预填骨料-钢筋钢丝网加固素混凝土方柱受力性能研究

预填骨料-钢筋钢丝网复合加固素混凝土方柱受力性能研究学生姓名：李海军导师姓名：陆小华报告日期：09.11.12报告提纲1选题内容摘要————2国内外研究现状———3拟要解决问题————4试验主要内容————5可行性分析—————

做什么？为什么？怎么做？意义何在？我的idea？1选题内容摘要

随着经济建设和基础建设的发展成熟，对既有结构物的检测鉴定和维修加固改造已成为许多国家土木建筑业的投资与研发主体。混凝土是最大宗的建筑材料，混凝土结构的加固自然是结构加固的主要市场。例如：美国白宫科技办公室将房屋耐久性问题列为1999年以后10大重点科技领域之一；美国劳工部预测，对结构物的维修加固改造将是美国21世纪9个热门行业之一。ASCE2003年底公布27.5％以上混凝土桥梁老化，1/3以上国道老化，2600个水坝（23％）不安全我国1995年统计在役60亿平米城镇民用建筑中，有30亿平米需要加固，其中10亿平米急需加固北京地区六七十年代建造的工业厂房屋面，至90年代初已被替换50％北京、天津中环路上众多立交桥，在运行十余年以后，因钢筋锈蚀和混凝土冻蚀陆续进行了大修或部分更新做什么？

在国内预填骨料混凝土（Pre-placedAggregateConcrete）作为一种加固方法基本上处于空白，预填骨料混凝土除了特别适宜水下结构加固外，对梁柱加固，尤其是柱的加固有其独到的优点，可以灵活地根据需要作完全包裹、部分包裹乃至局部补强，并且由于砂浆是由砂浆泵灌入，现场基本没有湿作业，可以保证粗骨料在有密集的钢筋和狭窄空间处的填充。但现有的加固方法施工困难，且表面微裂缝较多，结构耐久性较差。本研究项目拟引进钢丝网水泥改进施工工艺和改善加固混凝土性质，并通过系统性的实验研究探索一整套预填骨料混凝土-钢丝网水泥加固的设计理论和施工工艺，填补国内空白，发展加固技术。

预填骨料混凝土高性能水泥砂浆关键词钢筋钢丝网复合加固预先在模具内将粗骨料填好，捣实，然后将水泥砂浆在一定压力下灌注入粗骨料空隙内而形成的一种特殊混凝土通过焊接钢筋笼外包钢丝网，形成基本骨架，钢筋用以增加配筋率提高承载力，钢丝网则充分发挥其配筋分散性和抗裂性好，耐久性强和延性好等优点在基准水泥砂浆中添加掺合料粉煤灰﹑硅灰，以及外加剂减水剂﹑膨胀剂等，充分提高水泥浆的流动性和强度充分利用混凝土，钢筋，钢丝网，高性能砂浆等材料性能对结构进行维修加固，以提高结构整体承载力和改善性能。2国内外研究现状

1937年，美国工程师在修复加利福尼亚州的圣菲（SantaFe）铁路隧道工程期间，最早提出用预填骨料方法来生产混凝土。后来，这种在模板中铺设级配骨料，并在骨料中灌浆制做混凝土的方法被证明是很有前途的。起初由于缺乏经验，PAC的用途仅限于修补桥梁和隧道里衬。经过广泛的试验，美国农垦局在胡佛（HooverDam）的溢洪道上回填了大面积的冲刷区，其工程量为34m（长）×10m（宽），深度达11m。1964年，美国科罗拉多州尼德兰（Nederland）的巴克坝（BakerDam）迎水面的扩建工程，在52m高的坝上重做面层，就要在坝的前面1.8m左右处锚固预制混凝土板，在冬季水库的枯水期用粗骨料填满1.8m的间隙，第二年春季的水库丰水期，10d之内连续泵送作业，把骨料管满浆。多项工程实例证明此方法可用于大型的工程项目。1951年美国陆军工兵部队开始允许在涡轮机的蜗壳间和其他结构中使用PAC。1954-1955年间在马克基纳克（Mackinac）大桥34个桥墩的施工中，使用了380000方PAC。1950年日本的工程公司购买了这种方法的使用权，建造了一些桥墩。到20世纪70年代，日本的本州-四国桥梁管理局进行了广泛的研究，在大型桥梁的施工中达到了定点。澳大利亚的雪山管理局在其水利电站工程中，用PAC填充了涡轮机的蜗壳和尾水管。在核反应堆和X射线设备的周围浇筑生物防护屏蔽，也广泛使用了这种方法。为什么？相比之下，国内预填骨料混凝土的应用则相对落后许多，尽管已有以大连，广东为主沿海城市的一些应用实例，例如：中港一航局采用PAC建造船坞底板；虎门大桥野采用了沉井压降混凝土施工技术；高州水库石骨输水廊道也应用该方法施工；青霜船闸除险加固中应用水下压浆混凝土，此外还有很多桩基工程中挖孔灌注桩，道路工程也都PAC的施工方法和施工工艺。总的来讲，预填骨料混凝土在欧﹑美﹑日本等发达国家已经有系统的性的研究，获得了较成熟的工艺，成为一种常规加固方法。像瑞士西卡（SIKA）集团，德国巴斯夫（BASF）公司等都能成熟的配制和生产高性能无收缩的灌浆料。美国材料与试验协会（ASTM）也制定了一套完整的PAC制配和测试规范。而国内预填骨料混凝土的应用还处于较为初级阶段，还没有成熟的砂浆性能和配比的成果，大部分应用PAC强度不超过C20。因此，仅砂浆配比，试验方法和加固施工工艺等方面国内就还有大量的工作需要做。3拟要解决问题3.1高性能砂浆的配制普通砂浆是由水，水泥，砂等材料按一定的比例搅拌形成的流态浆液。作为配制混凝土的一种胶结材料，一般砂浆必须具有所需的流动性，材料离析小，硬化后具有一定的强度及粘结能力等特性。而高性能砂浆在具备上述性能同时，还应该有更高要求的性能：（1）在新鲜状态下，应具有良好的流动性和注入性，能够在一定的压力下完全充填粗骨料空隙，并具有一定的整体性和稳定性；（2）砂浆在向粗骨料间填充时，材料离析要少，泌水率要低，水泥浮浆要少，而且膨胀适度；（3）凝结硬化后砂浆应具有必要的抗压强度和与粗骨料的粘结能力，而且具有足够的耐久性和水密性。为了配制高性能砂浆，我们应该首先明确改善砂浆性能的影响因素。例如：水灰比，砂灰比，活性矿物掺合料使用量，减水剂掺量，砂浆流动度，环境温度，膨胀率，泌水量，强度，凝结时间等都是砂浆性能的控制因素。其中，我们要抓住主要因素（流动度，强度），合理控制其他因素。我的idea?参考相关文献，可以通过添加外加剂（高效减水剂，膨胀剂等），掺合料（硅灰，粉煤灰）来改善其性能。那么设计出合理的配合比及试验方案就成为了一项重要的工作。综上所述，我们将配制满足要求高性能砂浆作为一个重要的课题来完成。为了得到一套完整的砂浆配合比，我们在查阅国内外相关文献的基础上，做了大量的试验研究（这部分工作已有师兄完成）。然而，就目前而言，我们尚存的问题还有很多，后续的工作量也很大，所以我们团队进行细致的分工协作。

3.2加固工艺流程设计砂浆试验灌注试验强度试验加固试验4试验主要内容4.1试验目的

通过预填骨料—钢筋钢丝网加固素混凝土方柱受力性能研究，探讨钢筋，钢丝网及预填骨料混凝土之间共同工作机理（粘结，增强，承载力，延性，破坏过等），根据试验结果分析讨论，推导出加固后混凝土柱的极限承载力的经验公式，得出一个相对完善的加固施工工艺流程，总结出该加固方法的优缺点及应用前景。怎么做？4.2试验方案4.2.1试验材料准备

准备材料：水泥，砂，石子，外加剂（减水剂，膨胀剂），掺合料（粉煤灰，硅灰)，钢筋，钢丝网，木模板（成套），500t压力机，压浆机，应变片，千分表（位移计）各项材料具体参数：

水泥：早强水泥，强度等级42.5R；

砂：（细度模数Mx=1.7-1.8，最大粒径不超过2.5mm，同时通过孔1.2mm的筛余量不应超过5%）；

石子：碎石，粒径范围15mm-30mm；

减水剂：FDN—5高效减水剂；

膨胀剂：UEA-Y膨胀剂是硫铝酸钙