一种采用UHPC加固混凝土柱的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，该方法包括：一、将混凝土柱的表面进行凿毛处理；二、将多个抗剪钢筋植入经凿毛处理后的混凝土柱的表面且部分伸出混凝土柱的表面；三、将UHPC涂抹到植入了抗剪钢筋的混凝土柱的表面，直至UHPC完全包覆混凝土柱和抗剪钢筋伸出混凝土柱表面的部分，形成UHPC层。该方法将含有硅灰、砂和钢纤维的UHPC直接涂抹到植入了抗剪钢筋的混凝土柱的表面形成UHPC层，UHPC层加固后与原混凝土柱粘结成一体，提高了混凝土柱整体的结构性能，保证了混凝土柱的塑性变形能力，加固过程无需木模板，降低了加固成本，提高了加固速度且不影响建筑的使用面积。

A method for strengthening concrete columns with UHPC

The invention discloses a method for strengthening concrete columns by using UHPC. The method comprises: firstly, the surface of concrete columns is chiseled; secondly, a plurality of shear bars are implanted on the surface of the chiseled concrete columns and partly extended out of the surface of the concrete columns; and thirdly, UHPC is coated on the surface of the concrete columns implanted with shear bars. UHPC layers are formed on the surface of the soil column until the concrete column is completely covered by UHPC and the shear reinforcement extends beyond the surface of the concrete column. In this method, UHPC containing silica fume, sand and steel fibers are directly coated on the surface of concrete columns embedded with shear-resistant steel bars to form UHPC layer, which is bonded with the original concrete columns to improve the overall structural performance of concrete columns, ensure the plastic deformation capacity of concrete columns, and do not need wooden formwork during the reinforcement process. The cost of reinforcement is reduced, the speed of reinforcement is improved, and the area of construction is not affected.

【技术实现步骤摘要】
一种采用UHPC加固混凝土柱的方法
本专利技术属于建筑结构加固
，具体涉及一种采用UHPC加固混凝土柱的方法。
技术介绍
在建筑行业，一般通过增大截面法对混凝土柱进行加固。该方法加固过程中需要大量使用木模板支撑，加固完成后还需拆除，由于支模与拆模的工艺复杂，耗费的人力和时间较多，使用木模板的成本较高；并且在对混凝土柱加固纵向钢筋时，必须采用人工绑扎，工期长，进一步增加了人工成本。此外，增大截面加固法需要使混凝土柱每边增厚10cm左右才能达到加固的效果，增厚较多，加固后混凝土柱占用的空间较大，严重影响了建筑的使用面积。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种采用UHPC加固混凝土柱的方法。该方法将含有硅灰、砂和钢纤维的UHPC直接涂抹到植入了抗剪钢筋的混凝土柱的表面形成UHPC层，UHPC层加固后与原混凝土柱粘结成一体，提高了混凝土柱整体的结构性能，保证了混凝土柱的塑性变形能力，加固过程无需木模板，降低了加固成本，提高了加固速度且不影响建筑的使用面积。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将混凝土柱的表面进行凿毛处理；步骤二、将多个抗剪钢筋植入步骤一中经凿毛处理后的混凝土柱的表面且部分伸出混凝土柱的表面；步骤三、将UHPC涂抹到步骤二中植入了抗剪钢筋的混凝土柱的表面，直至UHPC完全包覆混凝土柱和抗剪钢筋伸出混凝土柱表面的部分，形成UHPC层；所述UHPC由水泥、硅灰、砂、钢纤维、聚丙烯纤维、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水混合搅拌而成，所述水泥、硅灰、砂和水的质量比为1:(0.21～0.24):(1.25～1.28):(0.20～0.28)，所述聚羧酸高效减水剂的掺量为水泥和硅灰总质量的1.86％～2.38％，消泡剂的掺量为水泥和硅灰总质量的0.12％～0.14％，钢纤维的掺量为水泥、硅灰、砂、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水的总质量的3.3％～5.0％，聚丙烯纤维的掺量为水泥、硅灰、砂和水的总质量的0.20％～0.24％；所述聚羧酸高效减水剂为早强型聚羧酸高效减水剂。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤一中所述凿毛处理满足《混凝土结构加固设计规范》中的规定。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤二中所述抗剪钢筋的直径为10mm～12mm，抗剪钢筋植入混凝土柱的长度为100mm～150mm，抗剪钢筋伸出混凝土柱表面的长度为10mm～25mm，相邻的抗剪钢筋的水平间距和纵向间距均不超过500mm。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤二中所述抗剪钢筋在混凝土柱的表面上呈梅花形布置。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤三中所述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤三中所述硅灰的烧失量小于8％，硅灰的比表面积大于15000m2/kg，硅灰中二氧化硅的质量含量大于90％。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤三中所述砂的粒径为0.85mm～2mm。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤三中所述钢纤维无端钩，其长度为12mm，直径大于26μm，抗拉强度大于1500MPa，弹性模量大于210GPa，密度为7800kg/m3。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤三中所述聚羧酸高效减水剂的减水率大于30％。上述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤三中所述UHPC层的厚度为15mm～30mm。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的UHPC(超高性能纤维混凝土)组分中的硅灰大幅提高了UHPC的轻度，并改善了UHPC的密实性和均质性，砂可有效传递应力并支撑载重，同时抑制了混凝土的收缩和开裂，钢纤维抑制并约束了UHPC微裂缝的形成和发展，从而增加了UHPC的韧性和延性，因此本专利技术的UHPC具有超高的抗压强度和较大的极限拉应变，UHPC层加固后与原混凝土柱粘结成一体共同承受柱上的荷载，保证了混凝土柱的塑性变形能力。2、本专利技术在处理后的混凝土柱表面植入呈梅花状布置的抗剪钢筋，不仅方便了施工，还增强了混凝土柱和UHPC层之间的粘结性能，保证了混凝土柱与UHPC层的共同工作，大大提高了混凝土柱整体的结构性能。3、本专利技术采用的UHPC的抗压强度可达到98MPa以上，极限拉应变可达普通混凝土的20倍以上，且与混凝土柱之间有良好的粘结性能，提高了混凝土柱的塑性变形能力以及耐久性和耐损伤能力。4、本专利技术采用UHPC加固混凝土柱的过程中仅需涂抹工艺，无需使用木模板作为支撑，工艺简单，施工速度快，减少了人力成本和时间成本，降低了加固的造价；另外，UHPC层的厚度仅为15mm～30mm，混凝土柱的增厚较小，加固后混凝土柱占用的空间较小，对建筑的使用面积影响较小。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。附图说明图1是本专利技术加固后的混凝土柱的结构示意图。图2是图1的A-A剖面图。附图标记说明1—上层框架梁；2—混凝土柱；3—抗剪钢筋；4—UHPC层；5—下层框架梁。具体实施方式如图1、图2所示的加固后混凝土柱的结构示意图和A-A剖面图，混凝土柱2的上下两端分别与上层框架梁1和下层框架梁5连接，所述上层框架梁1和下层框架梁5之间的混凝土柱2的表面上植入有抗剪钢筋3，所述混凝土柱2的表面和抗剪钢筋3上均包覆有UHPC层4。实施例1以C35混凝土柱(长700mm×宽700mm×高4800mm)为示例，C35混凝土的轴心抗压强度设计值fc0＝16.7N/mm2，C35混凝土柱的配筋为：纵筋16D20，箍筋C8@100/200，纵筋抗拉强度设计值fy0＝435N/mm2，纵筋抗压强度设计值fy0'＝410N/mm2，箍筋抗拉强度设计值fyg＝360N/mm2；C35混凝土柱的轴向抗压承载力设计值N0＝9768.8kN。如图1和图2所示，本实施例包括以下步骤：步骤一、将混凝土柱2的表面进行凿毛处理；所述凿毛处理采用1.5kg～2.5kg的尖头錾石花锤，在混凝土粘合面上錾出麻点，形成点深3mm、点数为600点/m2～800点/m2的均匀分布；步骤二、将抗剪钢筋3植入步骤一中经凿毛处理后的混凝土柱2的表面且部分伸出混凝土柱2的表面；所述抗剪钢筋3在混凝土柱2的表面上呈梅花形布置，所述抗剪钢筋3的直径为10mm，抗剪钢筋3植入混凝土柱2的长度为150mm，抗剪钢筋3伸出混凝土柱2表面的长度为15mm，相邻的抗剪钢筋3的水平间距和纵向间距均为500mm；步骤三、将UHPC涂抹到步骤二中植入了抗剪钢筋3的混凝土柱2的表面，直至UHPC完全包覆混凝土柱2和抗剪钢筋3伸出混凝土柱2表面的部分，形成厚度为20mm的UHPC层4；所述UHPC由P.O.52.5R硅酸盐水泥、硅灰、砂、钢纤维、聚丙烯纤维、早强型聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水混合搅拌而成，所述硅灰的烧失量为6％，硅灰的比表面积为16000m2/kg，硅灰中二氧化硅的质量含量为92％，所述砂的粒径为0.85mm～2mm，所述钢纤维无端钩，其长度为12mm，直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将混凝土柱的表面进行凿毛处理；步骤二、将多个抗剪钢筋植入步骤一中经凿毛处理后的混凝土柱的表面且部分伸出混凝土柱的表面；步骤三、将UHPC涂抹到步骤二中植入了抗剪钢筋的混凝土柱的表面，直至UHPC完全包覆混凝土柱和抗剪钢筋伸出混凝土柱表面的部分，形成UHPC层；所述UHPC由水泥、硅灰、砂、钢纤维、聚丙烯纤维、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水混合搅拌而成，所述水泥、硅灰、砂和水的质量比为1:(0.21～0.24):(1.25～1.28):(0.20～0.28)，所述聚羧酸高效减水剂的掺量为水泥和硅灰总质量的1.86％～2.38％，消泡剂的掺量为水泥和硅灰总质量的0.12％～0.14％，钢纤维的掺量为水泥、硅灰、砂、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水的总质量的3.3％～5.0％，聚丙烯纤维的掺量为水泥、硅灰、砂和水的总质量的0.20％～0.24％；所述聚羧酸高效减水剂为早强型聚羧酸高效减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将混凝土柱的表面进行凿毛处理；步骤二、将多个抗剪钢筋植入步骤一中经凿毛处理后的混凝土柱的表面且部分伸出混凝土柱的表面；步骤三、将UHPC涂抹到步骤二中植入了抗剪钢筋的混凝土柱的表面，直至UHPC完全包覆混凝土柱和抗剪钢筋伸出混凝土柱表面的部分，形成UHPC层；所述UHPC由水泥、硅灰、砂、钢纤维、聚丙烯纤维、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水混合搅拌而成，所述水泥、硅灰、砂和水的质量比为1:(0.21～0.24):(1.25～1.28):(0.20～0.28)，所述聚羧酸高效减水剂的掺量为水泥和硅灰总质量的1.86％～2.38％，消泡剂的掺量为水泥和硅灰总质量的0.12％～0.14％，钢纤维的掺量为水泥、硅灰、砂、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和水的总质量的3.3％～5.0％，聚丙烯纤维的掺量为水泥、硅灰、砂和水的总质量的0.20％～0.24％；所述聚羧酸高效减水剂为早强型聚羧酸高效减水剂。2.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤一中所述凿毛处理满足《混凝土结构加固设计规范》中的规定。3.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土柱的方法，其特征在于，步骤二中所述抗剪钢筋的直径为10mm～12mm，抗剪钢筋植入混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，高宗祺，常亚峰，张涛，皇垚华，景晓辉，李俊，
申请(专利权)人：陕西建研结构工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61