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高韧性混凝土在城市建筑加固工程中的应用前景

发布时间:2017/04/28 点击量:

  由于历史原因和当时的经济、技术条件,以及多年运行等因素,目前我国城镇有相当多的建筑物处于高龄服役期,存在质量和安全隐患,需要对其进行修复加固处理。将高韧性混凝土应用到混凝土结构的修复加固中,可以消除修复结构中的分层和剥落现象,可以控制混凝土裂缝的发展并细化混凝土裂缝宽度,可以消除由于混凝土的脆性破坏导致的 FRP 加固结构中FRP 的过早破坏,更由于其控制裂缝发展阻碍了有害介质的侵入,使修复结构的耐久性得到提高。

  目前,一些发达国家已将高韧性混凝土在修复加固工程中进行应用,取 得了一定的效果。已经在美国、日本等国较为广泛地开展,并取得了较好的效果,这为高韧性混凝土在国内相关工程的 应用提供了经验,也使高韧性混凝土的应用研究成为国内一个新的研究热点。下面就有郑州加固企业小编为大家做详细解答:

  高韧性混凝土的修复加固特性
高韧性混凝土的特性

  第一:拉伸应变硬化特性

  高韧性混凝土在开裂后,并没有表现出普通混凝土的脆性, 也没表现出一般纤维混凝土的应变软化,而是表现出较强的变形能力,荷载增加,应变缓慢增加,有明显的应变硬化,随着荷载的增加,应变缓慢增加,表现出明显的应变硬化性能,其拉伸应变高达3% 以上,如此大的变形能力可以使结构在不利变形下,保持完整性而不发生局部破坏。因此,高韧性混凝土可以有效控制裂缝的发展,广泛应用于不利变形下的修复加固工程。

  第二: 多缝开裂特性

  高韧性混凝土在拉伸荷载作用下具有明显的多缝开裂特性,接近峰值荷载 时在拉伸试件的受拉区出现了大量近似平行的细密裂缝,裂缝间距在0. 5 ~ 2mm 之间,最大裂缝宽度小于 0. 1mm。由于开裂混凝土的抗渗性与裂缝宽度相关,裂缝宽度越大,抗渗性越差,因此限制裂缝宽度可以延缓侵蚀性物质的侵入,使钢筋混凝土结构的耐久性得到提高。

  第三:与钢筋协调一致变形特性

  钢筋混凝土结构中,混凝土的抗拉强度非常低,属脆性材料,且脆性随混凝土强度 等级的提高而加大。因此构件受力初期,混凝土即出现裂缝,外荷载就转为钢筋承担,此时产生了钢筋和混凝土的不一致变形,这种不一致变形使钢筋与混凝土的界面间产生了较高的剪切应力,混凝土出现保护层剥落现象。高韧性混凝土的高延性能力,能够使钢筋与混凝土之间的变形协调一致,防止钢筋保护层的剥落破坏。

  高韧性混凝土在修复加固工程中的应用

  第一:在高层抗震结构中的应用

  2005 年,在日本东京和横滨的两栋高层建筑中,采用高韧性混凝土连梁连接建筑的核心墙,这一工程应用标志着高性能纤维增强水泥基复合材料在全世界高层建 筑抗震结构中的应用。采用高韧性混凝土连梁后的建筑结 构在抗震荷载作用下的能量吸取能力得到很大的提高,因 此,其破坏承载力也大幅提高,从而减少建筑物在震后的修 复工作,经济效益显著。为了检验高韧性混凝土在野外环境下的性能。

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  第二: 桥梁路面修复加固

  水泥混凝土路面是一种重要的桥 梁路面形式,其强度高,养护费用低,但在使用过程中,由于 使用环境的复杂多样,经过一定的使用周期会出现开裂,剥 落等现象。高韧性混凝土具有应变硬化和多缝开裂的特性,这为其在桥梁路面修复工程中的应用提供可能。为获得高 韧性混凝土在桥梁路面修复工程应用中的实际经验,2002 年 在美国密歇根州的一座钢梁桥路面,采用了高韧性混凝土与 普通商品混凝土进行修复对比试验。修复工程主要采用普 通商品混凝土,预留一处采用高韧性混凝土。

  通过对修复路面的观测,修复初期( 1 ~ 2 天) ,普通混凝土由于收缩等原因产生了微细的裂缝,并且在较短的时间内逐步增大,而高韧性混凝土没有出现可见裂缝; 修复4个月后( 期间经过冬季) ,发现普通混凝土出现了宽度较大的裂缝和剥落现象,高韧性混凝土出现了大量的微裂缝。这个工程实例证明,从浇注开始,高韧性混凝土便展现出优异的裂缝控制能力,是一种具有良好耐久性的结构材料。

  第三:桥梁连接板修复加固

  桥梁维修的主要问题是桥梁伸缩接缝位置的破坏和渗漏。随着交通运输量大幅增加以及车辆载重越来越大,导致桥梁连接板的破坏、渗水日趋严重,这直接威胁桥梁的使用寿命。显然传统的连接板已不能满足要求,高韧性混凝土具有高延性和较强的裂缝控制能力,这为其在桥梁连接板修复中的应用提供可能。

  为了检验高 韧性混凝土连接板在桥梁修复中的应用效果,2005 年在美国密歇根州的一座钢梁桥,采用了高韧性混凝土与普通商品混凝土,进行桥梁连接板修复对比试验。通过对高韧性混凝土连接板足尺试验,对比普通混凝土和高韧性混凝 土在拉伸疲劳荷载作用下的刚度损失以及100,000 次荷载循环后的裂缝宽度。

  实验表明: 高韧性混凝土拉伸疲劳荷载作用下几乎没有刚度损失,100,000 次荷载循环后裂缝宽度仅为普通混凝土的十分之一。这个工程实例证明,高韧性混凝土有很强的抗裂性和抗渗性,能广泛应用到桥梁连接板的修复工程。

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