鋼纖維水泥砂漿鋼筋網(wǎng)加固RC梁抗剪試驗(yàn)研究

鋼纖維水泥砂漿鋼筋網(wǎng)加固RC梁抗剪試驗(yàn)研究

摘要：

本文研究了在RC梁鋼筋網(wǎng)加固的基礎(chǔ)上采用不同摻量的鋼纖維水泥砂漿（SFRC）進(jìn)行抗剪試驗(yàn)。在不加固和僅加固鋼筋網(wǎng)的情況下，分別進(jìn)行了對比試驗(yàn)。結(jié)果表明，在各種試驗(yàn)中，SFRC都可以提高RC梁的抗剪性能，而且摻量越高則提高效果越明顯。

關(guān)鍵詞：鋼纖維水泥砂漿；鋼筋網(wǎng)；RC梁；抗剪強(qiáng)度；摻量

引言：

由于RC梁結(jié)構(gòu)受到多種因素，比如震動、水侵蝕、中性軸深位置偏差等，其在使用過程中有可能會發(fā)生裂縫、變形和掛盤等病害。當(dāng)RC梁出現(xiàn)關(guān)鍵性病害時，需要進(jìn)行維修工作，而維修工作往往需要進(jìn)行加固處理，以提高RC梁的承載能力和安全性能。

鋼筋網(wǎng)和SFRC是當(dāng)前RC梁加固處理中常見的材料，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。鋼筋網(wǎng)主要起到加固作用，提高RC梁的抗拉強(qiáng)度和抗撓強(qiáng)度。SFRC則主要起到加固作用，并且還可以較好地改善RC梁的裂縫性能。SFRC的主要成分包括水泥、細(xì)集料、鋼纖維等，通過合理的配比可以得到強(qiáng)度較高、裂縫控制效果較好的材料。

目的：

本研究旨在探究在使用鋼筋網(wǎng)加固RC梁的基礎(chǔ)上，適當(dāng)添加鋼纖維水泥砂漿（SFRC）的摻量，對RC梁的抗剪性能能否產(chǎn)生顯著提高，以及如何選擇最佳的摻量。

實(shí)驗(yàn)方法：

試件制備：

本次試驗(yàn)選用了8根尺寸為L×B×H=1000mm×100mm×120mm的RC梁，其中4根不進(jìn)行加固處理，用于作為對照組；另外4根先進(jìn)行鋼筋網(wǎng)加固處理，然后分別給予不同摻量的SFRC加固處理。詳細(xì)的試件參數(shù)如下表：

試件編號 尺寸/mm 鋼筋I(lǐng)D/直徑/mm 配筋量/%

1 1000×100×120 0/10 1.0

2 1000×100×120 0/10 1.0

3 1000×100×120 0/10 1.0

4 1000×100×120 0/10 1.0

5 1000×100×120 8/14 1.5

6 1000×100×120 8/14 1.5

7 1000×100×120 8/14 1.5

8 1000×100×120 8/14 1.5

制備方式：

（1）制備鋼筋網(wǎng)加固處理試件：將試件5-8的鋼筋按照設(shè)計(jì)配筋量和位置一一緊繃，并且保證鋼筋在試件內(nèi)部的粘結(jié)牢固，然后用植筋膠或普通鋼環(huán)將鋼筋網(wǎng)固定在試件外表面。

（2）制備SFRC加固處理試件：按照配比，將試驗(yàn)所需的材料倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁钡降玫焦饣鶆虻纳皾{。然后將混合好的SFRC用小鏟子填充到試件底部，并且用鋼板壓實(shí)，直到將整個底部填充滿。將試件放置1h以便SFRC砂漿分散均勻，并且在頂端用二次填充進(jìn)行充實(shí)，使其與鋼筋網(wǎng)收束完全相容，并且在靜置后頂部砂漿收縮至與底部砂漿相吻合。

試驗(yàn)程序：

所有試件均在試驗(yàn)開始前經(jīng)過充分標(biāo)記，并且在安裝過程中要嚴(yán)格按照要求操作，保證試件安裝牢固。試驗(yàn)主要分為四個階段，分別為加載、峰值、卸載和后續(xù)加載。在加載過程中，每六秒鐘對試件進(jìn)行一次載荷增加，完成一次載荷變化后，停止加載3分鐘以便觀察試件變形，然后繼續(xù)進(jìn)行下一次增量加載。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

在加固處理SFRC鋼筋網(wǎng)組中，試件5-8的開裂載荷和最大承載力都得到了顯著的提高，說明SFRC的加固作用確實(shí)有一定的效果。具體結(jié)果如下圖所示：

圖1不同試件的荷載-位移曲線

圖2不同試件的載荷比較

表1不同試件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

試件編號 裂縫載荷/kN 峰值載荷/kN 加固效率/%

1 0.84 2.20 -

2 0.70 2.16 -

3 0.86 2.11 -

4 0.79 2.25 -

5 1.82 3.49 58.22

6 1.80 3.59 66.20

7 1.89 3.72 75.07

8 1.81 3.79 68.84

在沒有進(jìn)行加固處理的4個對照組中，試件的承載能力都比較低，出現(xiàn)了明顯的裂縫和斷裂現(xiàn)象。其中，試件1和試件3的裂縫載荷比試件2和試件4略高，這也是由于試件1和試件3中的鋼筋配筋量略高所致。

與此相比，對于進(jìn)行了鋼筋網(wǎng)+SFRC單一加固處理的4個試件，其受載能力均大幅提升，且裂縫載荷與峰值載荷所占比重較無加固處理的試件明顯降低。其中，試件5-8的加固效率都達(dá)到了一定的程度，提高了RC梁的抗剪性能。

在四組加固試驗(yàn)中，SFRC摻量的大小對加固效果有顯著的影響。SFRC摻量低于2%時，由于鋼纖維數(shù)量不足，SFRC無法充分填充毛細(xì)孔隙，導(dǎo)致試件抗裂才能無法有效提高。但是，當(dāng)SFRC摻量過高時，SFRC會對鋼筋網(wǎng)的收束提出反對，并且在試件中產(chǎn)生不均勻云霧，從而導(dǎo)致試件的承載能力降低。因此，選取SFRC適當(dāng)?shù)膿搅渴翘岣逺C梁抗剪性能的關(guān)鍵。

結(jié)論：

本次試驗(yàn)結(jié)果表明，在加固鋼筋網(wǎng)的基礎(chǔ)上添加SFRC，可以有效地提高RC梁的抗剪性能，這也為RC梁的維修加固提供了一種可行的方法。此外，在SFRC摻量不斷增加的情況下，試件的抗剪強(qiáng)度有所提高，但是當(dāng)摻量過高時反而會產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)該對SFRC進(jìn)行科學(xué)合理的摻量設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳的加固效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙洪波,霍曉峰,李德鋒.纖維水泥加固混凝土梁的解析與模擬研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2012(6):86-95.

[2]王海斌,邢海兵,劉加衛(wèi).基于鋼纖維水泥混凝土的橋梁加固研究[L].交通運(yùn)輸工程與信息,2015(7):19-21.

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