專利名稱：一種高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法
一種高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)抗震與加固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于墻厚大于240_ 的磚砌體結(jié)構(gòu)的高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法。
背景技術(shù)：
目前，常用的砌體結(jié)構(gòu)抗震加固方法是增設(shè)混凝土扶壁柱。這種方法施工工藝和方法比較復(fù)雜，加固后抗震性能提高幅度有限，且在原建筑物外側(cè)增設(shè)扶壁柱，嚴重影響原建筑物的外觀，并顯得過于笨重，另外，當墻體較厚時，也會造成開槽和穿筋的施工難度加大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，該方法的具體施工步驟如下
步驟一，在縱橫墻交接處的墻體表面沿縱向和橫向分別延伸二分之一磚長，確定預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的尺寸范圍；
步驟二，在確定預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的尺寸范圍內(nèi)去除深度為四分之一到二分之一磚長的磚砌體墻，于磚砌體墻上開挖出預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的空間；
步驟三，在預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的空間外圍支模板；
步驟四，澆注高延性纖維混凝土，經(jīng)養(yǎng)護后拆除模板，最終澆注的高延性纖維混凝土與墻體結(jié)構(gòu)形成一體。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水， 其中，按質(zhì)量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
優(yōu)選的，上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；粉煤灰為I級粉煤灰；硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;砂的最大粒徑為I. 26mm ；PVA 纖維的長度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa 以上。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土中添加有減水率為30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80 %的水攪拌均勻；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20 %的水攪拌均勻即得高延性纖維混凝土。
本發(fā)明采用高延性纖維混凝土嵌入普通磚砌體墻增設(shè)構(gòu)造柱對磚砌體墻進行加固，充分利用高延性纖維混凝土的較高強度和韌性及其與磚砌體之間良好的粘結(jié)性增加墻體的整體性能和變形能力，從而提高磚砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的特點
(I)本發(fā)明采用的高延性纖維混凝土抗壓強度可達到60MPa以上，極限拉應(yīng)變可達普通混凝土的100倍以上，具有類似鋼材的塑性變形能力，與磚砌體之間有良好的粘結(jié)性能，是一種具有高強度、高延性、高耐久性和高耐損傷能力的生態(tài)建筑材料。利用其力學(xué)性能優(yōu)勢可顯著提高墻體的整體性與抗震性能，減少甚至免去強震后修復(fù)的工作。
(2)本方法在原磚砌體墻上進行嵌入式增設(shè)構(gòu)造柱加固，不會影響建筑物外觀。
以下結(jié)合附圖
和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖I是實施例I中對磚砌體墻增設(shè)高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的結(jié)構(gòu)示意圖2是實施例2中對磚砌體墻增設(shè)高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的結(jié)構(gòu)示意圖中各代碼表示1-磚砌體墻、2-高延性纖維混凝土。
具體實施方式
本發(fā)明的嵌入式構(gòu)造柱指的是在待加固磚砌體結(jié)構(gòu)縱橫墻交接處開挖部分原墻體并填入高延性纖維混凝土后形成的結(jié)構(gòu)。
以下是發(fā)明人提供的實施例，以對本發(fā)明作詳細解釋說明。
實施例I :
遵循本發(fā)明的技術(shù)方案，如圖I所示,本實施例為六層磚混結(jié)構(gòu)辦公樓,磚砌體墻厚度為370mm，在房屋中部的縱橫墻交接處增設(shè)構(gòu)造柱。在縱橫墻交接處的墻體表面沿縱向和橫向分別延伸二分之一磚長即120mm，確定預(yù)增設(shè)構(gòu)造柱的尺寸范圍，如圖I所示，然后切割去除構(gòu)造柱處原建筑物表面砂衆(zhòng)和60mm厚的磚砌體墻I,最后在墻體外側(cè)支模,模板與原墻面齊平，并澆注高延性纖維混凝土 2經(jīng)養(yǎng)護2-3天后拆模，最終所澆注的高延性纖維混凝土與原墻結(jié)構(gòu)形成一體。
該實施例的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維、減水劑和水，其中，按質(zhì)量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂7jC =1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維(聚乙烯醇纖維)的體積摻量為I. 5% ;減水劑的添加量為粉煤灰和水泥總量的O. 8%。其中砂的最大粒徑為I. 26mm ； PVA纖維的長度為6 12mm，直徑為26 μ m以上，抗拉強度為1200MPa以上，彈性模量為 30GPa以上；水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；粉煤灰為I級粉煤灰；硅灰為燒失量為5%、二氧化硅含量為88%、比表面積為18000m2/kg的硅灰；砂的最大粒徑為I. 26mm ;PVA纖維為上海羅洋科技有限公司生產(chǎn)的PA600纖維，其長度為8mm、直徑為26 μ m、抗拉強度為1200MPa、 彈性模量為30GPa，并且該實施例的高延性纖維混凝土中添加有江蘇博特新材料有限公司的PCA' I聚羧酸高性能減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、水泥和硅灰總質(zhì)量的O. 8%。
其中的高延性纖維混凝土的攪拌方法為首先將水泥、粉煤灰、硅灰和砂倒入強制式攪拌機中干拌2 3分鐘；再加入減水劑和80%的水；然后加入PVA纖維再攪拌2分鐘后加入剩余20 %的水，攪拌I 2分鐘。
以下是發(fā)明人提供的關(guān)于本實施例的高延性纖維混凝土的力學(xué)性能試驗及其結(jié)果O
(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的標準試模制作立方體試塊，按標準養(yǎng)護方法養(yǎng)護60天，進行立方體抗壓強度試驗。試驗結(jié)果表明高延性纖維混凝土試塊抗壓強度平均值為65MPa，試塊達到峰值荷載后卸載再進行第二次加載，殘余抗壓強度可達到峰值荷載的80%，試塊破壞過程具有明顯抗壓韌性。
(2)采用40mmX40mmX 160mm的標準試模制作棱柱體抗彎試件，按標準養(yǎng)護方法養(yǎng)護60天，進行抗彎性能試驗。試驗結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件的初裂強度為4.8MPa，試件開裂以后承載力繼續(xù)提高，極限強度為10. IMPa，達到峰值荷載后承載力下降緩慢，按照ASTM C1018法計算所得的彎曲韌性系數(shù)其彎曲韌性15、110> 12(|、I30分別為6. 2、 14. 5,33. 0,50. 6，表明具有很高的彎曲韌性。
(3)采用50mmX 15mmX350mm的試模制作拉伸試塊，按標準養(yǎng)護方法養(yǎng)護60天，進行直接拉伸試驗。結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件單軸抗拉強度平均值為3. 6MPa，極限拉應(yīng)變可達到I. 2%，試件開裂以后承載力基本保持不變，具有良好的抗拉韌性，破壞過程中出現(xiàn)10余條裂縫。
以上試驗表明，高延性纖維混凝土的極限拉應(yīng)變遠高于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 GB50010中普通混凝土的極限拉應(yīng)變，高延性纖維混凝土受壓、受拉、受彎破壞時均具有較高的韌性，其破壞特征與普通混凝土發(fā)生脆性破壞具有明顯不同。
該實施例的高延性纖維混凝土的上述力學(xué)特性表明，采用該材料構(gòu)成的嵌入式構(gòu)造柱抗壓強度高、變形能力好，不易發(fā)生脆性破壞。用它對磚砌體墻進行加固，可顯著提高磚砌體結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能。
實施例2
如圖2所示，本實施例為六層磚混結(jié)構(gòu)辦公樓，磚砌體墻厚為370mm，在房屋角部縱橫墻交接處增設(shè)構(gòu)造柱。在縱橫墻交接處的墻體表面沿縱向和橫向分別延伸120mm,確定預(yù)增設(shè)構(gòu)造柱的尺寸范圍，如圖2所示。本例與實施例I不同之處在于增設(shè)的構(gòu)造柱為角柱，增設(shè)構(gòu)造柱的形狀和尺寸不同，其他施工工序均與實施例I相同。
本發(fā)明利用高延性纖維混凝土的力學(xué)性能優(yōu)勢及與磚磚砌體之間良好的粘性性能既提高磚砌體墻的抗剪強度和抗震能力，又提高其整體性，有效抑制墻體的開裂，極大地改善墻體自身的變形能力，有效地減輕地震作用下磚砌體結(jié)構(gòu)的破壞程度。
本發(fā)明方法可用于中小學(xué)教學(xué)樓、多層民用住宅、多層辦公樓的加固。
權(quán)利要求
1.一種高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，其特征在于，該方法的具體施工步驟如下步驟一，在縱橫墻交接處的墻體表面沿縱向和橫向分別延伸二分之一磚長，確定預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的尺寸范圍；步驟二，在確定預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的尺寸范圍內(nèi)去除深度為四分之一到二分之一磚長的墻體，于磚砌體墻上開挖出預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的空間；步驟三，在預(yù)增設(shè)嵌入式構(gòu)造柱的空間外圍支模板；步驟四，澆注高延性纖維混凝土，經(jīng)養(yǎng)護后拆除模板，最終澆注的高延性纖維混凝土與墻體結(jié)構(gòu)形成一體。
2.如權(quán)利要求I所述的高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
3.如權(quán)利要求2所述的高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，其特征在于，所述的水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為I級粉煤灰；所述的硅灰的燒失量小于 6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;所述的砂的最大粒徑為1.26mm; 所述的PVA纖維的長度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
4.如權(quán)利要求3所述的高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，其特征在于，所述的高延性纖維混凝土中添加有減水率為30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
5.如權(quán)利要求4所述的高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，其特征在于，所述的高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和 80%的水攪拌均勻；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20%的水攪拌均勻即得高延性纖維混凝土。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高延性混凝土嵌入式構(gòu)造柱的施工方法，該方法適用于墻厚大于240mm的磚砌體結(jié)構(gòu)。施工時，首先確定磚砌體結(jié)構(gòu)縱橫墻交接處預(yù)增設(shè)構(gòu)造柱的尺寸，然后去除預(yù)增設(shè)構(gòu)造柱處原建筑物表面砂漿和部分磚砌體墻，最后支模并澆注高延性纖維混凝土。本發(fā)明利用高延性纖維混凝土的力學(xué)性能優(yōu)勢及與磚砌體之間良好的粘結(jié)性能增設(shè)構(gòu)造柱可大幅度提高墻體的抗剪承載力，避免發(fā)生脆性破壞，顯著提高磚砌體墻的抗震性能。本發(fā)明的方法具有加固效果好、施工工藝簡單和加固后不影響原建筑物外觀的特點。
文檔編號C04B28/04GK102936964SQ20121043515
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月4日
發(fā)明者鄧明科, 梁興文, 秦萌 申請人:西安建筑科技大學(xué)