（山西工程技術(shù)學(xué)院，山西 陽(yáng)泉 045000）

摘要：加固施工作為提升建筑穩(wěn)定性的重要手段，對(duì)延長(zhǎng)建筑施工壽命及保證建筑安全具有重要意義，自密實(shí)混凝土是建筑加固施工工程中的關(guān)鍵工序。本文根據(jù)自密實(shí)混凝土技術(shù)指標(biāo)要求，選擇所需材料，參考相關(guān)規(guī)范，對(duì)建筑加固施工中應(yīng)用的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)制備自密實(shí)混凝土，對(duì)建筑剪力墻進(jìn)行自密實(shí)混凝土澆筑，實(shí)現(xiàn)基于自密實(shí)混凝土的建筑加固施工。實(shí)例分析表明，加固施工后建筑構(gòu)件抗壓強(qiáng)度大于最大壓應(yīng)力，建筑構(gòu)件抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)大于最小限值，建筑穩(wěn)定性得到了明顯提升，自密實(shí)混凝土在建筑加固施工工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；建筑加固施工工程；配合比；剪力墻；抗壓強(qiáng)度；抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)

中圖分類號(hào)：TU746.3" " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " "文章編號(hào)：

Application of Self-Compacting Concrete in Building Reinforcement Construction

KONG Xiangna

（Shanxi Institute of Technology，Yangquan Shanxi 045000，China）

Abstract：As an important means to improve the stability of buildings， reinforcement construction is of great significance to extend the construction life and ensure the safety of buildings，self-compacting concrete is a key process in the construction of buildings.In this paper， according to the requirements of the technical indicators of self-compacting concrete，the required materials are selected，and the relevant specifications are referred to，the self-compacting concrete applied in the construction of building reinforcement is designed，the self-compacting concrete is prepared according to the mix ratio design，and the self-compacting concrete is poured on the building shear wall to realize the building reinforcement construction based on self-compacting concrete.The example analysis shows that the compressive strength of building components is greater than the maximum compressive stress，the safety factor of anti-overturning stability of building components is greater than the minimum limit value，and the building stability has been significantly improved，self-compacting concrete has a good application prospect in the field of building reinforcement construction engineering.

Keywords：self-compacting concrete;building reinforcement construction project;mix proportion;shear wall;compressive strength;safety factor of stability against overturning

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，建筑業(yè)得到了迅速發(fā)展，目前建筑行業(yè)發(fā)展模式已經(jīng)從建造新建筑演變?yōu)榕f建筑維護(hù)與加固，部分建筑已經(jīng)達(dá)到或者超出了使用年限，隨著使用時(shí)間的增加，建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能不斷弱化，從經(jīng)濟(jì)方面角度出發(fā)對(duì)于大部分危險(xiǎn)建筑采取了加固施工，通過(guò)對(duì)建筑加固處理，延長(zhǎng)建筑使用壽命和使用性能，提升建筑的安全性與穩(wěn)定性。隨著混凝土技術(shù)不斷優(yōu)化和完善，混凝土在建筑領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用?；炷磷鳛榻ㄖ庸淌┕すこ讨械闹匾牧?，通過(guò)對(duì)建筑構(gòu)件混凝土施工，可達(dá)到建筑加固目的。按照性質(zhì)可將混凝土分為普通混凝土和自密實(shí)混凝土兩種，自密實(shí)混凝土是一種不借助振搗，僅依靠自身重力流動(dòng)的新型混凝土，與普通混凝土相比自密實(shí)混凝土的自重較低，能夠有效減少混凝土結(jié)構(gòu)截面面積，且結(jié)構(gòu)非常致密，結(jié)構(gòu)耐久性可以得到提升；自密實(shí)混凝土砂石骨料用量較少，可以有效節(jié)省原材料，提高工程經(jīng)濟(jì)效益；自密實(shí)混凝土的工作性良好，可以保證混凝土質(zhì)量，鑒于以上材料優(yōu)勢(shì)，自密實(shí)混凝土已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是建筑加固施工工程中自密實(shí)混凝土應(yīng)用比較晚，相關(guān)技術(shù)與工藝還不夠成熟和完善，在實(shí)際工程中并未取得預(yù)期的加固效果，建筑構(gòu)件抗壓強(qiáng)度提升效果較弱，并且建筑抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)仍然比較低，沒(méi)有發(fā)揮出自密實(shí)混凝土的材料優(yōu)勢(shì)，基于此，研究自密實(shí)混凝土在建筑加固施工工程中的應(yīng)用具有重要意義和使用價(jià)值。

1 基于自密實(shí)混凝土的建筑加固施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 施工準(zhǔn)備

在建筑加固施工之前，根據(jù)自密實(shí)混凝土特點(diǎn)，對(duì)施工材料進(jìn)行準(zhǔn)備。自密實(shí)混凝土原材料包括水泥、粉煤灰、礦粉渣、骨料以及減水劑，其中水泥選擇表觀密度比較低的普通硅酸鹽水泥，粉煤灰選擇游離氧化鈣含量較高的Ⅰ級(jí)粉煤灰，游離氧化鈣含量關(guān)系到自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性，Ⅰ級(jí)粉煤灰中游離氧化鈣含量＞1%，可以保證自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性能[1]。礦渣粉選用流動(dòng)度比＞95%，含水量＜1%，故選用S95磨細(xì)礦渣粉[2]。自密實(shí)混凝土要求細(xì)骨料具有較高的硬度以及較低的表觀密度，故選用粒徑為0.5 mm～2.5 mm的圓球形粉煤灰陶粒作為自密實(shí)混凝土細(xì)骨料，粗骨料選用吸水性能良好的粒徑范圍在5.5 mm～15.5 mm的頁(yè)巖陶砂，細(xì)度模式應(yīng)＞2.33[3]。減水劑是自密實(shí)混凝土中的重要材料，自密實(shí)混凝土中減水劑技術(shù)指標(biāo)：減水率27%，固含量＞26%，氯離子含量＞0.01%，含氣量為3.1%[4]。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求選用聚羧酸高效減水劑。根據(jù)以上要求準(zhǔn)備自密實(shí)混凝土制備材料。

1.2 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

參考《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》《自密實(shí)混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)建筑加固施工中應(yīng)用的自密實(shí)混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)[5]。根據(jù)每立方混凝土中粗骨料絕對(duì)體積用量，確定每立方自密實(shí)混凝土中砂漿的體積用量，其計(jì)算公式為：（1）

式（1）中：為每立方自密實(shí)混凝土中砂漿的體積用量，m？；為每立方米自密實(shí)混凝土中粗骨料絕對(duì)體積用量[6]，m？。自密實(shí)混凝土流動(dòng)性要達(dá)到SF1以上，粗骨料絕對(duì)體積用量范圍在0.32 m？～0.35 m？，由此可以得到自密實(shí)混凝土中粗骨料與細(xì)骨料的用量，其用公式表示為：（2）

式（2）中：為自密實(shí)混凝土中粗骨料的用量，kg；表示粗骨料的表觀密度，kg/m？；為自密實(shí)混凝土中細(xì)骨料的用量，kg；為細(xì)骨料的表觀密度[7]，kg/m3。根據(jù)水泥的表觀密度確定自密實(shí)混凝土中凝膠材料表觀密度，其計(jì)算公式為：（3）

式（3）中：為自密實(shí)混凝土中凝膠材料表觀密度，kg/m？；為自密實(shí)混凝土中礦物摻合料占凝膠材料的總量，kg，通常情況下該占比為30%；為礦物摻合料的表觀密度，kg/m？；為自密實(shí)混凝土中水泥的表觀密度[8]，kg/m？。根據(jù)凝膠材料的表觀密度，確定自密實(shí)混凝土中凝膠材料的用量：（4）

式（4）中，為自密實(shí)混凝土中凝膠材料的用量，kg；為自密實(shí)混凝土中引入空氣的體積，m？；為自密實(shí)混凝土水膠比；為自密實(shí)混凝土拌合物的表觀密度[9]，kg/m？。自密實(shí)混凝土水膠比可用以下公式計(jì)算：（5）

式（5）中：為水泥28 d抗壓強(qiáng)度，MPa；為自密實(shí)混凝土礦物拌合料的凝膠系數(shù)[10]。根據(jù)水和凝膠用量，確定自密實(shí)混凝土中礦粉、粉煤灰以及水泥的用量，其計(jì)算公式為：（6）

式（6）中：為每立方米自密實(shí)混凝土中礦粉用量，kg；為每立方米自密實(shí)混凝土中用水量，L；為礦粉摻量；為凝膠材料的用量，kg；為每立方米自密實(shí)混凝土中粉煤灰用量，kg；為每立方米自密實(shí)混凝土中水泥用量[11]，t。再根據(jù)凝膠材料的用量確定自密實(shí)混凝土中減水劑的用量：（7）

式（7）中，為每立方米自密實(shí)混凝土中減水劑的用量，L；為減水劑摻量，L，根據(jù)自密實(shí)混凝土性能要求，減水劑摻量為凝膠材料的1.5%。由以上計(jì)算得到自密實(shí)混凝土配合比，見(jiàn)表1。

自密實(shí)混凝土砂率為53%，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)。

1.3 建筑剪力墻自密實(shí)混凝土澆筑加固

剪力墻是建筑主要承重構(gòu)件，通過(guò)對(duì)建筑剪力墻自密實(shí)混凝土澆筑，提高剪力墻承重能力，從而達(dá)到建筑加固的效果。剪力墻加固方式主要分為自密實(shí)混凝土制備和澆筑兩部分[12]，自密實(shí)混凝土是一種具有密實(shí)性和耐久性的特殊混凝土，具體方式如下。

1） 在制備過(guò)程中，首先根據(jù)自密實(shí)混凝土工作性能要求，按照配合比對(duì)自密實(shí)混凝土進(jìn)行制備，將水泥、骨料、粉煤灰和礦粉渣、減水劑投放到KHFAO-4F857混凝土攪拌機(jī)中，其中水泥應(yīng)選用按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的品種和等級(jí)，以確?；炷恋膹?qiáng)度和耐久性。骨料、粉煤灰和礦粉渣是常用的混凝土摻合料，改善混凝土的流動(dòng)性、自密實(shí)性和耐久性。骨料應(yīng)選擇合適的粒徑和質(zhì)量，以保證混凝土的力學(xué)性能和工作性能。減水劑的使用可以改善混凝土的流動(dòng)性，降低水灰比，提高混凝土的密實(shí)性、耐水性和耐久性。然后對(duì)自密實(shí)混凝土干料攪拌10 min，10 min后加入水和聚羧酸高效減水劑，對(duì)混合料進(jìn)行濕拌15 min，采用干濕混合攪拌方法對(duì)混合料進(jìn)行攪拌，使自密實(shí)混凝土中各個(gè)材料均勻分布。在剪力墻加固中，對(duì)剪力墻進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，確定加固需求，然后按照自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)制備混凝土，在剪力墻表面涂刷粘結(jié)劑后進(jìn)行澆筑和振搗。最后，進(jìn)行后續(xù)處理和養(yǎng)護(hù)，保證加固層的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2） 在自密實(shí)混凝土澆筑過(guò)程中，在建筑剪力墻外圍布設(shè)模板，模板使用鋼筋固定，采用托管法開(kāi)展自密實(shí)混凝土澆筑施工，泵送設(shè)備選用型號(hào)為kKHFAH-59556，泵管直徑為5 cm的細(xì)石混凝土泵。將泵頭放入模板內(nèi)部，由于自密實(shí)混凝土流動(dòng)性較強(qiáng)，注漿泵壓力過(guò)大容易出現(xiàn)溢漿現(xiàn)象，因此將注漿泵輸出壓力控制在6 MPa左右，將泵頭對(duì)準(zhǔn)建筑剪力墻底部中間，自密實(shí)混凝土從中間向四周流動(dòng)，填滿建筑剪力墻與模板的結(jié)合縫，在整個(gè)澆筑過(guò)程中不需要振搗，當(dāng)自密實(shí)混凝土填滿結(jié)合縫后，完成澆筑施工。 澆筑施工完成后隨時(shí)監(jiān)測(cè)自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)將外圍的模板拆卸，為了保證建筑加固施工質(zhì)量，對(duì)剪力墻外圍的自密實(shí)混凝土進(jìn)行為期5 d～7 d的養(yǎng)護(hù)，以提升剪力墻厚度，一般來(lái)說(shuō)，建筑加固工程中，自密實(shí)混凝土的加固層厚度為10 mm～30 mm。在自密實(shí)混凝土的加固層中，應(yīng)配置適量的鋼筋。一般情況下，采用網(wǎng)格狀鋼筋布置，以增加加固層的抗拉能力。鋼筋的布置形式和間距應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定，以保證加固層的整體受力性能。同時(shí)修復(fù)建筑剪力墻表面的裂縫，達(dá)到建筑加固的目的，以此實(shí)現(xiàn)基于自密實(shí)混凝土的建筑工程加固施工。

2 實(shí)際案例應(yīng)用與分析

2.1 工程概況

以山西省陽(yáng)泉市某建筑工程為研究對(duì)象，該建筑結(jié)構(gòu)形式為一般剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑為高層住宅建筑，建筑建于2010年。建筑總層數(shù)為10層，地上9層，地下1層，總高36.15 m，建筑總面積為7 564.15 m？，總占地面積為1 256.12 m？。該建筑材料為普通混凝土，基礎(chǔ)為毛石條形基礎(chǔ)，樓面結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)，外墻厚度為350 mm，主要承重墻厚度為280 mm。該建筑使用功能為住宅，主要承重構(gòu)件為鋼筋混凝土剪力墻，地下1層鋼筋混凝土剪力墻的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C40，地上1～5層鋼筋混凝土剪力墻的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，地上5～9層鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，剪力墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度隨著樓層增加而減少，見(jiàn)表2。

從表2可以看出，地下層至地上層的混凝土抗壓強(qiáng)度換算值逐漸增加，說(shuō)明地上層混凝土的抗壓強(qiáng)度相對(duì)地下層更高；從現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值來(lái)看，每一層在平均值、最小值方面都呈逐漸增加的趨勢(shì)，表明隨著樓層的增加，混凝土的強(qiáng)度逐漸提高。綜合以上信息，隨著樓層高度的增加，建筑剪力墻的混凝土強(qiáng)度逐漸增加，研究方法有助于評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。

2.2 加固效果與分析

應(yīng)用自密實(shí)混凝土對(duì)該建筑加固施工，施工完成后對(duì)建筑加固施工效果檢驗(yàn)?！督ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)安全規(guī)范》GB161250—2020規(guī)定，建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度要大于最大壓應(yīng)力。建筑混凝土結(jié)構(gòu)的最大壓應(yīng)力計(jì)算公式為：（8）

式（8）中，為建筑混凝土構(gòu)件最大壓應(yīng)力，MPa；為建筑承重構(gòu)件最大受壓面積，m2；為建筑承重構(gòu)件截面積，m2；為建筑構(gòu)件最大承重壓力，MPa；為建筑構(gòu)件的最大應(yīng)力值，MPa。將實(shí)際數(shù)值代入到上述公式中計(jì)算建筑混凝土構(gòu)件最大壓應(yīng)力為16.24 MPa，測(cè)算出加固施工前后建筑混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度，具體如圖1所示。

由圖1中可知，該建筑加固后混凝土構(gòu)件抗壓強(qiáng)度得到了明顯提升，并且建筑混凝土構(gòu)件抗壓強(qiáng)度大于最大壓應(yīng)力，符合規(guī)定，證明加固施工后建筑承重構(gòu)件的力學(xué)性能得到了提升與改善?？箖A覆穩(wěn)定安全系數(shù)是衡量建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)加固施工效果，對(duì)加固前后建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，其計(jì)算公式為：（9）

式（9）中，為建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；為建筑構(gòu)件傾覆力矩，kN·m；為建筑構(gòu)件的穩(wěn)定力矩，kN·m。安全系數(shù)越高，則表示建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性越好，《建筑混凝土結(jié)構(gòu)安全規(guī)范》GB 161250—2020規(guī)定，建筑抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)最小不能低于0.75，將其作為研究工程加固施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)抽選10個(gè)建筑構(gòu)件，即每個(gè)樓層抽取1個(gè)，利用上述公式計(jì)算出加固前后構(gòu)件的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，如表3所示。

根據(jù)表3可知，加固后建筑構(gòu)件抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)得到了明顯的提升，最大安全系數(shù)值可以達(dá)到0.97，與加固施工前相比提高了25.61%，并且符合規(guī)定。通過(guò)以上分析，證明了該工程加固施工質(zhì)量良好，這是因?yàn)榧庸淌┕げ捎昧俗悦軐?shí)混凝土，自密實(shí)混凝土流動(dòng)性較強(qiáng)，可以依靠自身重力對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充和密實(shí)，充分流淌到建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)邊角，填充率較高，能夠避免因填充不到位出現(xiàn)蜂窩麻面的現(xiàn)象，使建筑結(jié)構(gòu)非常密實(shí)，從而提高了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗壓能力，使建筑得到穩(wěn)固。

3 結(jié)語(yǔ)

本文系統(tǒng)研究了自密實(shí)混凝土在建筑加固施工工程中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一項(xiàng)新的建筑加固施工技術(shù)，有效提高了建筑承重構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度及抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，延長(zhǎng)了建筑使用壽命，提升了建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，為基于自密實(shí)混凝土的建筑工程加固施工提供了技術(shù)支撐，同時(shí)也為自密實(shí)混凝土在建筑加固施工工程中的應(yīng)用研究提供了參考依據(jù)，也對(duì)自密實(shí)混凝土在建筑加固施工工程中的應(yīng)用具有推廣意義，此次研究具有良好的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義，并且取得了理想的研究成果，但是在理論研究中仍然有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究解決，自密實(shí)混凝土耐久性研究及配合比設(shè)計(jì)研究尚需進(jìn)一步完善，今后會(huì)在該方面展開(kāi)進(jìn)一步研究。

參 考 文 獻(xiàn)

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編輯：楊洋

作者簡(jiǎn)介：孔祥娜（1988-），女，回族，河南新鄉(xiāng)人，碩士，助理工程師，主要研究方向：施工管理。

聯(lián)系方式：山西省陽(yáng)泉市高新區(qū)保晉路新澳城A區(qū)3號(hào)樓2單元18035758841

作者簡(jiǎn)介：孔祥娜（1988～），女，河南省新鄉(xiāng)市人，助理工程師，碩士，研究方向：施工管理。