高延性纖維混凝土加固砌體施工技術(shù)

楊培娜　吳曉東　馬維緯

摘要：始建于上世紀80年代的唐華賓館為曲江標志性仿古建筑之一，為保持原有建筑風貌，項目采用高延性纖維混凝土對現(xiàn)有建筑承重砌體墻面層進行加固，此法改善了原有砌體結(jié)構(gòu)容易開裂、整體性能差的缺陷，為磚混結(jié)構(gòu)仿古建筑砌體墻加固、改造提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：纖維混凝土;砌體;加固;延性;施工工藝

引言

高延性纖維混凝土是近年來出現(xiàn)的一種新型生態(tài)建筑產(chǎn)品，它是以水泥、石英砂等為基體的纖維增強復合材料。與普通混凝土相比具有以下顯著特點[1]：1）拉伸或剪切作用下具有較強的延展性，拉伸性能可達普通混凝土的50-200倍（如圖1），可彌補普通混凝土抗裂性差的缺陷;2）具有抗坍塌能力和高損傷容限，地震或震動損傷后殘余裂縫寬度較小，降低震后加固費用;3）具有較高的耐久性，可有效延長構(gòu)件使用壽命。基于以上優(yōu)勢，高延性纖維混凝土被廣泛用于剪力墻連梁、底部塑性鉸區(qū)、轉(zhuǎn)換大梁、梁柱節(jié)點等結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位[2]，并在混凝土剪力墻、梁的加固[3]甚至古墓壁畫的整體搬遷中發(fā)揮其特有優(yōu)勢。

1 工程概況

唐華賓館位于西安市雁引路40號，賓館始建于上世紀80年代，為雁塔區(qū)標志性仿古建筑之一。賓館內(nèi)原有建筑為2～4層，改造區(qū)域分為A、B、C、D、E、F、G共7個大區(qū)，其中B～F區(qū)為磚混結(jié)構(gòu)，A、G區(qū)為框架填充墻結(jié)構(gòu)。依據(jù)鑒定標準，鑒定檢測確定其后續(xù)使用年限確定為40年。為保持建筑原有風貌，賓館各分區(qū)室內(nèi)外墻體加固全部采用高延性混凝土面層加固法進行，以達到提高砌體結(jié)構(gòu)的整體性、承載能力和變形能力的目的。

2 工藝特點

高延性纖維混凝土面層加固砌體的施工工藝除方法簡單，便于操作外，還具有以下顯著特點：

對原結(jié)構(gòu)破壞小，不需要鉆孔打洞綁扎鋼筋網(wǎng)片，底層內(nèi)墻不需要開挖基槽，節(jié)省材料、人工。

加固工序少，構(gòu)造措施簡單，抹面可一次完成，施工質(zhì)量易保證，施工工期比傳統(tǒng)加固工期可壓縮1/3。

材料用量少、重量輕，對原建筑荷載增加不大或有減少，兼顧了施工工程的安全性與經(jīng)濟性。

單面加固，建筑外立面可保持原風貌。

高延性混凝土磚墻粘結(jié)強度高，可顯著提高砌體墻的開裂荷載和開裂以后的后繼承載力、豎向承載力和耐損傷能力，并能有效約束磚墻，改善砌體墻的脆性特征，有效提高磚墻的變形性能。

該加固工藝適用于原有砌體、磚混結(jié)構(gòu)墻體加固、砌體抗震加固、填充墻砌體的抗裂、抗剪加固以及需保持建筑外立面原風貌的墻體內(nèi)側(cè)單面加固等諸多加固類型。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

基層處理→剔鑿抗剪鍵→潤濕墻體→沖筋或制作灰餅→拌制纖維混凝土→底層混凝土加固→纖維混凝土罩面→面層養(yǎng)護

3.2 施工操作要點

3.2.1 基層處理

鏟除需加固墻體的原裝飾抹灰層，清除墻面殘灰、松散磚塊，采用整磚或半磚局部替換，原墻面拆除線槽留下的孔洞，采用高延性混凝土填充。

3.2.2 線管預埋

由于高延性混凝土施工完成后嚴禁墻面開槽，因此，需提前確認線管、線盒位置、數(shù)量無誤后，于下道工序施工前完成開槽預埋線管、線盒等工作。

3.2.3 設(shè)置抗剪鍵

抗剪鍵是鑿除原墻面砌體結(jié)構(gòu)并嵌入墻體不小于30×30×30mm的方洞。當高延性混凝土面層加固厚度超過15mm，應提前在墻體上剔鑿抗剪鍵，使高延性混凝土與墻體粘結(jié)更牢固。將需設(shè)置抗剪鍵的墻面標記清楚，相鄰抗剪鍵間距不大于600mm，呈梅花狀分布（如圖2），嵌入部位應位于整塊磚上，其數(shù)量、尺寸均要滿足要求。

3.2.4 澆水濕潤

高延性混凝土施工前一天應將需施工的墻面進行澆水濕潤，砌體

洇水厚度不應小于2cm，并保證高延性混凝土施工前基層的濕潤。澆水的同時應將抗剪鍵洞內(nèi)的碎屑沖洗干凈。

3.2.5 沖筋或制作灰餅

測量需加固墻體平整度、房間方正度，最終確定每道墻體的灰餅厚度，注意單面加固、雙面加固抹面厚度在墻體上的最小厚度均不應小于設(shè)計值。灰餅的密度適當加密，橫豎向間距均不得大于500mm，距墻角不得大于300mm，距地面和頂板不得大于300mm。

3.2.6 拌制高延性混凝土

高延性混凝土拌制時首先加入50%的水和50%的母料并攪拌均勻，然后將所有纖維加入剩余50%水中，并用電動攪拌器打散，侵泡2分鐘后將纖維和水同時加入到攪拌機中，然后在攪拌過程中加入剩余50%的母料，攪拌3-5分鐘至纖維全部分散且為無結(jié)塊后停止攪拌。

3.2.7 底層混凝土加固

先將已經(jīng)剔鑿好的抗剪鍵內(nèi)填塞高延性混凝土，然后在砌體表面甩漿，底層高延性混凝土抹面，每一層涂抹厚度不得大于15mm。當墻體根部為柔性地面時應先挖槽涂抹至剛性地面或伸至地面下不小于200mm深。

3.2.8 纖維混凝土罩面

罩面高延性混凝土應在底層高延性混凝土初凝時進行施工，涂抹時應從上至下依灰餅厚度完成面層涂抹（如圖3），涂抹時應消除壓痕使墻面橫平豎直。

3.2.9 面層養(yǎng)護

在施工完成后12h內(nèi)，對施工完成的墻面進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時長不少于7天。

3.3 注意事項

3.3.1 原有粉刷層處理時不得破壞原有結(jié)構(gòu)，作業(yè)過程中盡量使用小型電動沖擊鉆，以減小對墻體的擾動。遇有松動或過梁不牢靠情況應暫停作業(yè)，待采取可靠支撐措施后再進行施工。若墻體存在裂縫或孔洞等現(xiàn)象，應視其對結(jié)構(gòu)的影響對其進行壓力灌漿處理或替換修補。

3.3.2 試驗表明[4]：纖維摻量對高延性纖維混凝土的抗彎性能影響明顯，纖維摻量越大，其抗彎強度和彎曲任性越高，水膠比和砂膠比影響次之。工程中纖維混凝土的配合比應視實際需要而定，一般地，我們使用的纖維混凝土水膠比不低于0.29，砂膠比不超過0.36。本工程用于砌體加固的配合比為：母料：水：專用纖維=40：8.8：5。

3.3.3 加固砌體與非加固墻體接茬轉(zhuǎn)角處應連續(xù)涂抹至非加固墻體上不小于120mm寬，并且在轉(zhuǎn)角處壓入孔徑20mm的鋼絲網(wǎng)片，不得在轉(zhuǎn)角處留施工冷縫。

3.3.4 因纖維混凝土流動性較差，因此其大面墻體的表面平整度不宜控制，若建筑裝飾面層對墻體平整度要求較高（4mm以內(nèi)），則建議此表面進行砂漿面層處理。

3.4 與傳統(tǒng)工藝的對比

砌體加固主要采用面層加固，傳統(tǒng)的聚合物鋼絲網(wǎng)片加固和高延性混凝土加固對墻體剛度提高程度相差不多，前者對整體質(zhì)量提高較多，地震力相對提高較明顯，但對于面層抗剪強度及墻體整體抗震綜合系數(shù)提高有限，難以滿足后續(xù)使用年限40年的要求，且在滿足設(shè)計要求的前提下，加固墻體厚度增加，綜合考慮各因素，決定采用面層厚度薄，自身抗剪強度高的高延性混凝土對原有砌體承重墻進行加固。

結(jié)語

唐華賓館項目室內(nèi)外墻體采用高延性混凝土面層加固法進行處理，不僅有效提高了墻體的承載力、彎剪性能和抗震性能，而且成型后觀感效果良好，相比相同面積的鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固雖然其造價提高近18元，但其加固面層厚度小，可有效節(jié)省空間，值得在其他類似項目應用推廣。

參考文獻

[1]鄧明科，高小軍.ECC面層加固磚墻抗震性能試驗研究[J].工程力學，2013，30（6）：168—174.

[2]梁興文，鄭雨，鄧明科.塑性鉸區(qū)用纖維增強混凝土剪力墻的變形性能研究[J].工程力學，2013，30（3）：256—262.

[3]徐世，王楠，尹世平.超高韌性水泥基復合材料加固鋼筋混凝土梁彎曲控制試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學報.2011，32（9）：115—122.

[4]鄧明科，孫宏哲，梁興文，景武.斌延性纖維混凝土抗彎性能的試驗研究[J].工業(yè)建筑.2014，44（5）：85—90.