文档介绍：第四章 HPFL加固混凝土结构
钢筋网
25mm
200-300mm
复合砂浆钢筋网薄层HPFL
高性能复合砂浆,是在普通水泥砂浆中掺入聚丙烯纤维、膨胀剂、减水剂、以及硅灰、粉煤灰等超细掺合料制作而成。高性能复合砂浆不仅具有很高的抗拉(3~5MPa)、抗压(40MPa以上)强度,而且具有良好的黏结强度、韧性、延展性和较大的极限拉应变。相对于普通水泥砂浆,高性能水泥复合砂浆固化前具有良好的保水性、流动性和工作度,硬化过程中收缩量小,硬化后抗压强度及新老界面粘结强度较高。
HPFL High Performance Ferro-cement Laminate 高性能复合砂浆薄层
HPFL加固混凝土构件界面强度设计与计算
.1界面破坏的模式
加固界面性能是保证HPFL加固层与原混凝土构件共同工作的关键,HPFL加固混凝土构件可能发生界面破坏,界面破坏表现为加固层的剥离,加固层剥离后便退出工作,致使加固效果大大折减。界面剥离的机理为:荷载作用在加固试件上,加固层与原构件界面便产生粘结应力。当粘结应力较小时,加固层与原混凝土构件形成整体,共同受力;荷载增大,粘结应力便增大,大于界面粘结强度时,界面出现裂缝,加固层与原构件开始滑移。产生剥离的加固层部分便退出工作,使加固层的承载贡献减小,最后由于剥离程度过大引起试件承载力不足而破坏。
剪切销钉增强加固界面设计计算
植有剪切销钉的水泥复合砂浆加固界面剪切承载力设计值Fcb可按下列公式计算:
Fcb = k1·k2·fc·Ac+n·Fb (4-1)
(4-2)
Fb = f · γ· Wx / Lb (4-3)
式中 Fcb
——植有剪切销钉的加固界面单侧剪切承载力设计值;
fc
——混凝土轴心抗压强度;
Vcm
——加固后新增加的剪力;
k1
——混凝土强度影响系数,取k1=;
k2
——界面销钉分布影响系数,加固界面上销钉均匀对称分布,k2=;其余情况下,k2=;剪切销钉沿梁高方向1列不得少于4根,沿梁长方向剪切销钉的间距不大于150mm。
Ac
——加固层与混凝土单侧接触面积,对于梁、柱端加固界面抗剪复核时可取Ac=h2 (h为梁、柱截面高度);
n
——单侧界面销钉根数;
Fb
——单根销钉抗弯承载力;
γ
——截面塑性发展系数,取γ=;
Wx
——单根销钉净截面抗弯模量;
f
——钢材的抗弯强度设计值;
Lb
——销钉的外露长度。
被加固构件应采用剪切销钉以增强加固界面的抗剪强度,剪切销钉的直径和间距应按上述的式(4-1)~(4-3)计算确定。同时还对剪切销钉提出了如下的构造要求:
; 剪切销钉植筋可采用有机材料植筋或无机材料植筋,当有防火要求时宜优先采用无机材料植筋。
:
(1)用有机结构胶植剪切销钉,植入深度不应小于5d(d为销钉直径),且不应小于40mm。
(2)用无机材料植剪切销钉,植入深度不应小于8d,且不应小于60mm。
(3)钢筋混凝土板底加固时,剪切销钉植入深度应在上述规定的基础上增加3d。
,销钉与试件边缘的距离不应小于60mm。
(不需按计算)设置剪切销钉时,其间距不应大于钢筋网同方向间距的3倍,且不得大于300mm,销钉直径不应小于6mm。
高温对加固界面强度的影响
高温作用下,HPFL加固构件一般都会发生剥离,甚至有可能发生加固层砂浆爆裂现象,如果发生爆裂现象,则会致使加固层剥离更严重,从而使加固试件的高温、耐火性能大大削弱。现将高温爆裂和剥离的产生机理分析如下。
高温爆裂机理:在高温作用下,砂浆层内部水分蒸发逸出,在内部产生相当大的蒸汽压力,当蒸汽压力超过砂浆的抗拉强度时,砂浆层瞬间裂成大小不一碎块四处飞散并伴随巨响。爆裂发生后,砂浆层截面减小,所以加固界面更容易产生剥离。试验中发现爆裂都发生在砂浆施工分层面,由于施工质量差,分层的砂浆之间不致密、粘结性能差,故易于发生爆裂。
高温剥离机理:高温作用下,加固界面粘结强度恶化严重,当界面剪应力超过界面粘结强度时便发生剥离,如果界面质量不好或没有有效约束,剥离便迅速开展,致使加固效果大幅度降低,甚至是试件在高温下随即破坏。高温下剥离形态与常温下相同,一般从端部界面开始后向跨中和梁底发展,因为端部界面是粘结强度的薄弱区域,又是粘结应力最大的区域。
在火灾和高温环境中,加固构件的性能一般用耐火极限来衡量,为了使建筑物满足防火要求,《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》对建筑构件的耐火极限进行了规定。为了