李志強(qiáng) 胡慶龍 王 明 李牽慧 金 楠

（河北建筑工程學(xué)院 河北張家口 075000）

1 引言

目前由于遺存至今的磚石砌體建筑結(jié)構(gòu)甚多，且在環(huán)境、荷載等因素（臺風(fēng)和地震破壞、雨水侵蝕、廢氣蝕損、微生物破壞等）的長期作用，均使得墻體結(jié)構(gòu)承載能力逐漸減退，結(jié)構(gòu)本身已很脆弱亟需加固修復(fù)，另一方面，充分利用既有建筑物，開展既有建筑加固修復(fù)已日益得到重視，提出科學(xué)而安全的抗震對策，做好這些砌體建筑的維修和加固工作，具有重要的現(xiàn)實意義。

本研究基于砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的現(xiàn)狀，結(jié)合近年來水泥基灌漿材料的開發(fā)應(yīng)用和加固工程的具體實踐，提出采用雙面鋼筋網(wǎng)結(jié)合水泥基丙乳砂漿面層綜合加固修復(fù)磚石砌體結(jié)構(gòu)的技術(shù)研究，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的構(gòu)造設(shè)計與分析，確定合理的研究方案，一方面可以進(jìn)一步對丙乳砂漿材料性能及其配合比進(jìn)行對比分析，進(jìn)一步還可以研究其與鋼筋網(wǎng)綜合加固砌體效果，可以有效提高其承載能力并且方便實現(xiàn)砌塊墻體結(jié)構(gòu)的快捷修復(fù)為今后的加固工程也可帶來相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，推動該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

2 國內(nèi)外砌體結(jié)構(gòu)加固方法簡析

目前國內(nèi)外砌體結(jié)構(gòu)常用的加固方法有：粘貼纖維復(fù)合材料加固法、拆砌或增設(shè)抗震墻加固法、修補(bǔ)和灌漿加固法、雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固法、外加柱加固法、包角或鑲邊加固法、支撐或支架加固法、隔震和消能減震加固法。粘貼纖維復(fù)合材料加固法能夠改善墻體的抗震性能，但此法無法加強(qiáng)墻體間拉結(jié)和結(jié)構(gòu)整體性，且溫度達(dá)到120℃時強(qiáng)度幾乎完全喪失。拆砌或增設(shè)抗震墻加固法能夠使墻體的承載力明顯改善，但前者需臨時支撐，施工麻煩；后者往往由于增設(shè)墻體影響房屋使用。外加柱加固法、包角或鑲邊加固法，一般是通過約束提高結(jié)構(gòu)整體性，改善墻體的水平抗側(cè)性能。對于預(yù)應(yīng)力撐桿加固法在砌體柱構(gòu)件的承載力加固方面有著較為顯著的效果；對于應(yīng)力狀態(tài)較為集中的構(gòu)架而言較為適用。隔震和消能減震加固法是通過設(shè)置隔震層，將原先結(jié)構(gòu)所承受的地震強(qiáng)度和能量集中到隔震層上，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時結(jié)構(gòu)受力和變形不斷增大，耗能裝置處于彈性范疇內(nèi)，首先消耗能量，使得原結(jié)構(gòu)在經(jīng)過減震裝置耗能之后，受到?jīng)_擊的能量得到大幅降低，從而達(dá)到抗震的目的。

3 鋼筋網(wǎng)-丙乳砂漿加固特性

水泥基丙乳砂漿是近年來建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的新材料，其在粘結(jié)性能、抗裂性、防水性及耐磨性等方面存在較為明顯的優(yōu)勢，相較于對應(yīng)的樹脂基材料而言，其成本較低且耐老化、便于制作、工藝便捷，及質(zhì)量可靠度高等優(yōu)點。

鋼筋網(wǎng)結(jié)合砂漿面層加固砌體結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用較為廣泛且可靠度較高的加固技術(shù)之一，通過鋼筋、砂漿、原砌體構(gòu)件的共同工作，可有效解決砌體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造問題，使得原砌體結(jié)構(gòu)的整體性也能進(jìn)一步提升。

鋼筋網(wǎng)結(jié)合水泥基丙乳砂漿加固相較于結(jié)合普通砂漿加固而言，構(gòu)件在經(jīng)過面層夾板墻加固后，墻體的抗拉強(qiáng)度有著一定量的提升，且其砂漿的收縮性較小，彈性模量有所降低，墻體的抗裂性明顯提高，而且丙乳砂漿與原結(jié)構(gòu)的墻體、砂漿等老舊建筑材料的粘結(jié)力度比普通砂漿更強(qiáng)；同樣的砂漿使用期限內(nèi)其便于施工操作，快捷修補(bǔ)，無毒害，成本較低，密封作用好，能夠進(jìn)一步阻止鋼筋銹速率，防止墻體結(jié)構(gòu)過快的發(fā)生剝蝕現(xiàn)象。除此之外，對于有裂縫的舊墻，丙乳砂漿在做抹面層加固的同時還可以做裂縫的修補(bǔ)，使得墻體的抗裂性、抗壓性均得到提升。

4 加固設(shè)計分析

為完成磚墻體加固設(shè)計對比分析，現(xiàn)做如下試驗設(shè)計：

4.1 試件設(shè)計

（1）丙乳砂漿與普通砂漿試塊設(shè)計為邊長70.7mm的立方體試塊，按照預(yù)先配置好的配合比，三件為一組在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，測定相應(yīng)強(qiáng)度；

（2）T型磚砌體墻尺寸如圖1：（磚為普通黏土磚截面尺寸為：240×115×53）

圖1

在地震作用下，墻體節(jié)點及縱橫墻交接處為主要破壞點，由于T型墻體在縱橫墻交接處鋼筋網(wǎng)片斷開，為保證鋼筋在節(jié)點處連接穩(wěn)定性，增設(shè)墻體節(jié)點構(gòu)造柱，能夠進(jìn)一步保證墻體的抗震性能。T型節(jié)點細(xì)部構(gòu)造圖如圖2所示。

（3）鋼筋網(wǎng)配筋布置

夾板墻體的鋼筋按種類分有箍筋、墻體拉結(jié)筋、分布鋼筋、縱向受力鋼筋四類。除縱向受力鋼筋采用12mm外，其余鋼筋均采用6mm光圓鋼筋；

鋼筋網(wǎng)按照150×150的間距布置，鉆眼以梅花形布置，以布置墻體橫向拉結(jié)鋼筋，箍筋眼以150mm間隔布置，縱墻鉆眼分布如圖3所示。

4.2 試驗所控制的變量

圖2

圖3

表1

4.3 加載裝置

本次試驗采用低周反復(fù)加載，水平加載設(shè)備錨固在反力墻上。2個地錨螺栓用來固定基礎(chǔ)梁。TUTS電液伺服儀主要控制水平低周往復(fù)加載，加載力控制最大量程為500kN，位移控制最大量程為±150mm。豎向加載的液壓千斤頂?shù)牧砍虨?000kN，作用在分配鋼梁上。計算試件自重和加載設(shè)備的重量，計算加載值扣除試件自重和加載設(shè)備的重量。然后施加往復(fù)水平荷載，水平荷載由作動器提供，規(guī)定水平推力為正方向，拉力為反方向。水平力加載過程是分級加載，并通過液壓伺服加載系統(tǒng)自帶的測力傳感器控制其力值和位移值，將所測數(shù)據(jù)輸入電腦便可繪制荷載-位移曲線。

4.4 試驗加載制度

加載正式開始前，對試件進(jìn)行預(yù)載，加載器位移為5mm，加載1～2次。加載過程中認(rèn)真檢查測量儀器、采集儀器是否正常以及連接裝置是否安全。先施加豎向軸力加載，然后在水平加載，在水平加載過程中豎向壓應(yīng)力取0.3MPa保持不變。采用位移控制法進(jìn)行加載。

4.5 測點布置

具體測點布置如下：

（1）墻體砂漿面層與鋼筋的應(yīng)變測點

試驗中，應(yīng)變值由電阻式應(yīng)變片測量，各應(yīng)變片通過導(dǎo)線接到靜態(tài)電阻應(yīng)變片儀上，由顯示器顯示出讀數(shù)。砂漿面層應(yīng)變片在一側(cè)沿墻體對角線等距布置5個應(yīng)變花，在另一側(cè)縱橫墻交接處兩墻體中間對稱布置4個應(yīng)變花，鋼筋應(yīng)變片分別在縱筋和橫向筋沿一條對角線分布。

（2）位移測點

為量測試件的水平側(cè)向位移，安裝3個位移計，沿試件高度安裝，地梁處安裝一個，以量測墻底位移；墻體1/3之一高度處安裝一個，墻體頂部安裝一個。

5 施工工序

首先按照150×150的間距彈線→鉆眼以梅花形布置→電動氣泵將鉆眼內(nèi)的灰塵清理干凈，然后蘸取丙酮清洗鉆眼→植入墻體拉結(jié)鋼筋和構(gòu)造柱的鋼筋→插入墻體的分布鋼筋、構(gòu)造柱豎向鋼筋，后進(jìn)行綁扎→外側(cè)將模板用鋼管等支撐穩(wěn)固，注意在模板上預(yù)留灌注砂漿的口→水泥基丙乳砂漿灌注、振搗，遠(yuǎn)離灌注口處模板上要留排氣觀察口，直徑15mm左右→2d后拆除模板，保養(yǎng)一周→進(jìn)行加載試驗。

6 結(jié)束語

對于老舊砌筑墻體，先用灌漿材料對墻體裂縫進(jìn)行處理，墻體的抗裂能力得到提高，然后采用增設(shè)墻節(jié)點處構(gòu)造柱及墻面敷設(shè)鋼筋砂漿層的加固措施，綜合處理后，墻體的抗壓承載力、抗變形能力、抗震性等均得到顯著的提高。本文主要討論了鋼筋網(wǎng)結(jié)合水泥基丙乳砂漿加固磚石砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，并以T型墻體為例，給出了相關(guān)試驗方案的設(shè)計及其操作步驟，豐富了砌體墻節(jié)點區(qū)域加固設(shè)計，為推進(jìn)砌體結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的綜合效益做進(jìn)一步探索。

[1]廖書堂．夾板墻鋼筋布置探討[J].四川建筑科學(xué)研究，1980，6（4）：63～70.

[2]朱伯龍，吳明舜，蔣志賢．磚墻用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固的抗震能力研究[J]．地震工程與工程振動，1984，4（1）：71～80.

[3]何烈奇.X形鋼筋網(wǎng)高強(qiáng)砂漿加固磚墻的實驗研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2013.

[4]程紅強(qiáng)，杜小剛，侯超普.丙乳改性水泥砂漿試驗研究[J].混凝土，2010（5）：98～100.

[5]苗懷軍.淺談丙乳砂漿的特性及其應(yīng)用[J].科研與推廣，2004，2（24）：33.

[6]陳慶華.鋼筋網(wǎng)（正交與斜放）水泥砂漿面層加固磚墻的抗震性能試驗研究[D].長安大學(xué)，2010.

[7]《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50702-2011）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.