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(fēng)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(fù)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?；谝陨蟽?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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(yù)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(yù)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(dāng)高延性混凝土面層加固厚度超過15mm，應(yīng)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(yīng)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(yīng)將需施工的墻面進行澆水濕潤，砌體

洇水厚度不應(yīng)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(yīng)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(yīng)小于設(shè)計值。灰餅的密度適當(dāng)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(dāng)墻體根部為柔性地面時應(yīng)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(yīng)在底層高延性混凝土初凝時進行施工，涂抹時應(yīng)從上至下依灰餅厚度完成面層涂抹（如圖3），涂抹時應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué)，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(xué)，2013，30（3）：256—262.

[3]徐世，王楠，尹世平.超高韌性水泥基復(fù)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(xué)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.