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喷射纤维混凝土在修复加固工程中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2005-10-17  来源:工程材料  作者:刘金山 (吉林省水利水电工程局四处, 吉林 长春 130012)
核心提示:喷射纤维混凝土在修复加固工程中的应用
      在实际工程中混凝土结构往往由于设计、施工的疏忽、材质不良、环境变化或使用情况改变等原因而出现各种质量事故需要加固或补强同时建筑物的老化失效需要维修和加固改造建筑物遭受自然灾害或人为损坏等也需要加固处理这是近年来建筑工程界越来越重要的任务之一。因此建筑物加固处理技术的研究已受到了结构工程师的重视。

1  喷射纤维混凝土的特点

1.1  喷射混凝土的特点

喷射混凝土是借助喷射机械利用压缩空气或其他动力将按一定比例配合的拌合料通过管道输送并高速喷射到受喷面(岩面、模板、旧建筑物)上凝结硬化而成的一种混凝土。它不是依赖振动来捣实混凝土而是在高速喷射时由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压密同时又可采用较小的水灰比(0.40.5),因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度可以在结合面上传递拉应力和剪应力。喷射法施工还可以在拌合料中加入速凝剂使水泥在10min内终凝使混凝土喷射后能立即获得强度。喷射法施工可将混凝土的运输、浇筑和捣固结合为一道工序不要或只要单面模板可通过输料管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁或复杂造型的结构工序简单机动灵活具有广泛的适应性。

1.2  喷射纤维混凝土的特点

1.2.1  喷射纤维混凝土材料组成及配比

水泥应优先选用不低于32.5级的新标准硅酸盐水泥或普通水泥。

应选择中粗砂细度模数大于2.5

石子卵石或碎石均可但以卵石为好最大粒径不宜大于20mm且不得含有活性二氧化硅材料。

外加剂用于喷射混凝土的外加剂有速凝剂、引气剂、减水剂和增粘剂。

纤维采用聚丙烯纤维细度68μm,长度19mm具有弹性好抗多次形变能力强吸水性好快速分散性好化学稳定性好等特点是改良混凝土性能的理想材料。

喷射纤维混凝土材料的配合比

水泥∶砂∶石子= 122

速凝剂掺量(占水泥重)3%

合成纤维量600900g/cm3

1.2.2  喷射纤维混凝土特点及应用范围

    喷射纤维混凝土是在喷射混凝土中掺入高性能的聚丙烯纤维因此它除具备喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外还具有以下特点①较好的抗裂、阻裂性能②较高的抗冲击性能③较好的耐磨、耐腐蚀性能④较好的抗渗、抗冻融性能⑤较好的抗疲劳性的抗碎裂性⑥在施工过程中由于纤维尚能提高混凝土材料的粘聚性因此在喷射纤维混凝土时回弹率大大降低。正是由于喷射纤维混凝土具有以上优良性能因此它广泛被应用于工业及民用建筑的楼地面、公路路面、预制构件、水利工程、边坡防护、蓄水池、机场跑道和停机坪、人防工程以及各种构筑物的加固补强和保护。

2  喷射纤维混凝土的工艺

2.1  机械设备

机械设备及风、水压要求见表1

2.2  喷射纤维混凝土施工安排

2.3  喷射工艺

2.3.1  机械安装

喷射机安好调试后先注水后通风清理通风筒及管路同时用高压水(或高压风)冲洗() 受喷面。

2.3.2  上料

干喷机要连续上料经常保持机筒内料满在料斗口上设一活动15mm孔径筛网避免超径骨料进入机内。

2.3.3  操作顺序

喷射时应先注水后送风然后进料。根据受喷面和喷出的混凝土情况调节注水量。

2.3.4  喷射部位顺序

应分段、分片进行。每片均自下部起水平方向旋转移动往返一次喷射然后向上移动。喷射前个别受喷面凹洼处应先找平。

2.3.5  最佳喷射距离与角度

喷头出料口至受喷面距离现供风压力大小随时调整一般以0.61.0m为宜。喷射料束以垂直喷面为最佳。

2.3.6  喷射料束运动轨迹

环形旋转水平移动一圈压半圈环形旋转直径约300mm行间搭喷约2030mm

2.3.7  喷射料束旋转速度及一次喷厚

以约2s转动一圈为宜一次喷射厚度以不坠落时的临界状态和所需厚度时才向前方移动一般不少于50mm

2.3.8  养护

由于喷射混凝土层一般较薄外表面系数大为此喷射后2h必须浇水养护养护时间不少于14d

3  喷射纤维混凝土在修复加固工程中的应用

喷射纤维混凝土不仅具有喷射混凝土的优良性能同时由于掺入聚丙烯纤维后弥补了混凝土的先天不足使这一技术得到发展和完善应用范围进一步被拓宽河北省建筑科学研究院在开展该项目研究的同时成功地将这一技术应用于以下几项加固工程中。

3.1  某焦化厂精炼分厂塔架的加固

该塔架是1970年建造的9层钢筋混凝土框架(34m),多年来由于塔架所处环境恶劣致使塔架多处出现钢筋锈蚀、剥落等现象严重影响了塔架的正常运行为保证该塔架安全使用采用喷射纤维混凝土的方法对该塔架进行了加固处理。在满足抗震设计的前提下利用喷射纤维混凝土的抗裂、密实、防水、耐腐蚀等优良性能满足了塔架的安全性和耐久性。

3.2  某保险大厦箱基加固

某市人民保险大厦是一座高层框架结构地下3地上25建筑高度107m建筑总面积29962m2该工程负三层箱基底板、墙板在施工时产生多条温度裂缝渗漏水严重。为了保证该高层建筑物的正常使用采用内衬喷射纤维混凝土刚性板的方法解决了该建筑地下室渗漏水问题。

3.3  某化肥厂破碎楼加固工程

某化肥厂破碎楼是该厂重点工程建于1960,4层钢筋混凝土框架结构总高20m。由于环境恶劣年久失修多处钢筋锈蚀混凝土剥落严重影响该楼的安全使用。同时因此化肥厂技术改造要在该楼上新增设备荷载增加。为了满足使用要求和抗震设计要求采用喷射纤维混凝土对该楼的梁、板、柱进行了加固避免了因拆除重建而带来的巨大经济损失。

4  结论

通过该技术的研究和加固工程的实践得到以下结论

①喷射纤维混凝土同样具有喷射混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度、粘结强度高的特点。

②喷射纤维混凝土具有密实、阻裂、防水、耐磨、耐腐蚀等优良性能。

③加入纤维后可以提高混凝土的抗裂、抗冲击强度。

④喷射纤维混凝土具有较高的抗渗、抗冻融特性。

⑤纤维在混凝土拌合料中分散性好、易拌合、黏聚性好。

⑥喷射纤维混凝土与喷射混凝土工艺相比具有回弹率低一次喷射厚度大、易养护的特点。

⑦喷射纤维混凝土具有较好的抗疲劳性和防裂性抗震性能及延性好。

    总之喷射纤维混凝土是将喷射混凝土和纤维混凝土的优良特性结合在一起是一种新型复合材料和施工方法它将广泛应用于土木建筑、道路桥梁、水利工程中特别是那些坡度大、难养护的薄壁结构和滑模结构。在旧建筑加固和修复中以其特殊的材质、优良的力学性能、可靠的安全度必将越来越受到工程界的重视。
 
 
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