磚混結(jié)構(gòu)高延性混凝土抗震加固技術(shù)研究

胡鑫

【摘要】在我國(guó)部分老舊建筑都是屬于一種磚混結(jié)構(gòu)，即使在大型的高層建筑中依舊存在大量的磚混附屬建筑，但是由于上述建筑結(jié)構(gòu)中自身的原因，這些建筑存在抗震性差，使得建筑在面對(duì)地震時(shí)容易出現(xiàn)安全事故，因此在當(dāng)前的建筑安全建設(shè)中，提升磚混建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能是一大重要任務(wù)，使得磚混結(jié)構(gòu)建筑抗震加固形式嚴(yán)峻。因此作為當(dāng)前一種較為有效的新型抗震加固材料，高延性混凝土具有施工簡(jiǎn)單成本低、施工周期短的特點(diǎn)，所以在當(dāng)前的磚混結(jié)構(gòu)建筑中具有很強(qiáng)的適用性。本文結(jié)合磚混結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)特征，采用高延性混凝土進(jìn)行抗震加固，闡述應(yīng)用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行施工，具體講述了該技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。結(jié)果證實(shí)高延性混凝土在提高磚混結(jié)構(gòu)建筑中能夠有效提升磚混結(jié)構(gòu)建筑的安全性，在具體實(shí)施該項(xiàng)措施時(shí)操作簡(jiǎn)單，效果顯著，對(duì)于類似的磚混結(jié)構(gòu)建筑抗震加固具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】磚混結(jié)構(gòu);高延性混凝土;抗震加固;結(jié)構(gòu)安全;建筑施工? ? ? 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.070

1、前言

隨著時(shí)間的推移，人們對(duì)于居住環(huán)境的要求日益提升，要求建筑能夠維持較好的建筑安全性，但是以往由于建筑水準(zhǔn)及建筑材料技術(shù)的限制，很多的磚混結(jié)構(gòu)建筑在抗震方面不具備較為有效的能力，因此人們對(duì)于上述的磚混結(jié)構(gòu)建筑要求提升其抗震性能。尤其是很多的老舊磚混結(jié)構(gòu)居民樓，更是需要進(jìn)行房屋改造，從而避免開展大規(guī)模的拆除和重建。由于很多早期的磚混建筑難以有效滿足人們對(duì)于抗震能力的需求，因此當(dāng)前主要應(yīng)用抗震加固技術(shù)進(jìn)行房屋的改造，從而有效提升建筑物的使用效力。上述加固改造技術(shù)，相比較重新建造和拆除方式，具有投資資金少，項(xiàng)目周期短的優(yōu)勢(shì)。能夠在短期內(nèi)恢復(fù)磚混結(jié)構(gòu)建筑的使用，且同時(shí)提升其抗震性能，從而有效延長(zhǎng)建筑使用周期。

高延性混凝土是一種由多種材料按照一定比例加水混合而成，主要成分包括膠凝材料、細(xì)骨料、外添加劑和人工合成纖維等，該混合物具有高抗裂性和高韌性，在耐損傷能力方面表現(xiàn)優(yōu)異，屬于當(dāng)前較為有效的特種混凝土。使用了高延性混凝土后，能夠增加磚混結(jié)構(gòu)建筑的主要抗側(cè)向力構(gòu)件的延性，承載力，從而從結(jié)構(gòu)整體上能夠提高磚混結(jié)構(gòu)建筑的側(cè)向剛度，從而增強(qiáng)建筑物的抗震性效果。本文以某地區(qū)的磚混結(jié)構(gòu)住宅樓抗震加固施工為例，展開了高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)研究，從而預(yù)期對(duì)類似磚混結(jié)構(gòu)建筑高延性混凝土抗震加固工程起到借鑒作用。

2、磚混結(jié)構(gòu)建筑抗震性能分析

（1）年代特征。在我國(guó)，大規(guī)模和大面積開展磚混結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)時(shí)期，主要在兩個(gè)年代較為盛行。第一個(gè)時(shí)代是20實(shí)際50年代往后20年，由于建筑標(biāo)準(zhǔn)的原因，使得當(dāng)時(shí)很多的磚混結(jié)構(gòu)建筑對(duì)于抗震規(guī)范約束不夠，同時(shí)建筑行業(yè)也缺少抗震標(biāo)準(zhǔn)條款，使得當(dāng)時(shí)磚混結(jié)構(gòu)建筑抗震性較差，上述情況直至唐山大地震的出現(xiàn)。第二個(gè)時(shí)代是改革開放中90年代中期，整個(gè)社會(huì)上建筑行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展，但是由于相關(guān)管理制度不完善，建筑施工人員對(duì)于建筑知識(shí)的缺乏，導(dǎo)致該時(shí)期中的磚混結(jié)構(gòu)建筑在抗震性方面較差，多地都出現(xiàn)了磚混結(jié)構(gòu)建筑倒塌事件。

（2）本體特征。由于磚混結(jié)構(gòu)建筑自身的特征，很多建筑在物理力學(xué)性質(zhì)方面表現(xiàn)出離散體特性，具有很強(qiáng)的脆性。對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)建筑而言，離散體主要表現(xiàn)為砂漿方面不夠，使得強(qiáng)度較低，使得砂漿和磚塊墻體之間粘結(jié)度較差，和磚塊墻體之間難以組成剛性連接體。且由于整體上不具有高強(qiáng)度連接體性質(zhì)，樓板和墻體之間也存在上述特點(diǎn)。脆性特質(zhì)的出現(xiàn)，使得墻體和整體結(jié)構(gòu)之間應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形時(shí)表現(xiàn)為較差的能力，特別是砂漿和磚材料在延性和韌性方面更是難以有效發(fā)揮出效果。

3、常見的抗震加固技術(shù)介紹

在當(dāng)前的建筑施工中，常見的建筑加固技術(shù)主要是鋼筋混凝土加固技術(shù)，鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固技術(shù)，近些年出現(xiàn)了碳纖維布加固和高延性混凝土加固技術(shù)。

（1）鋼筋混凝土板墻加固。該項(xiàng)加固技術(shù)主要就是在墻體一側(cè)或者兩側(cè)重新涂抹并澆筑鋼筋混凝土層，與原始?jí)w結(jié)合后形成復(fù)合墻體，是當(dāng)前磚混結(jié)構(gòu)建筑中最為常見的加固技術(shù)。在具體技術(shù)方面具有加固效果明顯，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)主要是能夠提高建筑墻體的承載力和抗剪切能力，具有增加結(jié)構(gòu)截面，加固建筑基礎(chǔ)的作用。但是由于是在原有基礎(chǔ)和墻體上開展加固，勢(shì)必會(huì)占據(jù)室內(nèi)的空間，造成使用面積的減小。同時(shí)在打孔植筋方面也會(huì)對(duì)墻體帶來(lái)一定的損壞，對(duì)室內(nèi)管網(wǎng)的布設(shè)也會(huì)造成影響，在原有加固的造價(jià)上也會(huì)增添不少的額外負(fù)擔(dān)。施工是需要考慮事項(xiàng)如下：1.施工角度問(wèn)題。對(duì)于該項(xiàng)加固技術(shù)，具有施工項(xiàng)目個(gè)性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)于那些空間狹窄的磚混結(jié)構(gòu)建筑，很難進(jìn)行噴射混凝土，同時(shí)存在用量不大的特點(diǎn)，而采用商品混凝土則其容易帶來(lái)浪費(fèi)，增加額外的成本。同時(shí)在開展板墻加固中，將會(huì)采取很多的施工環(huán)節(jié)，使得工程量遠(yuǎn)超預(yù)期，工期長(zhǎng)度也難以預(yù)估，使得勞動(dòng)成本巨大。2.力學(xué)性質(zhì)。在設(shè)計(jì)施工方面，鋼筋混凝土的板墻加固力學(xué)模型存在很多的不合理性，尤其在和實(shí)際情況相匹配過(guò)程中，模型依舊存在較大的優(yōu)化空間，對(duì)于模型而言，需要從噴射強(qiáng)度方面繼續(xù)持續(xù)優(yōu)化，例如在設(shè)計(jì)中如果不考慮石子的掉落率，極有可能使得上墻的混凝土的強(qiáng)度下降從而不符合設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)，在部分狹小空間噴射混凝土是，需要考慮施工人員水平和噴射角度等對(duì)于混凝土的厚度和強(qiáng)度的影響。

（2）鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固技術(shù)。鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固是在原始?jí)w一側(cè)或者兩側(cè)布置與原始?jí)w相接的鋼筋網(wǎng)，并在其上澆筑水泥混凝土形成水泥砂漿面層，從而期望通過(guò)新澆筑的混凝土墻體提升原始磚混墻體的受剪承載力。在磚混結(jié)構(gòu)墻體兩側(cè)增加鋼筋砂漿面能夠有效加固原始磚混墻體，主要用于進(jìn)行農(nóng)宅加固維修的結(jié)構(gòu)性裂縫。在開展施工時(shí)，主要考慮方式如下：1.施工角度問(wèn)題。運(yùn)用該種技術(shù)進(jìn)行加固主要需要開展以下流程，主要涉及剔鑿，鋼筋網(wǎng)布設(shè)，砂漿噴射等工序。對(duì)于水泥砂漿層而言，需要布設(shè)厚度較厚的砂漿層，但是由于鋼筋網(wǎng)自身的限制，使得開展砂漿涂抹較為困難，使得砂漿和鋼筋網(wǎng)之間握裹力度較低，從而限制鋼筋的效力。同時(shí)不同操作工人由于自身?xiàng)l件的差異，使得不同的區(qū)域的砂漿也容易出現(xiàn)不同厚度和均勻度的砂漿，從而降低砂漿的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。2.力學(xué)性質(zhì)。由于抹灰操作人員在開展施工時(shí)，由于壓實(shí)力度的不同，將導(dǎo)致同一面墻體山的砂漿出現(xiàn)差異性，尤其在砂漿密度和均勻度方面，更是難以得到保障。而鋼筋網(wǎng)主要是起到抗剪切作用，對(duì)于砂漿的作用考慮不夠周全，因此要想提升墻體的韌性，則需要從構(gòu)造角度來(lái)實(shí)施加固，通過(guò)鋼筋網(wǎng)抹灰和鋼筋混凝土墻體來(lái)實(shí)現(xiàn)原始磚混結(jié)構(gòu)建筑的加固。

（3）碳纖維布加固技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要是應(yīng)用結(jié)構(gòu)膠粘劑將碳纖維布和需要加固的磚混墻體進(jìn)行粘結(jié)，從而起到加固原始?jí)w的作用。碳纖維材料具有質(zhì)量輕，厚度小的特點(diǎn)，因此在開展加固墻體中，對(duì)于墻體自身結(jié)構(gòu)影響不大，尤其是墻體的負(fù)荷方面更是不會(huì)增加額外的負(fù)擔(dān)，除此之外對(duì)于空間占據(jù)也小，因此對(duì)于建筑內(nèi)部的管線影響小，對(duì)于排水和電路管路不需要重新布設(shè)。對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施墻體加固技術(shù)，我國(guó)主要從2011年左右才開始推出相關(guān)施工規(guī)范，但是依舊不夠成熟完善，需要經(jīng)過(guò)多年的不斷摸索。同時(shí)由于其中的碳纖維布以專用膠等材料的高昂價(jià)格，也是該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用程度不高的原因之一。

（4）高延性混凝土加固技術(shù)。高延混凝土主要是由多種材料按照一定比例加水混合而成，主要成分包括膠凝材料、細(xì)骨料、外添加劑和人工合成纖維等，該混合物具有高抗裂性和高韌性，在耐損傷能力方面表現(xiàn)優(yōu)異，屬于當(dāng)前較為有效的特種混凝土。將該混凝土涂抹在磚混結(jié)構(gòu)建筑的表面，能夠加固原始?jí)w的抗震性，從墻體的抗震結(jié)構(gòu)和抗沖擊結(jié)構(gòu)方面給予很大程度的提升。不同地區(qū)已經(jīng)將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程中取得很好的效果，并以此編組適用于不同地區(qū)的相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)。高延性混凝土在施工時(shí)，土面層厚度一般為10-25mm即可，在開展室外相關(guān)設(shè)施施工時(shí)不同拆裝，能夠節(jié)省相關(guān)費(fèi)用。在實(shí)際施工時(shí)需要考慮以下問(wèn)題。1.施工角度：對(duì)于高延性混凝土而言，其墻體加固流程主要包括開槽，混凝土制作及抹壓，和以往施工工藝相比基本一致，且對(duì)墻體要求低，造價(jià)和鋼筋混凝土板墻持平。2.力學(xué)性質(zhì)：為采用數(shù)據(jù)證實(shí)該項(xiàng)技術(shù)的力學(xué)性質(zhì)，主要對(duì)試驗(yàn)墻體進(jìn)行開裂并執(zhí)行墻體的破壞，然后對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行高延性混凝土加固的墻體能起到延緩開裂時(shí)間，墻體的承載力和延性能力得到有效提升。同鋼筋網(wǎng)水泥砂漿板墻加固方式相比，加固后墻體的開裂荷載提升明顯，墻體在承載力方面下降緩慢。但是對(duì)于厚度超過(guò)30mm的高延性混凝土，需要額外加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，從而形成鋼筋-高延性混凝土組合加固模式。

4、高延性砂漿混凝土加固新技術(shù)

常規(guī)高延性混凝土加固方式，主要是將高延性混凝土直接抹壓在磚混結(jié)構(gòu)建筑墻體的內(nèi)外側(cè)，從而起到加固墻體的作用，但是該項(xiàng)技術(shù)在提升墻體強(qiáng)度方面作用有限，因此有必要采用全新的技術(shù)進(jìn)行提升。目前較為先進(jìn)的方式是通碳纖維網(wǎng)格布進(jìn)行組合，即采用高延性砂漿夾碳纖維網(wǎng)格布加固方式，也就是在磚混結(jié)構(gòu)墻體的表面，采用分層涂抹或者抹壓高延性砂漿層，中間添加一定程度的碳纖維網(wǎng)格布，從而能夠形成具有較強(qiáng)延性以及抗剪切能力的砂漿層，從而提高原始?jí)w的延性和抗壓能力。在具體施工中，高延性砂漿的間隔厚度不超過(guò)5mm，起到分隔作用的碳纖維布絲的間距可根據(jù)實(shí)際墻體面積進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。同以往常規(guī)的碳纖維布加固技術(shù)相比較，能夠有效減少碳纖維布的使用，避免由于交叉重疊造成的材料浪費(fèi)，省去了專用膠水粘劑等材料的使用，降低成本。

結(jié)論：

通過(guò)分析磚混結(jié)構(gòu)建筑抗震性能的影響因素，討論了目前較為常見的集中加固技術(shù)，介紹了不同加固技術(shù)在具體使用時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，具體分析了高延性混凝土在使用中的相關(guān)方式，結(jié)合實(shí)際情況，提出了高延性混凝土加固磚混結(jié)構(gòu)建筑的新方式，能夠?qū)τ诋?dāng)前的磚混結(jié)構(gòu)建筑加固行業(yè)起到一定的借鑒作用。

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