼絲網(wǎng)水泥箱梁的試驗，研究隨鋼絲網(wǎng)、剪跨比的變化，箱梁的裂縫、極限剪切荷載的變化情況。試驗結(jié)果表明，隨著鋼絲網(wǎng)的增加和剪跨比的降低，試件極限荷載有相應(yīng)提高，裂縫控制更好，在梁側(cè)面放置鋼絲網(wǎng)對試驗結(jié)果有相同的效果，當(dāng)剪跨比一定時，隨著鋼絲網(wǎng)的增加，裂縫的數(shù)量增加，寬度減小，并且延性隨之提高。第22頁/共122頁

SinghG(1992年)等人分析了幾種已有的計算鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的彎矩模式，認為由于鋼絲網(wǎng)和水泥之間存在滑移，使得鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的實際承載力高于建立在平截面假定模式上的計算值，在這些模式中，建立在鋼絲屈服強度上的計算模式最可靠、最簡單，建立在鋼絲極限強度上的計算模式和試驗結(jié)果最吻合。

M.K.E1Debs(1995年)等人研究了加入鋼絲網(wǎng)和聚合纖維的砂漿的彎曲性能，研究的參數(shù)有鋼絲網(wǎng)的尺寸、纖維的種類和含量，試驗結(jié)果表明，砂漿的極限彎曲強度和抗裂性能有明顯改善，并且隨著纖維的增加，開裂荷載的增加以及裂縫間距的減小有相同的趨勢，開裂荷載增加最大達到30%，裂縫間距和寬度的減小幅度最大達80%，而橫向鋼絲網(wǎng)的間距對裂縫控制無明顯影響，并且在受壓區(qū)布置鋼絲網(wǎng)片對構(gòu)件的性能無明顯影響。熊光晶(1997年)等人分析了幾位研究者的焊接與編織鋼絲網(wǎng)水泥試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)實測承載力與采用“平面變形假定”的計算結(jié)果比值偏高，對于受彎構(gòu)件提出了基于矩形應(yīng)力分布假設(shè)和鋼絲極限強度的彎曲承載力計算方法，該計算方法的計算值與實測承載力值比較接近，并認為鋼絲與砂漿間的粘結(jié)破壞導(dǎo)致實測彎曲承載力大于按平面假定理論的計算值。第23頁/共122頁特性完全相同，以鋼絲在Bennett[32](1985年)等人假定鋼絲在空氣中的彎曲疲勞特性與其在砂漿中的疲勞空氣中的疲勞特性為依據(jù)，按“彈性開裂截面”假定(即假定開裂截面上砂漿與鋼絲都處于彈性狀態(tài))來計算鋼絲應(yīng)力。

MahyuddinRamli(1988年)把截面為350mm×125mm×30mm的試件放到裝有海水的容器中進行彎曲疲勞試驗，試驗的參數(shù)有砂漿成分、鋼絲網(wǎng)含量、循環(huán)對稱比、加載頻率和海水含量，試驗中測量了荷載、變形、應(yīng)變和裂縫。根據(jù)試驗結(jié)果，他們認為浸泡在海水中的鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件疲勞壽命沒有明顯降低，鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件在海水中的疲勞性能主要和鋼絲疲勞性能、砂漿性能和保護層厚度以及加載頻率相關(guān)。第24頁/共122頁

G.Xiong(1994、1995年)考慮到鋼絲網(wǎng)水泥很多應(yīng)用于下水道或排水溝這種環(huán)境，研究了在酸性條件下鋼絲網(wǎng)水泥的彎曲疲勞性能。試件尺寸30mm×125mm×350mm，先將部分試件加載到開裂，然后將所有試件放到pH值為5.5的酸性環(huán)境中一年半至三年，再將試件經(jīng)受頻率為5Hz的疲勞荷載，在2×106次荷載后仍不壞的試件，進行靜載破壞試驗。疲勞試驗中，荷載的下限都為極限荷載的12.5％，荷載上限分別為極限荷載的60%、65%、70%、和80%，試驗結(jié)果表明，酸性環(huán)境的試件于普通環(huán)境的對比試件相比，P-S-N曲線沒有明顯的不同，經(jīng)受2×106次荷載后不壞的試件，靜載破壞后的極限荷載與對比試件也沒有明顯變化，說明受拉區(qū)的鋼絲以及受壓區(qū)的砂漿腐蝕程度很小。在計算裂縫寬度時，作者認為裂縫是砂漿與鋼絲的相對滑移產(chǎn)生，裂縫間鋼絲的伸長值就是裂縫寬度，在此基礎(chǔ)上給出了計算裂縫第25頁/共122頁的簡化公式；考慮到鋼絲網(wǎng)水泥的疲勞性能要優(yōu)于鋼絲單絲在一般條件下的疲勞性能，認為計算鋼絲網(wǎng)水泥疲勞時，用矩形應(yīng)力分別形式比較合理。熊光晶(1997年)提出了另一個定性分析力學(xué)模型，描述鋼絲網(wǎng)水泥彎曲疲勞構(gòu)件的鋼絲應(yīng)力峰值隨荷載循環(huán)次數(shù)的增加而降低，進而提出一種“矩形應(yīng)力分布法”計算鋼絲應(yīng)力，以鋼絲在空氣中的疲勞特性為依據(jù)設(shè)計鋼絲網(wǎng)水泥,基于矩形應(yīng)力分布假設(shè)的鋼絲應(yīng)力計算方法更為可靠、經(jīng)濟、簡單。熊光晶(1997年)考慮到當(dāng)焊接鋼絲網(wǎng)水泥彎曲疲勞試件中鋼絲的計算應(yīng)力水平與空氣中受拉鋼絲疲勞試件的應(yīng)力水平完全相同時，彎曲疲勞試件中鋼絲的疲勞壽命顯著高于空氣中受拉鋼絲的疲勞壽命，進而提出了用橫截面矩形應(yīng)力分布假定來計算鋼絲應(yīng)力，認為砂漿裂縫附近區(qū)域內(nèi)鋼絲峰值應(yīng)力隨荷載次數(shù)增加而降低，砂漿中鋼絲只在砂漿裂縫左右發(fā)生粘結(jié)破壞區(qū)域內(nèi)承受較高應(yīng)力，其破壞概率也就低于在空氣中的鋼絲。第26頁/共122頁熊光晶(1998、1999年)等人把鍍鋅焊接鋼絲網(wǎng)水泥試件持續(xù)受彎，使最外層鋼絲的計算應(yīng)力達到腐蝕狀態(tài)下的容許值，再放入一種快速模擬的海洋環(huán)境實驗系統(tǒng)中，分別承受荷載－腐蝕共同作用，再對這些試件進行彎曲疲勞－腐蝕試驗，給出了破壞概率－應(yīng)力水平－疲勞壽命（P-S-N）關(guān)系，指出鋼絲網(wǎng)水泥受彎構(gòu)件在滿足強度和構(gòu)造要求的前提下，裂縫寬度總小于防腐蝕要求的容許值，不必計算裂縫寬度。

A.N.Swamy(1985年)等人做了鋼絲網(wǎng)水泥板的蠕變試驗，把截面為450mm×100mm×20mm的試件分別加載到極限荷載的15%、30%和50%，加載時間為80~3645天，期間觀察和測量試件的變形、應(yīng)變和裂縫情況。試驗結(jié)果表明，鋼絲網(wǎng)可以有效的控制裂縫和在裂縫處的滑移，變形可以作為設(shè)計的控制因素。蠕變試驗結(jié)束后，卸載觀察試件變形的恢復(fù)情況，在一到兩周內(nèi)試件變形恢復(fù)結(jié)束，恢復(fù)約65%，第27頁/共122頁最后將試件進行破壞試驗，發(fā)現(xiàn)試件的強度并不比短期荷載試驗強度低，有的由于砂漿強度隨時間的提高，試件的強度甚至略有提高。

S.L.Lee(1989年)等人做了含有焊接鋼絲網(wǎng)的單向板的試驗，試件承受單向靜載和反復(fù)荷載，試驗中測量了試件的裂縫間距和裂縫寬度，結(jié)果表明鋼絲網(wǎng)對裂縫有較好的控制，他們認為為了更好地控制單向板的裂縫，橫向鋼絲網(wǎng)間距應(yīng)該在一定范圍內(nèi)，當(dāng)間距超過這個范圍，試件最大裂縫間距與普通混凝土板相當(dāng)；而鋼絲網(wǎng)直徑的大小與裂縫間距和裂縫寬度無明顯關(guān)系，反復(fù)荷載作用下的試件裂縫寬度明顯要大。認為鋼絲網(wǎng)與混凝土的滑移只存在于離裂縫很小的一段距離內(nèi)，利用理想的粘結(jié)－滑移關(guān)系，用一種“剛性”方法計算裂縫寬度，與試驗數(shù)據(jù)比較吻合。

第28頁/共122頁

I.A.Basunbul(1991年)等人研究了鋼絲網(wǎng)水泥夾心板的彎曲性能，研究的參數(shù)有鋼絲網(wǎng)層數(shù)、箍筋等，試驗結(jié)果表明，隨著鋼絲網(wǎng)層數(shù)的增多，試件的延性、極限荷載有相應(yīng)提高的趨勢，開裂前試件剛度的變化不明顯，開裂后試件剛度隨鋼絲網(wǎng)層數(shù)的增多而增大。試驗中觀察了裂縫情況和試件的破壞形式，并在普通混凝土板的基礎(chǔ)上算出了試件的極限彎矩。

M.A.Mansur(1991年)等人考慮到“剛性”方法計算過程比較復(fù)雜，需要大量的試算工作，對鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的裂縫寬度推導(dǎo)了簡單計算公式，分析的構(gòu)件形式有單向軸拉試件、單向板和梁，認為兩個裂縫間的界面粘結(jié)應(yīng)力不變，假定鋼絲網(wǎng)與混凝土的滑移在兩個裂縫間都存在，在中部有一個滑移零點，并考慮鋼絲網(wǎng)橫向鋼絲的約束，這種方法比用“剛性”方法計算要保守。第29頁/共122頁

M.A.Mansur(2000年)等人做了約束鋼絲網(wǎng)水泥板的沖切試驗，板四周部分受到約束。試驗的參數(shù)主要有板的約束程度、荷載的作用面積、砂漿強度、鋼絲網(wǎng)數(shù)量和板的厚度，試驗中測量了沖切荷載的大小，試驗結(jié)果表明，板周約束后，試件的強度和剛度有顯著提高，但是沖切的形狀和位置沒有什么變化，并考慮板周的約束作用推導(dǎo)了沖切強度公式，計算值與試驗值相差在15%以內(nèi)。

Masood(2003年)等人做了鋼絲網(wǎng)水泥板在不同的環(huán)境下的試驗，板用的水泥一種是普通水泥，另一種是加入20%的粉煤灰，試驗?zāi)M三種不同的環(huán)境，第一種是正常澆注與養(yǎng)護，第二種是正常澆注與放到鹽水里養(yǎng)護，第三種是澆注與養(yǎng)護都放入鹽水。第一種環(huán)境下，加了粉煤灰的試件極限荷載比普通試件要小10.8~11.8%，第二種環(huán)境下，加了粉煤灰的試件極限荷載比普通試件要大2.3~3.5%，第三種環(huán)境下，加了粉煤灰的試件極限荷載比普通試件要大2.2~3.7%。第30頁/共122頁試件參數(shù)相同情況下，后兩種環(huán)境與第一種相比，開裂荷載一般要小，幅度為6.2~28.9%，極限荷載都要小，幅度為2.2~32.5%。

Chien-HungLin(1998年)等人研究了采用鋼絲網(wǎng)作為抗剪箍筋的梁的受彎性能，試驗參數(shù)包括混凝土強度、剪跨比、縱向鋼筋以及鋼絲網(wǎng)的數(shù)量等等，結(jié)果表明，在相同條件下，采用鋼絲網(wǎng)作為抗剪箍筋的構(gòu)件和用普通鋼筋作為箍筋的構(gòu)件的彎曲承載力二者相當(dāng)，但前者抗剪強度比后者大，同時構(gòu)件的延性和對裂縫寬度的控制作用有明顯提高，在相同荷載作用下，裂縫寬度要小。

Hubaisy(2000年)等人對于鋼絲網(wǎng)水泥和混凝土組合板進行了試驗研究和理論分析，混凝土板長和寬的尺寸為500mm×1400mm，總厚度為75~85mm，對比試件直接澆注80mm厚。先把鋼絲網(wǎng)水泥薄層澆注好，澆注時部分試件植入抗剪銷釘，等鋼絲網(wǎng)水泥初凝后，開始澆注上部的混凝土梁，再養(yǎng)護28天進行簡支彎曲試驗。第31頁/共122頁試驗結(jié)果表明兩部分能較好地協(xié)同工作，與對比試件相比，組合結(jié)構(gòu)裂縫數(shù)目要多，裂縫寬度在相同荷載情況下要小，平均裂縫寬度減少約10.0~62.1%，相同荷載條件下跨中撓度減少約13.0~27.0%,開裂荷載提高幅度為26~60%，極限荷載提高幅度為7.0%~27.0%。

Hani(2004年)等人對于鋼絲網(wǎng)水泥和混凝土組合梁進行了試驗研究和理論分析，混凝土梁的尺寸為152mm×152mm×914mm，鋼絲網(wǎng)水泥的厚度為25.4mm。他們的做法是先把鋼絲網(wǎng)水泥薄層澆注好，再澆注時植入抗剪銷釘，銷釘?shù)男问接蠰型和鉤型，等鋼絲網(wǎng)水泥養(yǎng)護三天后開始澆注上部的混凝土梁，養(yǎng)護28天后進行簡支彎曲試驗，試驗的參數(shù)有鋼絲網(wǎng)種類(六邊形或正方形)、鋼絲網(wǎng)層數(shù)以及剪切銷釘?shù)念愋秃烷g距。試驗結(jié)果表明，沒有剪切銷釘?shù)脑嚰蓚€部分不能很好地協(xié)同工作，采用鉤型的剪切銷釘比L型的效果要好。與對比試件相比，組合結(jié)構(gòu)開裂荷載提高幅度為最大為81.7％，極限荷載提高幅度為50.0%~87.5%。第32頁/共122頁至破壞，ACI委員會發(fā)表的549[49]號文件中(1988年)，介紹了鋼絲網(wǎng)水泥的設(shè)計、建造和修復(fù)，對于鋼絲網(wǎng)水泥設(shè)計和修復(fù)的計算，鋼絲網(wǎng)應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系與普通鋼筋一樣取雙折線，在平截面假定的基礎(chǔ)上，算出每層鋼絲網(wǎng)的實際應(yīng)力，然后再按照普通鋼筋混凝土構(gòu)件計算鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件的承載力。

Andrews(1988年)等人首次在文獻中介紹了對混凝土梁用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)的研究，試件尺寸為100mm×200mm×2050mm，先將矩形截面簡支梁加載然后將破壞的混凝土去掉，用鋼絲網(wǎng)水泥或素混凝土修復(fù)，再加載至破壞。試驗結(jié)果表明，用鋼絲網(wǎng)水泥修復(fù)的試件，各種性能指標均比用混凝土修復(fù)的試件要好，第一條裂縫出現(xiàn)的荷載前者比后者高24~38%，相同荷載情況下，跨中撓度前者比后者減少10％，用鋼絲網(wǎng)水泥修復(fù)的試件，極限荷載與對比試件相比提高28~48%。第33頁/共122頁

Basaunbul(1990年)等人研究了有加載歷史梁的加固，先把試件分別加載到跨中撓度為10mm，15mm和計算破壞撓度值，然后用不同的方法修復(fù)，包括用鋼絲網(wǎng)水泥薄層、注膠、粘鋼板以及注膠和鋼絲網(wǎng)水泥兩種方法一起用，修復(fù)后在對試件進行加載。其中用鋼絲網(wǎng)水泥修復(fù)的試件開裂荷載增加不大，范圍為2.7%~19.8%,用注膠和鋼絲網(wǎng)水泥一起修復(fù)的試件開裂荷載增加最大達109%，前者使試件極限荷載提高幅度為15%~25%，后者提高幅度為15%左右，前者使試件的延性有所降低，后者修復(fù)破壞程度低的試件延性有提高，但修復(fù)破壞程度高的試件延性也略有降低，用這兩種方法修復(fù)的試件，裂縫數(shù)目都有增加，裂縫寬度和間距都有減小。

Sharma(1992年)等人對用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)矩形截面的連續(xù)梁做了試驗研究，試件尺寸為100mm×200mm×2000mm，先將8根試件加載至破壞，用鋼絲網(wǎng)水泥或素混凝土修復(fù)后再加載，試驗表明用鋼絲網(wǎng)水泥加固有很好的效果，試件的破壞形式與適筋鋼筋混凝土梁一樣屬于延性破壞。第34頁/共122頁與用混凝土修復(fù)的試件相比，用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)的試件，開裂荷載高34～100％，相同荷載情況下，跨中撓度小27%，極限承載力高8~50%。

Ong(1992年)等人的研究主要包括采用不同的錨固處理方法對混凝土梁用鋼絲網(wǎng)水泥加固和修復(fù)，錨固形式主要有兩種，用喜特力螺栓和植抗剪銷釘，并且在一些試件的界面采用了環(huán)氧樹脂膠。試驗結(jié)果表明，用間距為100mm的喜特力螺栓和環(huán)氧樹脂膠共同錨固的試件以及抗剪銷釘間距小于118mm的試件，在達到極限荷載后，界面沒有滑移和剝離，而采用其它錨固形式的試件在加載過程中界面逐漸出現(xiàn)裂縫并有剝離現(xiàn)象。加固試件與對比試件相比，開裂荷載提高程度為48.8%~88.1%，抗彎剛度比對比試件高50%左右，極限荷載比對比試件高15%~25%。加固試件極限荷載試驗值比理論值高25%~37%，裂縫間距減少了50%左右，裂縫寬度減小了25%。第35頁/共122頁

Paramasivam(1993年)的另一個試驗研究的是T型梁不同的破壞程度對加固效果的影響，分別把梁加載至破壞、理論極限荷載的90%和理論極限荷載值，然后卸載對試件用環(huán)氧樹脂膠灌縫處理，用鋼絲網(wǎng)水泥加固處理，采用了間距為200mm的L型鋼筋作為抗剪銷釘，養(yǎng)護后再對試件進行加載。加載過程中，原有的裂縫重新裂開，并出現(xiàn)了新的裂縫，但裂縫寬度有較大減小，只有對比試件的50%左右，對于加載至理論極限荷載的90%和理論極限荷載值的兩種試件的極限荷載沒有明顯提高，而試件加載至破壞的試件的極限荷載提高相對較大。在另一個研究中，P.Paramasivam(1994年)等人做了鋼絲網(wǎng)對于T型梁的加固試驗，植L型的鋼筋作為抗剪銷釘，試驗的參數(shù)有抗剪銷釘?shù)拈g距、不同的界面處理方法以及不同的鋼絲網(wǎng)層數(shù)。

第36頁/共122頁研究表明，對新老界面進行適當(dāng)?shù)奶幚砗?，用鋼絲網(wǎng)加固有很好的效果，加固試件開裂荷載是對比試件的1.25~1.37倍，平均裂縫寬度是對比試件的0.526~0.84倍，裂縫寬度比對比試件減小約25%，極限荷載比對比試件高15.8%~25.1%，極限荷載試驗值比理論值高18%~31%，并建議抗剪銷釘?shù)拈g距為200mm比較合適。

Hamoud(1994年)等人考慮到惡劣環(huán)境下對混凝土構(gòu)件的修復(fù)問題，做了混凝土修復(fù)梁的耐久性研究。試件尺寸為150mm×150mm×1250mm，將澆注好的試件鑿去受拉面的混凝土露出主筋，采用不同的方法修復(fù)，這些方法有素混凝土、普通砂漿和鋼絲網(wǎng)水泥。先將試件放到火爐中，在四個小時的時間里是溫度升高到80°C，持續(xù)此溫度兩小時后逐步降溫，四小時內(nèi)火爐溫度降到室溫，再保持兩小時，如此進行60次循環(huán)，最后將試件放到5%的NaCL溶液里進行鋼筋銹蝕觀測。經(jīng)過125~400天的試驗觀測，用鋼絲網(wǎng)水泥修復(fù)的試件耐久性比其它方法都好。第37頁/共122頁

Fahmy(1997年)等人做了有加載歷史的混凝土梁用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)研究，試件尺寸為150mm×200mm×1000mm，先將試件加載至極限荷載的85%和100%，然后卸載對試件加固修復(fù)，養(yǎng)護后再對試件加載，試驗參數(shù)包括不同鋼絲網(wǎng)類型、鋼絲網(wǎng)層數(shù)等，試驗中測量了試件的極限荷載、變形、延性比率以及吸能能力，延性比率定義為極限荷載時試件的最大變形和屈服時試件變形的比例，吸能能力定義為到破壞時荷載－撓度曲線與坐標軸圍成的面積。試驗結(jié)果表明，加固修復(fù)后試件的極限荷載有明顯提高，提高幅度分別為7.8~41.0%、6.5~30.2%，所有試件的在破壞時都已經(jīng)產(chǎn)生很大變形，說明都有很好的延性和吸能能力，延性提高幅度分別為6.14~25.4%、5.3~28.1%，吸能能力提高幅度分別為1.6~199.4%、54.5~145.5%。加固試件隨鋼絲網(wǎng)用量的增大，極限荷載吸能能力相應(yīng)提高，但延性相應(yīng)減小，隨著破壞程度的增大，極限荷載吸能能力相應(yīng)減小，但延性相應(yīng)提高。第38頁/共122頁

Paramasivam(1998年)等人對已有的鋼絲網(wǎng)加固文獻進行了回顧與分析，認為這種加固方法是可行的，加固后構(gòu)件的極限承載力、抗彎剛度、抵抗裂縫的能力都有很大程度的提高，并討論了鋼絲網(wǎng)水泥薄層與原構(gòu)件間的剪力傳遞，分析認為加固后構(gòu)件的開裂荷載、極限承載力、跨中撓度及鋼絲網(wǎng)水泥薄層與原構(gòu)件間的剪力大小都能在已有的混凝土構(gòu)件假定基礎(chǔ)上算出。并對用鋼絲網(wǎng)水泥加固的混凝土梁在循環(huán)荷載作用下的影響進行了研究，先將3根簡支梁加載到極限承載力的90%，使其預(yù)開裂，然后對梁加固。所有梁均采用間距為200mm的“L”型圓鋼抗剪錨固件固定網(wǎng)片，加固后使其承受單向周期正弦荷載，荷載最小值為理論靜載極限值的24%，最大值分別為理論靜載極限值的50%、70%和90%，梁經(jīng)歷150000次循環(huán)加載。在循環(huán)荷載上限分別為70%和90%的理論靜載極限荷載作用下的梁，分別在循環(huán)80000次和100次后即認為已破壞，而施加大小為50%理論靜載極限荷載的梁，其性能沒有不利影響。第39頁/共122頁

Mothana(2000年)等人研究了采用不同錨固形式對矩形截面混凝土構(gòu)件的加固和修復(fù)影響，采用的錨固形式有喜特力螺栓和植抗剪鋼筋，試件尺寸為150mm×250mm×2200mm。研究結(jié)果表明，在采用了必要的錨固措施后，構(gòu)件裂縫寬度與間距有明顯的減小，開裂彎距以及極限荷載提高都很大，加固試件開裂荷載是對比試件的1.11~1.88倍，平均裂縫間距比對比試件少13%~18%，平均裂縫寬度是對比試件的0.53~0.625倍，極限荷載比對比試件高32%~55%，極限荷載試驗值比理論值高25%~64%，跨中撓度的提高幅度不是很大。

Vidivelli(2004年)等人對有加載史的混凝土梁用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)做了研究，試件的截面尺寸為125mm×250mm×2200mm，共有三根試件，一根作為對比試件，一根在受拉面粘貼鋼絲網(wǎng)水泥，另一根采用三面U型加固形式。第40頁/共122頁對比試件先加載到計算極限荷載，然后卸載至零，如此反復(fù)四次，第四次將試件加載至破壞。其它兩根試件先加載至計算極限荷載，然后卸載至零，此時對試件進行加固修復(fù)，再將加固的試件加載至破壞，試驗結(jié)果表明，加固修復(fù)后試件的性能有所改善，其中極限荷載提高的幅度為16.7%、41.7%。曹雙寅(2000年)等人對鋼筋混凝土梁進行了斜截面抗剪加固研究，采用的方法有粘貼鋼板和鋼絲網(wǎng)，試件尺寸為200mm×300mm×1500mm，其中用鋼絲網(wǎng)加固的構(gòu)件，在梁兩側(cè)離支座50mm處，各粘貼250×250mm寬的鋼絲網(wǎng)水泥，試驗結(jié)果表明此方法效果明顯，抗剪承載力提高了44.5%左右，并且此方法與粘貼鋼板相比，對試件斜截面抗裂性能有很好的改善，且施工方便、質(zhì)量更容易控制。第41頁/共122頁

Nedwell(1994年)等人對鋼絲網(wǎng)加固混凝土短方柱進行了研究，試驗共有四根構(gòu)件，試件尺寸為155mm×155mm×1000mm，先將第一根構(gòu)件壓壞，得到構(gòu)件的極限承載力，用不同的加載方式使其它三根構(gòu)件達到接近破壞的狀態(tài)，然后卸載，分別采用1、2、3層鋼絲網(wǎng)對這三根構(gòu)件加固，再對加固后的構(gòu)件加載，結(jié)果表明，構(gòu)件的剛度和極限承載力都有明顯的提高，而且提高的幅度大小與加固鋼絲網(wǎng)層數(shù)增加趨勢一致，極限承載力提高幅度為22~37%。

Fahmy(1999年)等人做了有加載歷史的混凝土柱用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)研究，試件尺寸為100mm×100mm×1000mm，先將試件加載至極限荷載的67%、85%和100%，然后卸載對試件加固修復(fù)，鋼絲網(wǎng)水泥厚度為10mm，養(yǎng)護后再對試件加載，所有試件都是軸心受壓，試驗參數(shù)包括不同鋼絲網(wǎng)類型等，試驗中測量了試件的極限荷載、變形、延性比率以及吸能能力。試驗結(jié)果表明，加固修復(fù)后試件的極限荷載有明顯提高，提高幅度分別為47.2~89.5%、29.6~80.7%和46.8%，所有試件在破壞時都已經(jīng)產(chǎn)生很大變形，說明都有很好的延性和吸能能力，延性提高幅度分別為7.6~14.3%、12.4~22.9%和26.6%，吸能能力提高幅度分別為117.3~211.0%、108.7~202.7%和92.7%。第42頁/共122頁

Abdulah[(2003年)等人做了鋼絲網(wǎng)水泥加固混凝土柱的試驗，試件尺寸為120mm×120mm×1000mm，加固后混凝土柱的截面尺寸有兩種，一種是140mm×140mm的方柱，另一種是直徑200mm的圓柱，試驗時，保持柱子軸力不變，承受往復(fù)的水平荷載。試驗結(jié)果表明，加固試件都呈現(xiàn)出更好的延性，荷載－撓度曲線也表現(xiàn)更穩(wěn)定。柱子的破壞有三種，一種是鋼絲網(wǎng)水泥層在塑性鉸區(qū)域內(nèi)破壞，一種是鋼絲網(wǎng)水泥在柱子兩端被壓壞，最后一種是原柱子鋼筋破壞。

Fahmy(1997年)等人還做了有加載歷史的混凝土單向板用鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)研究，試件尺寸為250mm×80mm×1050mm。先將試件加載至極限荷載的85%和100%，然后卸載對試件加固修復(fù)，鋼絲網(wǎng)水泥厚度為25mm，加固方法有兩種，一種是只在受拉面加固，另一種是對受拉面和受壓面都加固，養(yǎng)護后再對試件加載。試驗結(jié)果表明，加固修復(fù)后試件的極限荷載有提高，不同加載歷史的試件提高幅度分別為11.6~32.5%、4.0~10.8%，所有試件在破壞時都已經(jīng)產(chǎn)生很大變形，說明都有很好的延性和吸能能力，延性提高幅度分別為5.06~16.3%、8.1~26.8%，吸能能力提高幅度分別為33.6~70.1%、23.4~47.7%。第43頁/共122頁1.3.2HPFL加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件近年來，隨著材料科學(xué)的進步和發(fā)展，高性能的水泥復(fù)合砂漿于上個世紀末問世，使得鋼絲網(wǎng)水泥加固修復(fù)結(jié)構(gòu)這一古老傳統(tǒng)的技術(shù)有了煥發(fā)新春的機遇和巨大的應(yīng)用潛力。聶建國(2005年)等人采用高強不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合物砂漿對鋼筋混凝土梁進行了抗彎加固的試驗研究，他們采用的是韓國的滲透性聚合物砂漿。試件尺寸為200mm×300mm×3200mm，加固試驗的方法有一次受力加固試驗、卸載的二次受力加固試驗和不卸載的二次受力加固試驗。試驗結(jié)果表明，高強不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合物砂漿用于抗彎加固，整體工作性能良好，對于一次受力加固的試件，屈服荷載提高約12.5%，極限荷載提高約23.5%。對于卸載的二次受力加固的試件，屈服荷載提高約13.0%，極限荷載提高約25.5%。對于不卸載的二次受力加固的試件，極限荷載提高約32.8%。在試驗中觀測到，采用高強不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合物砂漿對鋼筋混凝土梁進行抗彎加固，對梁的剛度作用明顯，對裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展都具有約束作用，推遲了被加固梁裂縫的發(fā)展。第44頁/共122頁聶建國(2005年)等人采用高強不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合物砂漿對鋼筋混凝土梁進行了抗剪加固的試驗研究，試件尺寸為200mm×300mm×3200mm，加固試驗的方法有一次受力加固試驗和不卸載的二次受力加固試驗。試驗結(jié)果表明，高強不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合物砂漿用于抗剪加固，整體工作性能良好，對于一次受力加固的試件，開裂荷載提高約61.9%，屈服荷載提高約64.0%~99.2%，極限荷載提高約39.7%~50.4%。對于不卸載的二次受力加固的試件，屈服荷載提高約47.20%~62.3%，極限荷載提高約28.8%~37.4%。在試驗中觀測到，采用高強不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合物砂漿對鋼筋混凝土梁進行抗剪加固，對梁的剪切剛度有一定程度的提高，加固后期作用體現(xiàn)更加明顯，對裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展都具有良好的約束作用。第45頁/共122頁

高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層加固混凝土結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)補強新技術(shù)，湖南大學(xué)成立了專門的研究小組，對該加固方法進行了一系列的研究，如高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層加固混凝土構(gòu)件一次受力[68-73]和二次受力性能研究[74-77]，鋼筋網(wǎng)水泥復(fù)合砂漿加固RC軸心、偏心受壓柱的試驗研究[78-80]。并先后承擔(dān)了教育部博士點基金課題和湖南省自然科學(xué)基金課題“鋼筋網(wǎng)水泥復(fù)合砂漿加固RC偏心受壓柱的性能研究”；湖南省建設(shè)廳科技項目“新型鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿薄層加固受彎構(gòu)件研究”；湖南省科技廳科技項目“高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層(HPFL)加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗剪承載力研究”；長沙市科技計劃重點項目“高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層(HPFL)加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”；中國工程建設(shè)標準化協(xié)會《高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》編制等一系列科研課題，并在眾多實際工程中成功應(yīng)用了這一技術(shù)。第46頁/共122頁1.4HPFL加固混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層（HPFL）加固混凝土結(jié)構(gòu)可廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如建筑物、構(gòu)筑物、橋梁、隧道、涵洞等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(如梁、板、柱、節(jié)點、拱、殼等)的加固修補，且具有下列優(yōu)點：

(1)延性相對較好：高性能復(fù)合砂漿中摻有聚丙烯纖維、鈣礬石型膨脹劑，具有較高的抗拉強度和較大的極限拉伸應(yīng)變；采用鋼筋網(wǎng)作為增強材料，分散性好，具有良好的韌性、延展性。用其在構(gòu)件的外表皮進行加固，受力后裂縫間距小,產(chǎn)生的裂縫寬度也小。

(2)防火、耐高溫性能較好：高性能復(fù)合砂漿是一種以無機材料為主的膠結(jié)材料。相對于有機結(jié)構(gòu)膠加固方法而言，HPFL具有較好的防火、耐高溫性能。第47頁/共122頁

高性能復(fù)合砂漿既是膠結(jié)材料，又是防護材料，許多情況下無須另做防護層。試驗表明，高性能復(fù)合砂漿在溫度達到600℃，其強度降低不大于30%。高溫下高性能復(fù)合砂漿能有效地保護鋼筋網(wǎng)，使其繼續(xù)承載。

(3)與原混凝土材料相容性較好高性能復(fù)合砂漿屬于無機材料，與混凝土材性十分接近，不會形成材質(zhì)不相容的隔離層。砂漿與原混凝土的毛細管能相互連通，水泥膠體能相互滲透，對界面產(chǎn)生自愈合效應(yīng)。與有機材料相比HPFL與被加固的混凝土基材之間具有更好的相容性、工作協(xié)調(diào)性、相互滲透性。

(4)無污染，抗老化及耐久性能好高性能復(fù)合砂漿的成分是以普通水泥為主的無機材料，使用中不會揮發(fā)出有害氣體污染室內(nèi)空氣；且與水泥混凝土一樣不易老化、風(fēng)化，耐久性好。第48頁/共122頁

(5)對結(jié)構(gòu)形狀和外觀影響較小高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層(HPFL)加固混凝土結(jié)構(gòu)，復(fù)合砂漿只是覆蓋在構(gòu)件外表面的一個薄層，該薄層一般只有25mm左右，基本不增加原結(jié)構(gòu)質(zhì)量及幾何尺寸。

(6)施工簡易，造價低廉：

HPFL施工操作簡單方便。只須對混凝土表面進行鑿毛處理，然后對表面進行清洗，植入剪切銷釘，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，涂刷界面劑，最后粉抹或噴射高性能復(fù)合砂漿即可。施工質(zhì)量容易保證，無須專業(yè)的施工隊伍。因此HPFL加固法具有更強的適用性，更易于推廣應(yīng)用。

HPFL的主要材料為普通的鋼材和水泥，加上少量添加劑，造價低廉。通常配網(wǎng)率下，其單位面積造價（直接費）僅為碳纖維加固的1/3—1/4。第49頁/共122頁

2材料高性能水泥復(fù)合砂漿是以硅酸鹽水泥和高性能混凝土摻合料為主要成分及外加劑和少量有機纖維，加水和砂（粒徑D≤2.5mm）拌合而成的一種具有良好工作度的砂漿，硬化養(yǎng)護至設(shè)計強度后，具有高強度、低收縮、高抗裂性、密實性好，并與原構(gòu)件混凝土表面有較高的粘結(jié)強度。它是一種不同于普通水泥砂漿的加固用特種砂漿，因此對它的組成材料都有一定的要求。

2.1原材料及其性能要求第50頁/共122頁

2.1.1水泥水泥的細度顯著影響加固砂漿的強度和截面劑的滲透性，故應(yīng)嚴格控制水泥的質(zhì)量。復(fù)合砂漿用的水泥應(yīng)采用強度等級不低于32.5級的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥；也可采用礦渣硅酸鹽水泥，但其強度等級不應(yīng)低于42.5級。水泥的性能和質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175、《快硬硅酸鹽水泥》GB199和《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥》GB1344的規(guī)定。水泥的細度宜小于380m2/kg；嚴禁使用過期水泥、受潮水泥，以及無出廠合格證和未經(jīng)進場檢驗合格的水泥。

2.1.2砂配制結(jié)構(gòu)加固用的高性能水泥復(fù)合砂漿，其細骨料應(yīng)選用潔凈的中砂，對于噴射砂漿，其細度模數(shù)不宜小于2.5；細骨料的質(zhì)量應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》JGJ52的規(guī)定。第51頁/共122頁

2.1.3水砂漿拌合用水應(yīng)采用飲用水或水質(zhì)符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63規(guī)定的天然潔凈水。

2.1.4鋼筋高性能水泥復(fù)合砂漿用的鋼筋應(yīng)優(yōu)先選用HRB335級熱軋帶肋鋼筋或HPB235級（Q235級）的熱軋鋼筋；當(dāng)有工程經(jīng)驗時，也可使用HRB400級或RRB400級的熱軋帶肋鋼筋；優(yōu)先選用HRB335級熱軋帶肋鋼筋或HPB235級（Q235級）的熱軋鋼筋是考慮到在使用荷載下鋼筋的應(yīng)力不可能太高，否則結(jié)構(gòu)的裂縫會過大，影響正常使用功能和耐久性。第52頁/共122頁鋼筋的質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499、《鋼筋混凝土用熱軋光園鋼筋》GB13013和《鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋》GB13014的規(guī)定；鋼筋的性能設(shè)計值應(yīng)按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范GB50010的規(guī)定采用；冷加工鋼筋焊接成網(wǎng)時，由于高溫退火的作用，鋼筋的強度設(shè)計值只能按HPB235級（Q235級）的熱軋鋼筋取用。鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑一般為2~8mm，但還應(yīng)視構(gòu)件的大小而定。當(dāng)構(gòu)件尺寸很大，加固后的承載力提高也要求較大時，應(yīng)力較大處的鋼筋網(wǎng)直徑可適當(dāng)加大。剪切銷釘應(yīng)盡量采用表面變形鋼筋，以增加其錨固抗拔能力?；炷两Y(jié)構(gòu)加固用的焊接材料，其型號和質(zhì)量應(yīng)符合下列要求：

2.1.4.1焊條型號應(yīng)與被焊接鋼材的性能相適應(yīng)；

2.1.4.2焊條的質(zhì)量符合現(xiàn)行國家標準《碳鋼焊條》GB5117和《低合金鋼焊條》GB5118的規(guī)定；第53頁/共122頁

2.1.4.3焊接工藝應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》JGJ18或《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》JGJ81的規(guī)定；

2.1.4.4焊縫連接的設(shè)計原則及計算指標應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017的規(guī)定。

2.2外加劑結(jié)構(gòu)加固用復(fù)合砂漿中，一般應(yīng)摻加礦物外加劑、膨脹劑、化學(xué)外加劑和纖維。復(fù)合砂漿用的外加劑可采用礦物外加劑、膨脹劑、化學(xué)外加劑、聚合物乳液和可用分散聚合物膠粉，其性能和品種應(yīng)符合下述要求。

2.2.1礦物外加劑復(fù)合砂漿用礦物外加劑應(yīng)符合《高強高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736的規(guī)定；可采用Ⅰ.Ⅱ級磨細礦渣、Ⅰ級磨細粉煤灰和硅灰。第54頁/共122頁

2.2.2膨脹劑膨脹劑應(yīng)符合《混凝土膨脹劑》JC476標準的規(guī)定；膨脹劑使用前應(yīng)進行限制膨脹率檢測，合格后方可使用。長期環(huán)境溫度為80℃以上的工程中不得使用含硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣一氧化鈣類膨脹劑。海水或有侵蝕性的工程中，不得使用含氧化鈣類膨脹劑。

2.2.3化學(xué)外加劑復(fù)合砂漿用化學(xué)外加劑應(yīng)符合《混凝土外加劑》GB8076的規(guī)定；可采用高效減水劑、引氣減水劑和緩凝高效減水劑。復(fù)合砂漿用聚合物乳液可采用聚醋酸-乙烯共聚乳液和聚丙烯酸酯乳液。可再分散聚合物膠粉可采用乙烯基類和丙烯酸類。第55頁/共122頁

2.3纖維復(fù)合砂漿用纖維一般采用聚合物纖維。聚合物纖維應(yīng)符合《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS38的規(guī)定。聚合物纖維的抗拉強度應(yīng)不低于300N/mm2；可選用聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維、聚酰胺纖維和改性聚脂纖維。加固用聚合物纖維的長度不宜太長，否則不易分散，影響拌和均勻性，宜用直徑為10~100，長度為4～20mm的細纖維。

2.4界面處理劑復(fù)合砂漿用界面處理劑，一般應(yīng)采用水泥基界面處理劑。采用的水泥為普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。界面處理劑按組成成分為兩種類別：

P類：由水泥，礦物外加劑、膨脹劑、填料和化學(xué)外加劑等組成的產(chǎn)品；

D類：含有聚合物乳液或可再分散聚合物膠粉的產(chǎn)品。對于有防火要求工程的加固，宜優(yōu)先采用P類界面處理劑。界面劑應(yīng)具有較好的滲透性和附著性，界面處理的物理力學(xué)性能應(yīng)符合表2.1的規(guī)定第56頁/共122頁

表2.1界面處理劑的物理力學(xué)性能項目粘結(jié)抗剪強度,MPa粘結(jié)拉伸強度,MPa7d28d未處理浸水處理熱處理凍融循環(huán)處理指標≥1.0≥1.6≥0.65≥0.55第57頁/共122頁為保證高性能水泥復(fù)合砂漿和原構(gòu)件的可靠粘結(jié)，應(yīng)在界面劑涂刷后初凝之前壓抹復(fù)合砂漿。

2.5高性能水泥復(fù)合砂漿的配置結(jié)構(gòu)加固用的復(fù)合砂漿砂漿，其強度等級應(yīng)比原結(jié)構(gòu)構(gòu)件提高二級，且不得低于M30級，因此其水膠比一般應(yīng)不大于0.4。為了改善砂漿的工作性能和與原構(gòu)件之間的滲透性，一般應(yīng)在砂漿中摻入一些超細粉料。摻入磨細礦渣和磨細粉煤灰時，摻量不宜大于20﹪；摻入硅灰時，摻量不宜大于10﹪。為了改善復(fù)合砂漿的抗裂性能和提高極限拉伸應(yīng)變，一般在砂漿中摻入一些短細的聚合物纖維，如聚丙烯纖維。摻入聚合物纖維體積率不應(yīng)小于0.16﹪。第58頁/共122頁為了防止復(fù)合砂漿產(chǎn)生過大的收縮而與原構(gòu)件之間產(chǎn)生滑移粘結(jié)破壞，宜摻入膨脹劑；砂漿的7d浸水膨脹率應(yīng)大于0.02﹪；28d的膨脹率應(yīng)不大于0.04﹪?，F(xiàn)在有公司將各種外加劑和纖維預(yù)先拌制好作為成品添加料，使用時與水和水泥按比例拌和均勻即可使用，比較方便。

2.6高性能復(fù)合砂漿的物理性能高性能水泥復(fù)合砂漿一般用硅酸鹽水泥和高性能混凝土摻合料為主要成分及外加劑和少量有機纖維，加水和砂（粒徑D≤2.5mm）拌合而成，有特殊用途時也可用短的碳纖維或鋼纖維，此時砂漿的物理力學(xué)性能應(yīng)通過試驗確定。對于底部單面加固的樓板，因為施工是仰面抹砂漿，砂漿在重力作用下易垂落形成局部空鼓脫離，為保證施工質(zhì)量，可采用粘結(jié)強度較好的復(fù)合砂漿。第59頁/共122頁

2.7材料性能試驗研究

2.7.1砂漿材性試驗復(fù)合砂漿的組成為：32.5、42.5普通硅酸鹽水泥，0.25mm篩孔過篩的中砂，以及（高濃）共聚羧酸改性外加劑，或由聚丙烯纖維、鈣礬石型膨脹劑、硅灰及粉煤灰等超細摻合料組成的外加粉劑。所用界面劑由A、B兩組份構(gòu)成（簡稱AB組份界面劑），A組份為樹脂系列減水劑，為水劑；B組份為水泥基復(fù)合的含18%的硅灰、粉煤灰等超細摻合料組成的無機界面粉劑。其配合比及材料參數(shù)見表2.2。拌和后測砂漿拌和物的稠度值、密度和分層度，見表2.3。采用機械攪拌，將復(fù)合砂漿拌和物一次倒?jié)M邊長為70.7mm的三聯(lián)立方試模和頸部尺寸為25.4mm×25.4mm的8字型試模各兩組，每組各6個試塊，兩類試塊均留有表2.2復(fù)合砂漿及AB組份界面劑的配合比第60頁/共122頁名稱水泥標號添加劑名稱水泥:沙:水:添加劑水灰比

砂漿

１３２.５－1:2:0.4:0０.４２３２.５聚羧酸改性劑1:2:0.4:0:0.04０.４３４２.５－1:2:0.4:0０.４４４２.５聚羧酸改性劑1:2:0.4:0:0.04０.４５４２.５－1.00：1.5：0.44：0０.４４６４２.５外加粉劑1.00：1.5：0.44：0.16０.４４AB組份界面劑A組份：B組份：水(A組份+水)：B組份1.00：33.30：9.00≤0.30第61頁/共122頁相同配比和相同規(guī)格的普通水泥砂漿對比試塊各一組，標準養(yǎng)護28天，在萬能壓力機上測立方塊的抗壓強度，在砂漿拉伸試驗機上測8字形試塊的抗拉強度，見圖2.1。試驗結(jié)果見表2.3。a)示意圖b)實物圖圖2.18字形測試模圖表2.3復(fù)合砂漿與同條件普通水泥砂漿的試驗結(jié)果對比表第62頁/共122頁砂漿種類稠度(mm)密度（g·cm-2分層度(mm)抗壓強度(MPa)對比值抗拉強度(MPa)對比值１６８１.９３１５２１.６１.０１.３０１.０２７６１.９５１０２９.６１.３７１.６１.２３３８０２.０４１３２２.７１.０１.９１.０４９０２.０３８３２.４１.４３２.３１１.２２５７２１.９８１４１９.０７１.０３.７１１.０６７５１.９９８４９.４７２.５９５.０２１.３５第63頁/共122頁在表2.2中，加添加劑的砂漿比普通砂漿的稠度大，可知添加劑起潤滑作用，增加砂漿流動性。砂漿分層度比普通砂漿小，可知添加劑有抗分離作用，保水性好。密度兩者相差不大，可見添加劑無引氣作用，拌和物含氣量小。加添加劑的砂漿比普通砂漿界面粘結(jié)強度要高，可見添加劑能使砂漿有較好的界面粘結(jié)性能。采用規(guī)格為100mm×100mm×520mm的棱柱型試模成型設(shè)計標號為C25及C40混凝土棱柱形試件各4組，每組為3根，編號分別為AⅠ~AⅣ、BⅠ~BⅣ，作為被加固的RC構(gòu)件的模擬試件，標準養(yǎng)護28天后先將編號為AⅠ~AⅢ及BⅠ~BⅢ共6組棱柱試件作第一次折斷，斷開為大致相等的兩段，再由劈拉試驗設(shè)備將兩段靠斷面的一端截掉少許，以保證兩余段重新就位于原試模后，中間留有長約為8cm的空段。

第64頁/共122頁放入試模前將兩斷面輕鑿，且用鋼絲刷和壓力水去掉浮松層，待斷面處風(fēng)干至顏色變成深灰色時將每根試件的兩余段重新置入各自的原模中并緊靠各自的端板，在斷面處用毛刷用力涂刷已調(diào)成糊狀的界面劑，涂刷厚度約1.2mm，稍微干燥后在中部空缺處填澆上述復(fù)合砂漿，其中編號為AⅠ、BⅠ組的試件刷AB組份界面劑，AⅡ、BⅡ組刷聚合物界面劑（它是普通水泥砂漿中摻3%聚合乳液組成的界面劑），AⅢ、BⅢ組不刷任何界面劑，AⅣ、BⅣ組作為伴隨試件不作任何處理。棱柱試件彎拉試驗裝置見圖2.2，由砂漿和界面劑組成的連接段應(yīng)位于純彎段內(nèi)，在量程為2噸并配有可調(diào)式第65頁/共122頁抗彎試驗夾具的萬能壓力機上加載。試驗結(jié)果見表2.3。圖2.2粘結(jié)面彎拉試驗第66頁/共122頁先準備規(guī)格為40mm×40mm×160mm、抗壓強度在425N/mm2以上的水泥膠砂試條共4組，（每組6套，每套3條），各組編號分別為CⅠ~CⅣ，將每套的三條試塊并列平放于平整的底板上，將位于兩邊的試條的內(nèi)側(cè)及位于中間試條的兩側(cè)鑿毛、沖刷干凈并風(fēng)干至顏色變成深灰色時，將編號為CⅠ~CⅡ的試條在其毛面涂刷AB組份界面劑（CⅢ組涂刷聚合物界面劑，CⅣ組不刷界面劑）。用油灰刀在各毛面上抹上厚約為1cm的上述復(fù)合砂漿，在底板將每組并列放置的三試條輕輕擠壓至試條間仍留有厚度為5~6mm的砂漿為止，刮去多余的砂漿，標準養(yǎng)護28天。粘結(jié)面剪切試驗裝置見圖2.3。加載前將三聯(lián)試件豎立在量程為2噸的萬能壓力機的下壓板上，并將一塊40mm×40mm大小的試模端板置于中間試條的上端，將另兩塊端板置于兩邊試條的下端，試驗裝置見圖2.3，試驗結(jié)果見表2.4。第67頁/共122頁圖2.3粘結(jié)面剪切試驗第68頁/共122頁從試驗結(jié)果及觀察到的試驗現(xiàn)象可知，加添加劑的砂漿抗壓強度和抗拉強度比同條件的普通水泥砂漿高得多，這一點在外加粉劑的砂漿中尤為明顯，抗壓強度和抗拉強度分別為同條件的普通水泥砂漿的2.59倍和1.35倍，而且韌性好、抗裂性能好，與骨料的粘結(jié)性能好。拉、壓試驗過程中可觀察到明顯的塑性變形，縱橫向變形都比較大，破壞部位有纖維拉扯著，與同條件的普通水泥砂漿對比試件的脆性拉斷和松散的壓碎狀相比，顯示出了明顯的延性破壞特征。這可從砂漿外加成份的改性機理進行分析：

2.7.1.1．聚丙烯纖維對砂漿性能的影響。聚丙烯纖維是一種新型的砂漿或混凝土增強纖維，其特點是：直徑?。?0μm~100μm）、數(shù)量多、易分散，彈性模量較低（3.5GPa~3.8GPa，只有砂漿的50%左右），它具有不銹蝕、耐酸減性能好的特點。聚丙烯纖維不僅能抑制砂漿因失水、溫差、自干燥等作用引起的原生裂縫的引發(fā)，在受力過程中，還能抑制裂縫的發(fā)生與擴展。第69頁/共122頁

2.7.1.2．鈣礬石型膨脹劑的影響：由于膨脹劑的膨脹效應(yīng)抵消了水泥水化硬化過程中的干縮，從而使內(nèi)部結(jié)構(gòu)較密實，大大改善了砂漿的防滲性和抗裂性。

2.7.1.3．硅灰和粉煤灰的影響：硅灰是冶煉硅鐵或金屬硅時，通過電集塵裝置從煙氣中收集到的一種煙灰，故硅灰的粒徑非常小，粒徑在0.1μm左右，顆粒為球形，呈氣溶狀態(tài)。由于粉煤灰顆粒細，經(jīng)攪拌，易和水泥顆粒均勻分布，使砂漿稠度、流動性、和易性得到顯著改善。硅灰、超細粉煤灰雙摻有效地發(fā)揮了兩者的填充效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)，以及兩者相互補充的作用。粉煤灰、硅灰、水泥三種材料的平均粒徑分別處于三個不同的數(shù)量級，因而更加優(yōu)化了微集料的級配，致密了結(jié)構(gòu)。對于受壓、受彎、受剪、受扭構(gòu)件的加固，在混凝土本體與加固層共同受力的過程中，其粘結(jié)面的抗拉強度及抗剪強度起著極其重要的作用，這些參數(shù)直接反應(yīng)了粘結(jié)性能的好壞，而粘結(jié)性能是保證整體共同承力的關(guān)鍵所在。第70頁/共122頁試驗中發(fā)現(xiàn)，無論采用何種界面劑，破壞面總是位于緊靠粘結(jié)面的部位，而不是穿過混凝土本體。由表2.3可知，界面的彎拉粘結(jié)強度均低于伴隨試件即混凝土本體的彎拉強度，對于粘界面的抗剪強度也有類似的結(jié)論。但界面粘結(jié)強度因界面劑的不同而不同。在本研究中，AB組份界面劑的粘結(jié)強度最高，聚合物界面劑粘結(jié)強度較低，不使用界面劑試件粘結(jié)強度最低。從表2.3的彎拉強度平均值還可發(fā)現(xiàn)，使用AB組份界面劑時，強度等級C40的試件的彎拉強度比C25的高，而當(dāng)使用聚合物界面劑時強度等級C40的試件的彎拉強度比C25的反而略低，這說明除了試驗中所包含的誤差，也表明提高混凝土本體強度等級，對提高后兩種情況的粘結(jié)面彎拉強度，效果并不明顯。這說明粘結(jié)性能在很大程度上取決于界面狀況和界面劑的性能。第71頁/共122頁棱柱試件混凝土的自然斷開面，有突出的骨料和水泥石凹坑(圖2.4a)，增加了粘結(jié)接觸面積。從試驗過程中發(fā)現(xiàn)，對于有連接砂漿的試件，無論是彎拉試驗還是剪切試驗，盡管均是從緊靠粘結(jié)面的部位破壞，但當(dāng)觀察其破壞斷面會發(fā)現(xiàn)有明顯不同，圖2.4b)為使用AB組份界面劑的彎拉試件，可看到在原粘結(jié)面露出的粗骨料許多被拉斷，圖2.4c)為使用聚合物界面劑的試件，被拉斷的粗骨料很少，而且仍可看到大范圍的刷有界面劑的原界面，圖2.4d)為未刷任何界面劑的試件，破壞面上可看到突出的粗骨料和凹坑，破壞面與原始斷面十分相近。第72頁/共122頁

a)原自然斷面