論砼柱頭夾渣的一種補(bǔ)強(qiáng)辦法

王東晨

摘要:文章介紹了混凝土柱頭夾渣層的概念、產(chǎn)生的部位與危害、產(chǎn)生的原因,論述了環(huán)氧樹脂進(jìn)行夾渣層補(bǔ)強(qiáng)的辦法。

關(guān)鍵詞:柱頭夾渣層;環(huán)氧樹脂;混凝土柱頭

中圖分類號(hào):TU746 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)27-0130-02

一、混凝土柱頭夾渣層的概念及產(chǎn)生的部位與危害

框架柱頂是框架結(jié)構(gòu)中受力較為復(fù)雜的部分,其所受彎矩、剪力及軸力均較大。特別是在抗震計(jì)算中,結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制和強(qiáng)柱弱梁原則、強(qiáng)剪弱彎原則、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固原則等對(duì)框架柱、尤其是柱頂有著更高的要求,框架柱柱頂質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到建筑工程的安全?；炷林^夾渣層的概念是斷面中因含有雜物或砼標(biāo)號(hào)未達(dá)設(shè)計(jì)要求以至混凝土強(qiáng)度比原設(shè)計(jì)強(qiáng)度低的部位。柱頭夾渣層產(chǎn)生的部位通常位于框架梁下5～10CM范圍以及板面與柱頭交接處這兩個(gè)部位。大大危害了結(jié)構(gòu)的整體性與安全性。從而極大地影響了人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

二、根據(jù)產(chǎn)生的部位分析柱頭產(chǎn)生夾渣層的原因如下

(一)框架梁下5~10CM的范圍

1.在現(xiàn)有的房建結(jié)構(gòu)施工的工序中,通常做法是綁扎柱鋼筋——封柱?！惭b梁板模板——澆搗柱混凝土——綁扎梁板鋼筋——澆搗梁板混凝土。而澆搗柱混凝土?xí)r,按規(guī)范柱混凝土只能澆至梁底5～10CM位置留施工縫。在綁扎梁板鋼筋后,這5～10CM的柱混凝土才隨梁板混凝土一起澆搗。在澆搗梁板混凝土前模板要澆水,水往低處流,而此時(shí)柱頭施工縫是整個(gè)梁板模板最低處;再加上現(xiàn)在模板材料大多采用膠合板,拼縫較嚴(yán),膠合板本身又不具備很強(qiáng)的吸水性,從而形成柱頭積水。還有就是混凝土澆搗過程中尤其是商品混凝土自身的泌水,這些水也會(huì)流向柱頭。在澆搗梁板混凝土?xí)r如未及時(shí)進(jìn)行排水處理,會(huì)在澆搗柱頭混凝土?xí)r導(dǎo)致水灰比增大,直接導(dǎo)致該處混凝土強(qiáng)度的降低。那么在新舊混凝土接縫面處形成夾砂低強(qiáng)度混凝土較弱層?；蛘咧^在澆搗梁板混凝土前未及時(shí)清理存在的鋸末,細(xì)木塊,煙盒,塑料袋等雜物,同樣產(chǎn)生夾渣較弱層。

2.另一種原因是,現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)強(qiáng)柱弱梁。柱頭箍筋加密且多為復(fù)合箍,甚至梁柱節(jié)點(diǎn)處梁與柱的主筋直徑大,且根數(shù)多,排列密集,以至柱頭凈尺寸很小。影響了粗骨料到達(dá)柱的外皮,形成混凝土強(qiáng)度較低的現(xiàn)象。

(二)在板面的夾渣層多為封柱模板及澆搗柱混凝土前,未清理干凈柱頭的電渣壓力焊的焊渣以及木屑等雜物

因此,柱頭夾渣產(chǎn)生的原因有多種多樣?？赡苤挥幸环N原因作用,也可能幾種原因共同作用。各種原因造成的現(xiàn)象有兩種主要形式:一種僅為表面夾砂,砼強(qiáng)度較低;另一種為斷面處不同程度的明顯夾渣,厚度不等,甚至形成斷裂(中有塑料等)。無論那種形式都直接導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度比原設(shè)計(jì)強(qiáng)度低。

三、補(bǔ)強(qiáng)夾渣層柱的原則

百年大計(jì),質(zhì)量為本。只有滿足整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體性與使用的安全性的房屋,才能在投入使用后保證人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。所以補(bǔ)強(qiáng)這種柱首要原則是,須補(bǔ)強(qiáng)致恢復(fù)或超過結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)混凝土的強(qiáng)度。否則即使砸掉重建也再所不惜。其次才能考慮補(bǔ)強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)成本。

四、補(bǔ)強(qiáng)夾渣層柱的方法

補(bǔ)強(qiáng)的方法有很多,比如整個(gè)砸掉重建,或者用鋼結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),或者局部補(bǔ)強(qiáng),以及以下介紹的環(huán)氧砂漿補(bǔ)強(qiáng)等。不論哪種方法都要滿足夾渣層柱的補(bǔ)強(qiáng)原則,最終都要補(bǔ)強(qiáng)致恢復(fù)或超過結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)混凝土的強(qiáng)度。

以福州二環(huán)路邊上某警官宿舍工程為例。當(dāng)時(shí)澆搗二層梁板混凝土后,發(fā)現(xiàn)此工程一層兩根柱在梁板底下5～10CM范圍有夾渣層。其中有一根柱夾渣的原因是,粗骨料未達(dá)柱外圍,形成混凝土強(qiáng)度低。另一根柱夾渣的原因是,局部夾塑料袋及木塊,形成局部混凝土強(qiáng)度低。

經(jīng)過技術(shù)監(jiān)督部門、設(shè)計(jì)部們及有關(guān)單位的工程技術(shù)人員多次研究與論證。一根柱需進(jìn)行夾層斷面部分(單面)補(bǔ)強(qiáng)處理。另一根柱需進(jìn)行夾層全斷面部分(雙面)補(bǔ)強(qiáng)處理。最終決定采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。具體方案如下:

(一)選擇材料

經(jīng)各部門工程技術(shù)人員研究,決定采用特制改性環(huán)氧樹脂砂漿對(duì)夾層缺陷進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理。因該改性環(huán)氧樹脂砂漿材料具有下列特性:

1.起始黏度低,可注性好;

2.漿材固結(jié)體臺(tái)度可以通過調(diào)節(jié)漿材中各組成分配比達(dá)到不同的灌漿效果;

3.漿材固結(jié)時(shí)不會(huì)收縮;

4.漿材黏結(jié)強(qiáng)度高,耐老化性能好;

5.具有補(bǔ)強(qiáng)防滲堵漏作用。

以上1～5點(diǎn)特性能保證補(bǔ)強(qiáng)后混凝土的強(qiáng)度,黏結(jié)性好,不產(chǎn)生收縮。并且灌漿工藝較成熟,有技術(shù)保證措施。

(二)施工方法

1.制作并安裝支撐系統(tǒng)。用兩根內(nèi)腹對(duì)拼焊成回型支頂,在處理柱的四邊各頂一根至梁底,位置距柱邊500mm,然后各在上距梁底及下距承臺(tái)面200mm處用L50×50的角鋼,把四根回型支頂連結(jié)成一個(gè)整體,以保證支頂?shù)膭偠扰c穩(wěn)定(如圖一)。為了保證回型支頂上端與梁底全面接觸,上部用250×400的8mm厚鋼板焊成柱帽。為了保證回型支頂下端與承臺(tái)面全接觸,下部用250×250的8mm厚鋼板做成支頂?shù)?安裝時(shí)在承臺(tái)面上墊一塊350×350的8mm厚鋼板,用V型鐵在支頂?shù)變蓚?cè)對(duì)面打入,在牢靠的情況下,各節(jié)點(diǎn)作電焊焊好(如圖二)。將該柱應(yīng)承受的荷載分散到支撐體上(如圖三)。每根柱施工分兩次完成,先處理1/2的面積,然后再處理1/2的面積。

2.鑿掉夾層。將要補(bǔ)強(qiáng)的夾層部分鑿掉。對(duì)夾層雙面補(bǔ)強(qiáng)處理的柱子,先鑿掉半個(gè)斷面進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理,五天后再將剩下的半個(gè)斷面鑿掉,進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理。五天灌漿強(qiáng)度可達(dá)到最終強(qiáng)度的50%以上。

3.清理斷面。將鑿開后的夾層斷面進(jìn)行清理,清理掉混凝土碎塊、灰塵,并用刷子刷干凈。必要時(shí)可進(jìn)行化學(xué)清洗。

4.灌環(huán)氧樹脂砂漿。先進(jìn)行制模,然后用配制好的環(huán)氧樹脂砂漿灌入到被鑿掉、清洗過的夾層斷面中。在灌環(huán)氧樹脂砂漿的同時(shí),將灌漿管埋入到斷面中,環(huán)氧樹脂砂漿固化后,最終抗壓強(qiáng)度不低于60MPa。

5.灌環(huán)氧樹脂。灌完環(huán)氧樹脂砂漿24小時(shí)后,用膠泥將夾層斷面四周縫隙封好,待密封好膠泥固化后,再用灌漿泵通過灌漿管將環(huán)氧樹脂漿壓灌入未被環(huán)氧樹脂充滿的夾層斷面縫隙中。

6.鋼板包柱處理。在補(bǔ)強(qiáng)處理過程中,對(duì)于雙面補(bǔ)強(qiáng)的柱,因要鑿開柱的斷面比原設(shè)計(jì)的處理空間大,對(duì)雙面補(bǔ)強(qiáng)的柱子的斷面用15mm厚的鋼板圍包。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。待鋼板焊好,再進(jìn)一步進(jìn)行環(huán)氧樹脂灌漿,使環(huán)氧樹脂和鋼板粘結(jié)成一個(gè)整體。

7.抹面處理。對(duì)部分?jǐn)嗝鎸?shí)強(qiáng)的柱,用高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行抹面,恢復(fù)柱原樣。

(三)補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)保證措施

1.環(huán)氧樹脂砂漿固結(jié)體抗壓強(qiáng)度高。在施工現(xiàn)場(chǎng)做的環(huán)氧砂漿試塊,經(jīng)物理力學(xué)檢測(cè),齡期為5天的環(huán)氧砂漿抗壓強(qiáng)度達(dá)50MPa以上,滿足混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

2.對(duì)未被環(huán)氧樹脂砂漿充滿的夾層斷面,在灌環(huán)氧樹脂砂漿的同時(shí),預(yù)埋灌漿管,待環(huán)氧樹脂砂漿固結(jié)后,有環(huán)氧樹脂進(jìn)一步把環(huán)氧砂漿和夾層斷面處的空隙灌滿,形成了一個(gè)整體,避免柱中應(yīng)力的集中。

3.在補(bǔ)強(qiáng)過程中為進(jìn)一步對(duì)這些柱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),施工中采用鋼板包柱的方法,對(duì)補(bǔ)強(qiáng)處理進(jìn)行輔助約束加強(qiáng)。

五、夾渣層補(bǔ)強(qiáng)后效果

針對(duì)工程的實(shí)際情況,夾渣層化學(xué)灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理后通過現(xiàn)場(chǎng)施工情況和試塊檢測(cè)的結(jié)果表明,本次補(bǔ)強(qiáng)工程完全滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。經(jīng)技術(shù)監(jiān)督部門鑒定,該結(jié)構(gòu)達(dá)到原設(shè)計(jì)混凝土的整體強(qiáng)度,并且滿足整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載要求,保證了結(jié)構(gòu)的整體性與安全性,可以繼續(xù)施工。并在以后的連續(xù)檢測(cè)中,至今未發(fā)現(xiàn)異常。

六、總結(jié)

通過以上成功的范例,環(huán)氧砂漿補(bǔ)強(qiáng)法可以作為一種首選的補(bǔ)強(qiáng)方法。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn):

1.該材料補(bǔ)強(qiáng)后混凝土強(qiáng)度高,黏結(jié)性好,不收縮。是理想的補(bǔ)強(qiáng)材料。

2.工序簡(jiǎn)單,技術(shù)成熟,有可靠的技術(shù)保證措施。

3.適用范圍廣,可以局部單面補(bǔ)強(qiáng),可以局部雙面補(bǔ)強(qiáng),可以局部四面補(bǔ)強(qiáng),甚至可以全斷面補(bǔ)強(qiáng)。也可以作為其他構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)方法。

4.臨時(shí)支撐系統(tǒng)承載力高,支撐方法多樣化,支撐系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、牢固可靠,穩(wěn)定性好,占用面積小,拆除也方便快捷。為補(bǔ)強(qiáng)操作提供了良好的操作平臺(tái)。

5.成本低:特制改性環(huán)氧樹脂砂漿和改性環(huán)氧高分子化學(xué)灌漿材料價(jià)格便宜,支撐系統(tǒng)可以回收再利用,動(dòng)用施工人數(shù)少,節(jié)約了大量的人力物力,并且不需要大面積返工,也節(jié)省工期。

參考文獻(xiàn)

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