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高强灌浆料在结构加固修补技术中的应用

2016年01月13日

 

    目前,国际上普遍将高强灌浆料应用于机械设备安装和加固修补工程中。70年代改革开放之初,为了满足进口设备的需要,我国开始了灌浆料的研制工作,并于1977年研制成功,开始在冶金设备安装中大量应用。经过20多年的研究、实践,我国灌浆料的技术性能逐步提高,其各项技术性能已达到国际水平。在灌浆料的使用上,已从传统的用于机械设备安装的二次灌浆发展到用于混凝土结构的加固修补方面,并获得了良好的效果。 
    高强灌浆料的主要技术指标对于结构加固修补工程,由于其特殊性,往往要求加固修补效果好,工期快和易于施工等特点。因而,体现于灌浆料上的要求即为其流动度、膨胀率、早期和最终强度以及凝结时间等指标。
    1流动度
    表示材料流动性能的方法国际上有三种,即流动度法、漏斗法和坍落度法。它们的限界值分别是:流动度法的限界值≥240mm;漏斗法流出时间范围是(8±2) s;坍落度法的限界值≥25cm.目前,我国普遍采用流动度法考查灌浆料的流动性能。为了满足灌浆施工自行流动的要求,灌浆料的流动度必须大于240mm.国外灌浆料的流动度指标,最低规定为240mm.如果没有必要的流动性能,狭小的空间是灌不进去的,达不到饱满填充的效果,即使其他性能再高,对灌浆工程也没有意义。所以,灌浆料的流动度是评价灌浆料质量优劣的首要条件。
    灌浆料的流动度随加水率(用水量/干料重量)的增大而增大。但是,加水率过大会出现泌水现象和降低抗压强度。灌浆料加水率的可调节范围应在1%以内。
    灌浆料的流动度随停放时间的增加而减小。所以在进行灌浆施工时,对灌入的拌合物要不停地用竹劈子往复拉动,以维护其流动性能。
    1.2膨胀率
    膨胀率是灌浆料的第二个主要技术指标。为了使灌浆料硬化后,能够获得饱满填充效果,灌浆料必须具有适宜的膨胀性能。
    我国《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119-88)规定灌浆料的1d竖向自由膨胀率为0.1%~0.5%,6个月的剩余竖向自由膨胀率大于0.05%。
    1.3抗压强度
    在结构加固修补中,一般都希望有较高的早期强度,以便尽早投入使用。灌浆料的1d抗压强度最低应大于20MPa.目前,国内常用灌浆料的抗压强度指标一般为R1≥30MPa,R3≥40MPa,R28≥60MPa. 1.4钢筋粘结强度无论是修补加固工程还是设备基础灌浆,要保证灌浆料与钢筋具有足够的粘结强度,才能达到一体化目的。
    灌浆料与光面钢筋的粘结强度一般应大于或等于6MPa,与螺纹钢筋的粘结强度一般应大于或等于30MPa. 1.5凝结时间凝结时间是影响施工进度的重要指标。对于加固修补工程,往往希望强度上得越快越好,即希望终凝时间尽可能的短。但是初凝时间不易过短,过短时易造成拌合物流动性降低而影响施工操作和灌注质量。
    灌浆料的初凝时间一般应为4h左右,终凝时间一般应为5h左右。
    2.高强灌浆
    料在结构加固修补技术中的应用为了使灌浆料的技术性能得以充分发挥,保证结构加固修补工程的质量,在灌浆施工中尤其应注意以下几点问题:
    2.1认真确定灌注方案,模板支设要严密
    1995年12月,北京某重大工程建设中,C区4层、5层和6层有四根混凝土柱由于振捣不好,强度未达到设计要求,需要进行加固补强。在与施工、设计等单位认真协商后,我们提出了用灌浆料进行外包加固的施工方案。四根混凝土柱中,三根柱净高4.2m,一根柱净高6m,要求加固补强之后不改变柱宽等几何尺寸。考虑到上述原因,每根柱分三段进行灌注,每段高度为1.2~1.5m,这样既可避免一次灌注时灌浆料对模板的侧压力过大而造成跑模,又便于施工。由于灌浆料中骨料最大粒径为7mm左右,为了保证灌注流畅,要求每根混凝土柱剔凿进2~2.5cm,并且接茬部位老混凝土表面均匀凿毛,露出新鲜表面,以增加粘结强度。经过补强,该混凝土柱的承载能力达到了设计要求,同时也满足了使用需要。
    另一使用实例是1998年3月,某工程地下一层在混凝土浇筑之后,发现B、C轴沿5~7轴深梁出现整跨梁露筋、梁底没有保护层、柱头处混凝土有漏振等现象。由于梁底钢筋排列紧密,间隙小,如果用喷射混凝土修补,混凝土回弹量过大,间隙小处,混凝土仍然进不去,而且修补之后的混凝土强度达不到原混凝土设计C50的要求。若采用聚合物混凝土修补,也受到施工条件的
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