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建筑物混凝土水下补强加固技术是什么?

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提问人72834 - 泥土工 2级  举报  

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关键词: ,混凝土,强度

   
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回答人:67632832 - 泥土工 2级 - 提交时间:2015/3/2 5:06:00   我也要给他一个好评有用(0)  我要给他一个坏评没用(0)  举报

    1 水下补强加固技术反拱底板水下补强加固技术要点: 
    (1)反拱底板裂缝处理。即水下沿裂缝凿槽,用PBM混凝土嵌缝,用LW与HW混合液灌浆来填充底板裂缝和底板下孔隙,到达堵漏防渗的目的; 
    (2)反拱底板补强,即在原反拱底板上(老混凝土外貌凿毛)浇筑20cm厚C20水下不疏散混凝土,为了克服新老混凝土结合强度低这一单薄环节,内配φ12@150钢筋网,并用锚固钢筋把新老混凝土连成整体,以提高反拱底板整体受力性能。 
     反拱底板补强加固示意文献证明,水下混凝土外貌强度损失较大,质量不易控制。特别是浇筑厚度仅20cm的水下薄层不疏散混凝土,目前尚无资料记载。为了提高浇筑水下薄层不疏散混凝土的质量,适当提高混凝土的设计标号,并接纳加盖模板和泵送挤压两条工艺办法,以包管混凝土浇筑的连续性和减少混凝土与水的接触界面,从而确保浇筑水下薄层不疏散混凝土的强度。 
    以上整个工艺均由施工人员(潜水员)在水下完成,并进行水下摄像,及时传送到岸上,监理工程师可以凭据录像随时了解和检查施工情况,随时发觉和解决存在问题。 
    2 现场试验 
    2.1 试验表面  
    2.1.1 试验模拟条件为了验证水下施工的可行性、种种修补质料在特定环境条件下的性能以及施工质量的可靠水平,确保水下修补技术在工程实际中应用乐成,特在黄沙港闸进行现场模拟施工试验。试验时尽量仿真。若直接在有裂缝的闸孔上进行,万一试验不可功,善后处理将比较麻烦,同时检查测试也不方便,故决定接纳浇筑试块的要领进行试验。试块笔直水流偏向的尺寸按反拱底板原施工时两假铰之间的尺寸完全仿真,顺水流偏向的尺寸考虑试块的重量及施劳动业面,设计为长4m、宽2m、厚 0.2m.起加固作用的新浇混凝土层完全按加固设计要求20cm厚度浇筑。试验现场置于闸上游侧,试验期间,气温19℃~34℃,水温16℃~29℃,水质状况:氯离子390~680mg/L、硫酸根离子45~150mg/L、高猛酸盐5.8~10.6mg/L、pH值7.7~8.9.试验要领和步骤严格凭据水下修补技术设计要求进行,除浇筑模拟反拱底板试块,其它各道工序皆在水下4~5m处进行。 
    2.1.2 试验内容
    (1)验证水下补强加固技术各道施工工序的可实施性以及施工质量的可控制性; 
    (2)检测水下浇筑薄层不疏散混凝土各项力学性能指标; 
    (3)检测新老混凝土的结合强度。新老混凝土之间能否良好结合,直接影响混凝土的整体性能及修补工程质量。 
    (4)验证施工中所用种种新工程质料的性能,如不疏散剂NNDC— 2、PBM聚合物混凝土、LW+HW裂缝灌浆质料及药卷式锚固剂。 
    2.1.3 试验设备本次试验是一次模拟施工现场试验,动用了各道施工工序所需的所有设备,如:6×3×1.5m浮箱、5t手动葫芦、0.9m3潜水空压机、潜水装备、风钻、风镐、电焊机、风割东西、50m3/h混凝土输送泵、混凝土搅拌机、手摇式压浆泵、水下摄像监控设备等。 
    2.2  试验检测效果 
    2.2.1 外观检查及抗压强度模拟试块与现场钻孔试件芯样外观检查证明水下不疏散混凝土浇筑外貌光滑、四周完整、内部密实,说明水下不疏散混凝土有较好的流动性和自密实性。为了多方位测定水下不疏散混凝土的强度,将模拟试块吊出水面风干后进行现场回弹试验检测其抗压强度,测区10个,抗压强度平均值25.2MPa(龄期48d),满足设计要求。 
    2.2.2 水下不疏散混凝土的力学性能水下不疏散混凝土的力学性能包括抗压强度、劈拉强度、剪切强度和握裹强度,试验按SD105—82和GB81—85进行,试件为现场钻孔取芯样,试件尺寸及其检测结果见表1所示。由表中可见:
    (1)水下不疏散混凝土芯样抗压强度为25.6MPa,与现场回弹试验检测的抗压强度值(25.2MPa)相当接近,强度内外一致,到达设计准则(C20),说明加盖模板和泵送挤压两条工艺办法非常有效; 
    (2)水下不散混凝土在水下浇筑成型并在水中养护的试件强度与在机口取样成型自然状态养护的试件强度(水上试件)的比值为83.6%,强度损失约16%; 
    (3)水下不疏散混凝土的劈拉强度约为抗压强度的10%,与文献[4]的数据基本一致; 
    (4)水下混凝土的剪切强度约为抗压强度的1/6~1/7,与混凝土的通例比值基真相符. 
    (5)握裹强度 (3.90MPa)与文献[5]现场取样结果(3.30MPa)相近,但与其室内试验结果(8.6MPa)相差较多,这是由于现场取样难以做到锚筋居中且不偏斜,因而可以认为实际的水下不疏散混凝土的握裹强度大于3.9MPa.  
    2.2.3  新老混凝土的结合性能在老混凝土的外貌,通过浇筑新混凝土来加凝结构,使其发挥整体结构性能,这种新老混凝土结合的关键是结合界面能否有效地通报和包袱应力。一般而言,结合面能够较好地通报压应力,而通报拉力和剪力会受诸多因素的影响,且一般情况下都市被削弱。为此,着重测试新老混凝土结合面的抗拉和抗剪性能。 
    混凝土结合面的结合性能试验效果见表2.由表2可见,所有试件的破坏面均为新老混凝土的结合面,用结合强度系数K(体现新老混凝土结合面强度与整体新混凝土强度的比值),作为结合面的粘结性能评定指标,可以得出劈拉结合强度系数为0.45,剪切结合强度系数为0.56.由此可见,新老混凝土的结合强度约为整体新混凝土强度的一半(不包括锚筋作用),证明水下施工环境对新老混凝土结合面的强度有一定影响,而锚固增强是非常有效和须要的办法。研究证明,锚筋能提高劈拉强度70%左右,提高剪切强度50%左右。 
    2.2.4 PBM混凝土嵌槽的结合性能 PBM系互穿网络高分子质料,拥有差别高分子的互补和协同效应,体现出高分子合金性能。由它制备的砂浆或混凝土具有优越的性能。用PBM混凝土嵌槽修补裂缝,是为了到达恢复结构整体性、防水性及耐久性的目的,并为裂缝灌浆做好准备。PBM嵌槽的力学性能试验效果见表3,其破坏位置皆在PBM混凝土与老混凝土的结合面上,说明结合面仍是强度单薄环节。结合强度系数K(体现PBM混凝土结合面的剪切强度、抗弯强度与整体老混凝土的剪切强度、抗弯强度比值)值为 0.4~0.55,可见其总体粘结性能约为老混凝土的50%,对付裂缝修补而言,整体性能的恢复有了一定的改进。因此,PBM不失为一种水下修补可选用的优良质料。 
    2.2.5  LW+HW混合液灌缝的粘结强度及防渗效果 LW、HW为水溶性聚氨酯化学灌浆质料,LW具有快速高效的防渗堵漏性能,HW具有防渗堵漏和凝结补强的双重性能,两者可视工程需要以任意比例互溶。为了检验其堵漏和补强效果,特制备了一组直径D=15cm,含有LW+HW混合液灌缝的劈拉试件,该混合液灌缝的劈拉强度为0.22MPa.凭据测试,堵漏效果良好。 
    3 工程应用 
    3.1 工程表面黄沙港闸是淮河入海尾闾江苏省里下河地区四大港排涝挡潮的控制工程之一,1972年6月竣工,设计日均流量200m3/s,左岸第一孔为通航孔净宽8m,其余15个排水孔,每孔净宽5m,排水孔中墩为混凝土与砌石混合结构,厚0.9m,闸底板接纳素混凝土反拱底板型式,底板厚0.5m,底板与闸墩连成整体不分缝,成为16跨连拱结构。运行至今已有多孔反拱底板出现裂缝,裂缝漫衍在底板拱顶顺水流偏向,缝宽1~2mm,严重的7号孔反拱底板两处向上冒水。经过沉陷观测资料的剖析计算,认为反拱底板的裂缝是由于拱脚不均匀沉陷引起的,沉陷已基本趋于稳定。经多方案比较及模拟施工现场试验,决定接纳水下修补方案。 
    3.2 施工工艺 
    3.2.1 底板裂缝处理
    (1)沿缝凿槽。沿底板裂缝走向用风钻一个连接一个地钻孔,孔深为42mm,钻孔直径为42mm,然后修成42mm×42mm的U型槽。 
    (2)钻灌浆孔。沿裂缝走向骑缝钻灌浆孔和出浆孔,每2m长为一个灌浆单位,安排灌浆孔和出浆孔各2个,孔距65cm,孔深20cm. 
    (3)在灌浆孔内安置灌浆塞,并将灌浆管接至水面以上与灌浆泵相连接。 
    (4)嵌缝。接纳PBM混凝土封缝胶嵌入凿好的U型槽内并挤压密实。固化前用压板压紧,固化后拆掉压板。 
    (5)灌浆。由于闸底板下面的粉砂层可能有淘空现象,故用压力泵通过灌浆孔向裂缝及底板下灌LW与HW混合液,由稀到稠。压力控制在0.1~0.15MPa.待出浆管溢出LW与HW混合液时将其扎紧封堵,保存压力3min,第一次灌浆完成。间隔1~2d后进行第二次灌浆。 
    3.2.2 反拱底板补强  
    (1)打毛。由潜水员在水下用风镐将底板混凝土外貌打毛,露出粗骨料,并用高压水枪把碴屑冲除洁净。 
    (2)钻插筋孔。按孔距60cm用风钻钻插筋孔,孔深 20cm,孔径φ42mm.用高压水枪把屑冲除洁净,并用真空吸管将孔内砂粒吸洁净。 
    (3)锚固插筋。在插筋孔内安顿药卷式水下锚固剂,并插入φ20长 40cm的钢筋(锚筋外露20cm)和φ20长45cm的螺栓(螺栓外露25cm),螺纹长不小于5cm,既可作锚筋用,又可作稳定钢模板用),锚筋和螺栓间隔安排。
    (4)钢筋就位。将在岸上绑好的φ12@150钢筋网整体吊装下水就位,钢筋网安排在新浇水下混凝土的上部,混凝土守卫层为6cm.钢筋与插筋之间用水下电焊联接。 
    (5)架立钢模。模板接纳4mm钢板和∠75×8角钢拼接而成,用螺帽稳定钢模板,并控制模板与反拱底板之间的距离相符设计要求 (20cm)。在模板的适当位置预留混凝土进料口和溢出口。进料口设在反拱底板顶部,溢出口设在模板四角,溢出口设活页盖板,并可封牢。 
    (6)浇筑混凝土。在岸上按事先通过试验确定的配合比搅拌C25水下不疏散混凝土(考虑水下浇筑混凝土强度损失,提高一个品级配置),用混凝土泵直接送到浇筑仓内,待模板四角预留的孔洞中溢出混凝土后,把预留洞封堵,直到最后一个预留孔洞中溢出混凝土并把预留洞封堵为止。} 
    (7)拆模。在混凝土浇筑3~5d后进行拆膜,拆膜后对混凝土进行检查,将露出混凝土外貌的螺栓进行割除。 
    黄沙港闸7号、8号两孔反拱底板修补加固完工后,经检测各项指标满足设计要求。 

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