钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁抗剪试验研究

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁抗剪试验研究

摘要：

本文研究了在RC梁钢筋网加固的基础上采用不同掺量的钢纤维水泥砂浆（SFRC）进行抗剪试验。在不加固和仅加固钢筋网的情况下，分别进行了对比试验。结果表明，在各种试验中，SFRC都可以提高RC梁的抗剪性能，而且掺量越高则提高效果越明显。

关键词：钢纤维水泥砂浆；钢筋网；RC梁；抗剪强度；掺量

引言：

由于RC梁结构受到多种因素，比如震动、水侵蚀、中性轴深位置偏差等，其在使用过程中有可能会发生裂缝、变形和挂盘等病害。当RC梁出现关键性病害时，需要进行维修工作，而维修工作往往需要进行加固处理，以提高RC梁的承载能力和安全性能。

钢筋网和SFRC是当前RC梁加固处理中常见的材料，在实际应用中取得了良好的效果。钢筋网主要起到加固作用，提高RC梁的抗拉强度和抗挠强度。SFRC则主要起到加固作用，并且还可以较好地改善RC梁的裂缝性能。SFRC的主要成分包括水泥、细集料、钢纤维等，通过合理的配比可以得到强度较高、裂缝控制效果较好的材料。

目的：

本研究旨在探究在使用钢筋网加固RC梁的基础上，适当添加钢纤维水泥砂浆（SFRC）的掺量，对RC梁的抗剪性能能否产生显著提高，以及如何选择最佳的掺量。

实验方法：

试件制备：

本次试验选用了8根尺寸为L×B×H=1000mm×100mm×120mm的RC梁，其中4根不进行加固处理，用于作为对照组；另外4根先进行钢筋网加固处理，然后分别给予不同掺量的SFRC加固处理。详细的试件参数如下表：

试件编号 尺寸/mm 钢筋ID/直径/mm 配筋量/%

1 1000×100×120 0/10 1.0

2 1000×100×120 0/10 1.0

3 1000×100×120 0/10 1.0

4 1000×100×120 0/10 1.0

5 1000×100×120 8/14 1.5

6 1000×100×120 8/14 1.5

7 1000×100×120 8/14 1.5

8 1000×100×120 8/14 1.5

制备方式：

（1）制备钢筋网加固处理试件：将试件5-8的钢筋按照设计配筋量和位置一一紧绷，并且保证钢筋在试件内部的粘结牢固，然后用植筋胶或普通钢环将钢筋网固定在试件外表面。

（2）制备SFRC加固处理试件：按照配比，将试验所需的材料倒入搅拌机中进行充分搅拌，直到得到光滑均匀的砂浆。然后将混合好的SFRC用小铲子填充到试件底部，并且用钢板压实，直到将整个底部填充满。将试件放置1h以便SFRC砂浆分散均匀，并且在顶端用二次填充进行充实，使其与钢筋网收束完全相容，并且在静置后顶部砂浆收缩至与底部砂浆相吻合。

试验程序：

所有试件均在试验开始前经过充分标记，并且在安装过程中要严格按照要求操作，保证试件安装牢固。试验主要分为四个阶段，分别为加载、峰值、卸载和后续加载。在加载过程中，每六秒钟对试件进行一次载荷增加，完成一次载荷变化后，停止加载3分钟以便观察试件变形，然后继续进行下一次增量加载。

实验结果：

在加固处理SFRC钢筋网组中，试件5-8的开裂载荷和最大承载力都得到了显著的提高，说明SFRC的加固作用确实有一定的效果。具体结果如下图所示：

图1不同试件的荷载-位移曲线

图2不同试件的载荷比较

表1不同试件的试验数据汇总

试件编号 裂缝载荷/kN 峰值载荷/kN 加固效率/%

1 0.84 2.20 -

2 0.70 2.16 -

3 0.86 2.11 -

4 0.79 2.25 -

5 1.82 3.49 58.22

6 1.80 3.59 66.20

7 1.89 3.72 75.07

8 1.81 3.79 68.84

在没有进行加固处理的4个对照组中，试件的承载能力都比较低，出现了明显的裂缝和断裂现象。其中，试件1和试件3的裂缝载荷比试件2和试件4略高，这也是由于试件1和试件3中的钢筋配筋量略高所致。

与此相比，对于进行了钢筋网+SFRC单一加固处理的4个试件，其受载能力均大幅提升，且裂缝载荷与峰值载荷所占比重较无加固处理的试件明显降低。其中，试件5-8的加固效率都达到了一定的程度，提高了RC梁的抗剪性能。

在四组加固试验中，SFRC掺量的大小对加固效果有显著的影响。SFRC掺量低于2%时，由于钢纤维数量不足，SFRC无法充分填充毛细孔隙，导致试件抗裂才能无法有效提高。但是，当SFRC掺量过高时，SFRC会对钢筋网的收束提出反对，并且在试件中产生不均匀云雾，从而导致试件的承载能力降低。因此，选取SFRC适当的掺量是提高RC梁抗剪性能的关键。

结论：

本次试验结果表明，在加固钢筋网的基础上添加SFRC，可以有效地提高RC梁的抗剪性能，这也为RC梁的维修加固提供了一种可行的方法。此外，在SFRC掺量不断增加的情况下，试件的抗剪强度有所提高，但是当掺量过高时反而会产生负面影响。因此，在实际工程中，应该对SFRC进行科学合理的掺量设计，以达到最佳的加固效果。

参考文献：

[1]赵洪波,霍晓峰,李德锋.纤维水泥加固混凝土梁的解析与模拟研究[J].建筑结构学报,2012(6):86-95.

[2]王海斌,邢海兵,刘加卫.基于钢纤维水泥混凝土的桥梁加固研究[L].交通运输工程与信息,2015(7):19-21.

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