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噴射纖維混凝土在修復(fù)加固工程中的應(yīng)用

2005-10-17 00:00
      在實際工程中,混凝土結(jié)構(gòu)往往由于設(shè)計、施工的疏忽、材質(zhì)不良、環(huán)境變化或使用情況改變等原因而出現(xiàn)各種質(zhì)量事故需要加固或補(bǔ)強(qiáng);同時建筑物的老化失效需要維修和加固改造建筑物遭受自然災(zāi)害或人為損壞等也需要加固處理,這是近年來建筑工程界越來越重要的任務(wù)之一。因此,建筑物加固處理技術(shù)的研究已受到了結(jié)構(gòu)工程師的重視。

1  噴射纖維混凝土的特點

1.1  噴射混凝土的特點

噴射混凝土是借助噴射機(jī)械利用壓縮空氣或其他動力將按一定比例配合的拌合料,通過管道輸送并高速噴射到受噴面(巖面、模板、舊建筑物)上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土。它不是依賴振動來搗實混凝土,而是在高速噴射時由水泥與集料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓密,同時又可采用較小的水灰比(0.40.5),因而它具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的耐久性。特別是與混凝土、磚石、鋼材有很高的粘結(jié)強(qiáng)度,可以在結(jié)合面上傳遞拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。噴射法施工還可以在拌合料中加入速凝劑,使水泥在10min內(nèi)終凝使混凝土噴射后能立即獲得強(qiáng)度。噴射法施工可將混凝土的運輸、澆筑和搗固結(jié)合為一道工序,不要或只要單面模板可通過輸料管在高空、深坑或狹小的工作區(qū)間向任意方位施作薄壁或復(fù)雜造型的結(jié)構(gòu),工序簡單機(jī)動靈活,具有廣泛的適應(yīng)性。

1.2  噴射纖維混凝土的特點

1.2.1  噴射纖維混凝土材料組成及配比

水泥應(yīng)優(yōu)先選用不低于32.5級的新標(biāo)準(zhǔn)硅酸鹽水泥或普通水泥。

應(yīng)選擇中粗砂細(xì)度模數(shù)大于2.5 。

石子卵石或碎石均可,但以卵石為好最大粒徑不宜大于20mm,且不得含有活性二氧化硅材料。

外加劑用于噴射混凝土的外加劑有速凝劑、引氣劑、減水劑和增粘劑。

纖維采用聚丙烯纖維細(xì)度68μm,長度19mm,具有彈性好抗多次形變能力強(qiáng),吸水性好, 快速分散性好,化學(xué)穩(wěn)定性好等特點,是改良混凝土性能的理想材料。

噴射纖維混凝土材料的配合比

水泥∶砂∶石子= 122

速凝劑摻量(占水泥重)3%

合成纖維量600900g/cm3

1.2.2  噴射纖維混凝土特點及應(yīng)用范圍

    噴射纖維混凝土是在噴射混凝土中摻入高性能的聚丙烯纖維,因此,它除具備噴射混凝土抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點外,還具有以下特點①較好的抗裂、阻裂性能;②較高的抗沖擊性能③較好的耐磨、耐腐蝕性能④較好的抗?jié)B、抗凍融性能;⑤較好的抗疲勞性的抗碎裂性⑥在施工過程中,由于纖維尚能提高混凝土材料的粘聚性,因此,在噴射纖維混凝土?xí)r,回彈率大大降低。正是由于噴射纖維混凝土具有以上優(yōu)良性能,因此,它廣泛被應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑的樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件、水利工程、邊坡防護(hù)、蓄水池、機(jī)場跑道和停機(jī)坪、人防工程以及各種構(gòu)筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)和保護(hù)。

2  噴射纖維混凝土的工藝

2.1  機(jī)械設(shè)備

機(jī)械設(shè)備及風(fēng)、水壓要求見表1

2.2  噴射纖維混凝土施工安排

2.3  噴射工藝

2.3.1  機(jī)械安裝

噴射機(jī)安好調(diào)試后先注水后通風(fēng),清理通風(fēng)筒及管路,同時用高壓水(或高壓風(fēng))沖洗() 受噴面。

2.3.2  上料

干噴機(jī)要連續(xù)上料經(jīng)常保持機(jī)筒內(nèi)料滿,在料斗口上設(shè)一活動15mm孔徑篩網(wǎng)避免超徑骨料進(jìn)入機(jī)內(nèi)。

2.3.3  操作順序

噴射時應(yīng)先注水,后送風(fēng),然后進(jìn)料。根據(jù)受噴面和噴出的混凝土情況,調(diào)節(jié)注水量。

2.3.4  噴射部位順序

應(yīng)分段、分片進(jìn)行。每片均自下部起水平方向旋轉(zhuǎn)移動往返一次噴射然后向上移動。噴射前, 個別受噴面凹洼處, 應(yīng)先找平。

2.3.5  最佳噴射距離與角度

噴頭出料口至受噴面距離現(xiàn)供風(fēng)壓力大小隨時調(diào)整,一般以0.61.0m為宜。噴射料束以垂直噴面為最佳。

2.3.6  噴射料束運動軌跡

環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動,一圈壓半圈,環(huán)形旋轉(zhuǎn)直徑約300mm,行間搭噴約2030mm。

2.3.7  噴射料束旋轉(zhuǎn)速度及一次噴厚

以約2s轉(zhuǎn)動一圈為宜,一次噴射厚度以不墜落時的臨界狀態(tài)和所需厚度時,才向前方移動一般不少于50mm。

2.3.8  養(yǎng)護(hù)

由于噴射混凝土層一般較薄,外表面系數(shù)大,為此,噴射后2h必須澆水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。

3  噴射纖維混凝土在修復(fù)加固工程中的應(yīng)用

噴射纖維混凝土不僅具有噴射混凝土的優(yōu)良性能,同時由于摻入聚丙烯纖維后彌補(bǔ)了混凝土的先天不足,使這一技術(shù)得到發(fā)展和完善,應(yīng)用范圍進(jìn)一步被拓寬,河北省建筑科學(xué)研究院在開展該項目研究的同時成功地將這一技術(shù)應(yīng)用于以下幾項加固工程中。

3.1  某焦化廠精煉分廠塔架的加固

該塔架是1970年建造的9層鋼筋混凝土框架(34m),多年來由于塔架所處環(huán)境惡劣,致使塔架多處出現(xiàn)鋼筋銹蝕、剝落等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了塔架的正常運行為保證該塔架安全使用,采用噴射纖維混凝土的方法,對該塔架進(jìn)行了加固處理。在滿足抗震設(shè)計的前提下,利用噴射纖維混凝土的抗裂、密實、防水、耐腐蝕等優(yōu)良性能,滿足了塔架的安全性和耐久性。

3.2  某保險大廈箱基加固

某市人民保險大廈是一座高層框架結(jié)構(gòu)地下3,地上25,建筑高度107m,建筑總面積29962m2;該工程負(fù)三層箱基底板、墻板在施工時產(chǎn)生多條溫度裂縫滲漏水嚴(yán)重。為了保證該高層建筑物的正常使用,采用內(nèi)襯噴射纖維混凝土剛性板的方法,解決了該建筑地下室滲漏水問題。

3.3  某化肥廠破碎樓加固工程

某化肥廠破碎樓是該廠重點工程建于1960,4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),總高20m。由于環(huán)境惡劣,年久失修多處鋼筋銹蝕混凝土剝落,嚴(yán)重影響該樓的安全使用。同時因此化肥廠技術(shù)改造,要在該樓上新增設(shè)備,荷載增加。為了滿足使用要求和抗震設(shè)計要求采用噴射纖維混凝土對該樓的梁、板、柱進(jìn)行了加固避免了因拆除重建而帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

4  結(jié)論

通過該技術(shù)的研究和加固工程的實踐,得到以下結(jié)論

①噴射纖維混凝土同樣具有噴射混凝土的抗壓、抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度高的特點。

②噴射纖維混凝土具有密實、阻裂、防水、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)良性能。

③加入纖維后可以提高混凝土的抗裂、抗沖擊強(qiáng)度。

④噴射纖維混凝土具有較高的抗?jié)B、抗凍融特性。

⑤纖維在混凝土拌合料中分散性好、易拌合、黏聚性好。

⑥噴射纖維混凝土與噴射混凝土工藝相比,具有回彈率低,一次噴射厚度大、易養(yǎng)護(hù)的特點。

⑦噴射纖維混凝土具有較好的抗疲勞性和防裂性,抗震性能及延性好。

    總之,噴射纖維混凝土是將噴射混凝土和纖維混凝土的優(yōu)良特性結(jié)合在一起是一種新型復(fù)合材料和施工方法,它將廣泛應(yīng)用于土木建筑、道路橋梁、水利工程中,特別是那些坡度大、難養(yǎng)護(hù)的薄壁結(jié)構(gòu)和滑模結(jié)構(gòu)。在舊建筑加固和修復(fù)中,以其特殊的材質(zhì)、優(yōu)良的力學(xué)性能、可靠的安全度,必將越來越受到工程界的重視。

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