預(yù)填骨料-鋼筋鋼絲網(wǎng)加固素混凝土方柱受力性能研究

預(yù)填骨料-鋼筋鋼絲網(wǎng)復(fù)合加固素混凝土方柱受力性能研究學(xué)生姓名：李海軍導(dǎo)師姓名：陸小華報告日期：09.11.12報告提綱1選題內(nèi)容摘要————2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀———3擬要解決問題————4試驗主要內(nèi)容————5可行性分析—————

做什么？為什么？怎么做？意義何在？我的idea？1選題內(nèi)容摘要

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展成熟，對既有結(jié)構(gòu)物的檢測鑒定和維修加固改造已成為許多國家土木建筑業(yè)的投資與研發(fā)主體。混凝土是最大宗的建筑材料，混凝土結(jié)構(gòu)的加固自然是結(jié)構(gòu)加固的主要市場。例如：美國白宮科技辦公室將房屋耐久性問題列為1999年以后10大重點(diǎn)科技領(lǐng)域之一；美國勞工部預(yù)測，對結(jié)構(gòu)物的維修加固改造將是美國21世紀(jì)9個熱門行業(yè)之一。ASCE2003年底公布27.5％以上混凝土橋梁老化，1/3以上國道老化，2600個水壩（23％）不安全我國1995年統(tǒng)計在役60億平米城鎮(zhèn)民用建筑中，有30億平米需要加固，其中10億平米急需加固北京地區(qū)六七十年代建造的工業(yè)廠房屋面，至90年代初已被替換50％北京、天津中環(huán)路上眾多立交橋，在運(yùn)行十余年以后，因鋼筋銹蝕和混凝土凍蝕陸續(xù)進(jìn)行了大修或部分更新做什么？

在國內(nèi)預(yù)填骨料混凝土（Pre-placedAggregateConcrete）作為一種加固方法基本上處于空白，預(yù)填骨料混凝土除了特別適宜水下結(jié)構(gòu)加固外，對梁柱加固，尤其是柱的加固有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，可以靈活地根據(jù)需要作完全包裹、部分包裹乃至局部補(bǔ)強(qiáng)，并且由于砂漿是由砂漿泵灌入，現(xiàn)場基本沒有濕作業(yè)，可以保證粗骨料在有密集的鋼筋和狹窄空間處的填充。但現(xiàn)有的加固方法施工困難，且表面微裂縫較多，結(jié)構(gòu)耐久性較差。本研究項目擬引進(jìn)鋼絲網(wǎng)水泥改進(jìn)施工工藝和改善加固混凝土性質(zhì)，并通過系統(tǒng)性的實驗研究探索一整套預(yù)填骨料混凝土-鋼絲網(wǎng)水泥加固的設(shè)計理論和施工工藝，填補(bǔ)國內(nèi)空白，發(fā)展加固技術(shù)。

預(yù)填骨料混凝土高性能水泥砂漿關(guān)鍵詞鋼筋鋼絲網(wǎng)復(fù)合加固預(yù)先在模具內(nèi)將粗骨料填好，搗實，然后將水泥砂漿在一定壓力下灌注入粗骨料空隙內(nèi)而形成的一種特殊混凝土通過焊接鋼筋籠外包鋼絲網(wǎng)，形成基本骨架，鋼筋用以增加配筋率提高承載力，鋼絲網(wǎng)則充分發(fā)揮其配筋分散性和抗裂性好，耐久性強(qiáng)和延性好等優(yōu)點(diǎn)在基準(zhǔn)水泥砂漿中添加摻合料粉煤灰﹑硅灰，以及外加劑減水劑﹑膨脹劑等，充分提高水泥漿的流動性和強(qiáng)度充分利用混凝土，鋼筋，鋼絲網(wǎng)，高性能砂漿等材料性能對結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修加固，以提高結(jié)構(gòu)整體承載力和改善性能。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1937年，美國工程師在修復(fù)加利福尼亞州的圣菲（SantaFe）鐵路隧道工程期間，最早提出用預(yù)填骨料方法來生產(chǎn)混凝土。后來，這種在模板中鋪設(shè)級配骨料，并在骨料中灌漿制做混凝土的方法被證明是很有前途的。起初由于缺乏經(jīng)驗，PAC的用途僅限于修補(bǔ)橋梁和隧道里襯。經(jīng)過廣泛的試驗，美國農(nóng)墾局在胡佛（HooverDam）的溢洪道上回填了大面積的沖刷區(qū)，其工程量為34m（長）×10m（寬），深度達(dá)11m。1964年，美國科羅拉多州尼德蘭（Nederland）的巴克壩（BakerDam）迎水面的擴(kuò)建工程，在52m高的壩上重做面層，就要在壩的前面1.8m左右處錨固預(yù)制混凝土板，在冬季水庫的枯水期用粗骨料填滿1.8m的間隙，第二年春季的水庫豐水期，10d之內(nèi)連續(xù)泵送作業(yè)，把骨料管滿漿。多項工程實例證明此方法可用于大型的工程項目。1951年美國陸軍工兵部隊開始允許在渦輪機(jī)的蝸殼間和其他結(jié)構(gòu)中使用PAC。1954-1955年間在馬克基納克（Mackinac）大橋34個橋墩的施工中，使用了380000方PAC。1950年日本的工程公司購買了這種方法的使用權(quán)，建造了一些橋墩。到20世紀(jì)70年代，日本的本州-四國橋梁管理局進(jìn)行了廣泛的研究，在大型橋梁的施工中達(dá)到了定點(diǎn)。澳大利亞的雪山管理局在其水利電站工程中，用PAC填充了渦輪機(jī)的蝸殼和尾水管。在核反應(yīng)堆和X射線設(shè)備的周圍澆筑生物防護(hù)屏蔽，也廣泛使用了這種方法。為什么？相比之下，國內(nèi)預(yù)填骨料混凝土的應(yīng)用則相對落后許多，盡管已有以大連，廣東為主沿海城市的一些應(yīng)用實例，例如：中港一航局采用PAC建造船塢底板；虎門大橋野采用了沉井壓降混凝土施工技術(shù)；高州水庫石骨輸水廊道也應(yīng)用該方法施工；青霜船閘除險加固中應(yīng)用水下壓漿混凝土，此外還有很多樁基工程中挖孔灌注樁，道路工程也都PAC的施工方法和施工工藝?？偟膩碇v，預(yù)填骨料混凝土在歐﹑美﹑日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有系統(tǒng)的性的研究，獲得了較成熟的工藝，成為一種常規(guī)加固方法。像瑞士西卡（SIKA）集團(tuán)，德國巴斯夫（BASF）公司等都能成熟的配制和生產(chǎn)高性能無收縮的灌漿料。美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）也制定了一套完整的PAC制配和測試規(guī)范。而國內(nèi)預(yù)填骨料混凝土的應(yīng)用還處于較為初級階段，還沒有成熟的砂漿性能和配比的成果，大部分應(yīng)用PAC強(qiáng)度不超過C20。因此，僅砂漿配比，試驗方法和加固施工工藝等方面國內(nèi)就還有大量的工作需要做。3擬要解決問題3.1高性能砂漿的配制普通砂漿是由水，水泥，砂等材料按一定的比例攪拌形成的流態(tài)漿液。作為配制混凝土的一種膠結(jié)材料，一般砂漿必須具有所需的流動性，材料離析小，硬化后具有一定的強(qiáng)度及粘結(jié)能力等特性。而高性能砂漿在具備上述性能同時，還應(yīng)該有更高要求的性能：（1）在新鮮狀態(tài)下，應(yīng)具有良好的流動性和注入性，能夠在一定的壓力下完全充填粗骨料空隙，并具有一定的整體性和穩(wěn)定性；（2）砂漿在向粗骨料間填充時，材料離析要少，泌水率要低，水泥浮漿要少，而且膨脹適度；（3）凝結(jié)硬化后砂漿應(yīng)具有必要的抗壓強(qiáng)度和與粗骨料的粘結(jié)能力，而且具有足夠的耐久性和水密性。為了配制高性能砂漿，我們應(yīng)該首先明確改善砂漿性能的影響因素。例如：水灰比，砂灰比，活性礦物摻合料使用量，減水劑摻量，砂漿流動度，環(huán)境溫度，膨脹率，泌水量，強(qiáng)度，凝結(jié)時間等都是砂漿性能的控制因素。其中，我們要抓住主要因素（流動度，強(qiáng)度），合理控制其他因素。我的idea?參考相關(guān)文獻(xiàn)，可以通過添加外加劑（高效減水劑，膨脹劑等），摻合料（硅灰，粉煤灰）來改善其性能。那么設(shè)計出合理的配合比及試驗方案就成為了一項重要的工作。綜上所述，我們將配制滿足要求高性能砂漿作為一個重要的課題來完成。為了得到一套完整的砂漿配合比，我們在查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，做了大量的試驗研究（這部分工作已有師兄完成）。然而，就目前而言，我們尚存的問題還有很多，后續(xù)的工作量也很大，所以我們團(tuán)隊進(jìn)行細(xì)致的分工協(xié)作。

3.2加固工藝流程設(shè)計砂漿試驗灌注試驗強(qiáng)度試驗加固試驗4試驗主要內(nèi)容4.1試驗?zāi)康?/p>

通過預(yù)填骨料—鋼筋鋼絲網(wǎng)加固素混凝土方柱受力性能研究，探討鋼筋，鋼絲網(wǎng)及預(yù)填骨料混凝土之間共同工作機(jī)理（粘結(jié)，增強(qiáng)，承載力，延性，破壞過等），根據(jù)試驗結(jié)果分析討論，推導(dǎo)出加固后混凝土柱的極限承載力的經(jīng)驗公式，得出一個相對完善的加固施工工藝流程，總結(jié)出該加固方法的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景。怎么做？4.2試驗方案4.2.1試驗材料準(zhǔn)備

準(zhǔn)備材料：水泥，砂，石子，外加劑（減水劑，膨脹劑），摻合料（粉煤灰，硅灰)，鋼筋，鋼絲網(wǎng)，木模板（成套），500t壓力機(jī)，壓漿機(jī)，應(yīng)變片，千分表（位移計）各項材料具體參數(shù)：

水泥：早強(qiáng)水泥，強(qiáng)度等級42.5R；

砂：（細(xì)度模數(shù)Mx=1.7-1.8，最大粒徑不超過2.5mm，同時通過孔1.2mm的篩余量不應(yīng)超過5%）；

石子：碎石，粒徑范圍15mm-30mm；

減水劑：FDN—5高效減水劑；

膨脹劑：UEA-Y膨脹劑是硫鋁酸鈣