建筑結(jié)構(gòu)改造中混凝土保護(hù)層修復(fù)技術(shù)研究

1?研究現(xiàn)狀及目標(biāo)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的修復(fù)過程中，修復(fù)砂漿對既有建筑的粘附強度是一個重要的指標(biāo)。通過對科技文獻(xiàn)的分析發(fā)現(xiàn)，粘附強度取決于混凝土表面的制備方法和修復(fù)區(qū)域相對于水平線的空間位置。大多數(shù)情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫修復(fù)在混凝土保護(hù)層修復(fù)之前進(jìn)行。這些工作可根據(jù)所研究的技術(shù)進(jìn)行。研究數(shù)據(jù)表明，對寬度0.05~0.4?mm的裂縫，宜采用成熟的表面浸漬技術(shù)、開口0~0.5?mm的經(jīng)典注入技術(shù)、0.5~2.0mm的組合技術(shù)。當(dāng)使用浸漬技術(shù)時，在施工表面形成1層聚合物組合物薄膜，隨后可作為膠粘劑層充當(dāng)施工保護(hù)層。通常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面的修復(fù)是通過將混凝土修復(fù)混合物放入模板中完成，這種方法也可用于加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以增加截面。2?研究方法2.1?研究材料研究人員在實驗研究開始之前提出了一種方法，該方法涉及3種表面上的混凝土試件的修復(fù)，這些修復(fù)由修復(fù)場地的頂部、側(cè)面和底部等不同空間位置以不同的準(zhǔn)備基礎(chǔ)的方式確定。在這種情況下，假定混凝土混合物被放入模板結(jié)構(gòu)中，模板結(jié)構(gòu)安裝在與現(xiàn)有建筑有一定距離的地方。在實驗研究中，使用了幾何尺寸為270?mm×120?mm×120?mm的B?30混凝土樣品。待更新試樣表面用角磨機清洗，然后用壓縮空氣除塵。準(zhǔn)備工作完成后，對混凝土樣品系列進(jìn)行更新。實驗溫度為（20±2）?℃，相對濕度為（50±5）%。用于恢復(fù)結(jié)構(gòu)的混凝土混合料有以下成分（以1?m3混凝土混合料為基礎(chǔ)）：水泥（PCII/A–W–500）395?kg；河沙（1.5?mm）870?kg；碎石（2~5?mm）1?075?kg；水170?kg；增塑劑7.5?kg。根據(jù)實驗研究的方法，假設(shè)樣品的恢復(fù)在5個系列，以不同的方法制備的基礎(chǔ)。第一個系列的基礎(chǔ)準(zhǔn)備是用刷子將雙組分膠水Erorip，涂在清潔干燥的表面上，40?min后放置厚2?cm的修補混合物。第二個系列類似于第一個系列，使用Edmock雙組分膠作為粘合層，40?min后放置厚2?cm的混凝土混合物。第三個系列的基礎(chǔ)準(zhǔn)備包括用水濕潤準(zhǔn)備的表面和在模板中安排樣品，然后放置混凝土改性混合物。修復(fù)混凝土混合料的主要成分如下（以1?m3混凝土混合料為基礎(chǔ)）：水泥（PCII/A–W–500），450?kg；河沙（1.5?mm），750?kg；篩分花崗巖（2~5?mm），250?kg；碎石（5~10?mm），800?kg；水，200?kg。第四個系列中，一層由“固體1”組合物，根據(jù)制造商的配方準(zhǔn)備，被應(yīng)用于清潔干燥的混凝土表面。24?h后，在表面涂上另一層“固體2”合成物。然后將樣品放置在模板結(jié)構(gòu)中，2?h后在模板和制備表面之間的空間放置厚2?cm的混凝土混合物。清理和除塵后的試件表面，在模板內(nèi)用水濕潤，并放置混凝土混合料。為了修復(fù)試件的上表面，將模板結(jié)構(gòu)安裝在側(cè)面如圖1（a）所示，試件表面為隨后放置厚2?cm的混凝土混合物準(zhǔn)備。在鋪設(shè)過程中，通過低速振動機沖擊模板結(jié)構(gòu)，將混合料釘住壓實。壓縮時間為10~15?s。24?h后，從模板上取下試件，更新后的表面每天用清水濕潤2次，持續(xù)5?d。（a）

（b）圖1?試件相對于模板布置示意（a）上表面；（b）外側(cè)表面2.2?安裝方式為修復(fù)混凝土試件的側(cè)面，模板結(jié)構(gòu)的安裝方式是在準(zhǔn)備好的試件和模板之間的一個側(cè)面形成2?cm的空間，如圖1（b）所示。在模板填充過程中，將混凝土混合料用低速振動機沖擊模板結(jié)構(gòu)側(cè)面，壓實10~15?s。48?h后將試件從模板中取出，更新后的表面每天用水濕潤2次，持續(xù)5?d。為恢復(fù)混凝土試件下表面，采用技術(shù)如圖2所示。（a）

（b）圖2?樣品下表面修復(fù)方案示意（a）俯視圖；（b）截面圖

模板設(shè)計由底部和4個側(cè)面組成。在這種情況下，兩個面由透明的有機玻璃制成，用于控制用混凝土混合物填充模板，其他面由塑料制成。在其中一個塑料面上，中間形成了一個直徑35?mm的孔，其中一個金屬漏斗被粘在圖3中。為防止修補砂漿從模板中滲漏，采用熱熔膠對其接縫進(jìn)行密封。在模板底部的角落放置高2?cm的金屬支座，模擬混凝土試件與模板之間的空隙。樣品的主體在漏斗安裝處有凹槽，以便砂漿自由通過模板。

（a）

（b）圖3?混凝土試件下表面修復(fù)模板（a）概覽；（b）側(cè)視圖2.3?實驗過程研究發(fā)現(xiàn)，由于模板的剛度，在使用建議的混凝土配料恢復(fù)試件下表面時，不可能定性地填充模板空隙。這也是為了增加修補砂漿的流動性，決定將成分中的水量增加1.5倍的原因。將制備好的修補砂漿的一小部分放入漏斗中，用固定針固定?；旌衔锏牧鲃邮峭ㄟ^透明有機玻璃控制。砂漿填滿模板后，用振動機低速轉(zhuǎn)壓實10~15?s。在振動過程中，漏斗中剩余的砂漿正在填充模板，之后漏斗被移走，孔被1個塞子塞住。2d后將回收樣品從模板中取出。以后每天用水濕潤樣品2次，連續(xù)5?d。試樣表面修復(fù)28?d后，測定修復(fù)層與基體的粘附強度。為此對修復(fù)后的表面進(jìn)行了清潔和除塵。金屬板與接插件用環(huán)氧膠粘在此表面，用一種特殊裝置來測定粘附強度，如圖4所示。圖4?裝置測試3?試驗結(jié)果與分析試驗結(jié)果見表1。根據(jù)表1的研究結(jié)果，繪制了恢復(fù)混凝土與修復(fù)砂漿的粘接強度示意圖，如圖5所示。表1?建筑各層的附著力強度值MPa（a）

（b）

（c）圖5?再生混凝土與基層的粘結(jié)強度（a）從上；（b）外側(cè)；（c）從下往上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在試樣上表面的修復(fù)過程中，在第1個和第3個系列研究中，在結(jié)合型破壞下，層與層之間的強度最佳；即裂縫在圖6（a）的新混凝土層中形成。在2號、4號和5號的一系列研究中，在兩層交界處形成了撕裂，這是粘接類型的破壞，如圖6（b）所示。（a）

（b）圖6?試樣破壞類型示意（a）粘聚破壞；（b）膠粘劑破壞在恢復(fù)試件系列1和3的側(cè)表面的情況下，破壞發(fā)生在恢復(fù)的混凝土體內(nèi)。在其他一系列的研究中，在層的邊界上也有標(biāo)本的破壞。在從下面回收的系列4和系列5的樣品上，沒有看到層與層的粘合。在制備粘附試驗試樣時，將恢復(fù)層分離。在研究系列3中，觀察到最高的粘接強度。在系列2和系列3中，破壞發(fā)生在兩層的交接處。4?結(jié)論通過實驗研究，確定了使用Erorip膠對混凝土層的粘附強度最高，并進(jìn)行了改性混凝土混合料修復(fù)的一系列研究。采用雙組分Edmock膠時，混凝土層的粘結(jié)強度為0.57~0.82?MPa。在所有情況下，破壞都發(fā)生在“舊”和“新”混凝土的交匯處。4號系列研究（用“固體1”和“固體2”組成的表面制備）的結(jié)果顯示，在標(biāo)本上表面的修復(fù)情況下，平均粘附強度為0.91?MPa，側(cè)向為–0.76?MPa。在所有情況下，破壞都發(fā)生在兩層的交界處。一系列研究控制樣品的表面能夠建立在恢復(fù)的過