用水泥基浇灌素材强化钢材承受部件的商榷.doc

用水泥悬辊机基浇灌素材强化钢材承受部件的商榷用水泥基浇灌素材强化钢材承受部件的商榷 “水泥基灌浆材料”是近10年来研制成功的新型“灌浆”材料。用于锚固构件及设备二次灌浆等小体积内“灌浆”获得了满意的效果。它不是砼的掺加剂，这个概念可以肯定。也不是通常意义的上“砼”。滚焊机灌浆材料在加水后变成另一种固态物体。这种固态物体还没有一个比较合适的名字。YB/T9216-98施工技术规程可用于砼结构加固和改造，例如植筋、孔洞修补、小体积黏固加筋抹面等是可行的。对于加固大体积钢筋砼框架偏压及受弯类构件或增大原截面面积有较大变更时，计算截面上的材料已由现行砼结构件设计规范中的2种材料（即钢筋与砼）变为3种材料。此时截面上又增添了由“灌浆材料”灌成的另一个固体物质。构件截面有3种不同物质，各有其不同性能，已经超出了现行规范的范畴。灌浆材料灌成的固体物，其弹性模量如何受力条件下应力与应变有何种曲线或直线关系，都没有试验的实验数据可证。它的长期效应、疲劳极限、脆变、耐久性能等等也都缺乏数据。因此，对大体积的、已较大程度上变更了原构件截面的钢筋砼框架结构的受弯、偏压、受拉杆件的加固，仍沿用现行砼设计规范（GB50010-2002）来计算，则颇多疑惑。本文将要讨论此种情况。管窥之见，尚待引玉。1水泥基灌浆材料水泥基灌浆材料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配料而成的粉末状材料。在施工现场加入一定水量，搅拌均匀后即可使用，经过一段时间结硬，形成固体状态（没有初终凝的明确表述）.这种固态物体尚没有通用的名称。它与通常概念的水泥砼是不同的物体，不能称为xx砼。姑且称之为“灌浆固体物”。灌浆材料是依据1998年行业标准“YB/T9261-98”而生产的。检测指标仅为：竖向膨胀率、抗压强度、流动度、钢筋黏结强度4项。其检验强度的试模尺寸为4040160mm，试模加大时，强度折减可达30.黏结强度一值不等于中心受拉强度，因为黏结强度实际上是由2种材料的摩擦力和胶着力组成，并与杆件截面形状密切相关。“YB/T9261-98”技术规程7.0.7条（2）中规定的施工方法为3种，即自重法、高位漏斗法、压力灌浆法。灌浆施工中严禁振捣。技术规程的3.0.1条，可用于下列砼工程使用。地脚螺栓锚固，设备基础二次灌浆、栽埋钢筋、砼结构加固及改造。这一条的后面一句，对于在砼结构加固改造中的使用范围如何颇需斟酌。植筋完全可以，对小体积的加固也是可行的，但对于大体积的弯偏压类构件加固或改造是否可行，就很有商榷之处。本文中大体积的概念，是指加高加厚超过15cm以上的受弯构件，这在加固框架结构构件中是较为常见的。2现在通用的水泥砼它是指以水泥（各种类别）为胶结料，与水、砂、石等骨料，按一定配比充分搅拌，称为砼拌合物，经凝结硬化而成为一种坚硬的人造石材，即称砼。砼拌合物入模后由流态渐失可塑性，经过初凝和终凝的“凝结”过程转化为固态。终凝前发生骨料下沉，初期收缩等。砼不是完全弹性体材料，对其胶结剂的水泥则有细度、凝结时间、安定性、线膨胀、抗压强度、抗折强度等要求。而对砼在结构计算中则有轴心抗压、抗拉强度、耐久性、弹性模量、疲劳强度修正、疲劳变形模量以及砼受压的应力与应变关系等，这些数据都有国标规范可依，并且依此来计算结构承载能力。3大体积（截面）加固钢筋砼构件的问题当加固砼结构使用GB50010-2002规范时，其第七节正截面承载力计算的一般规定有3个基本假定。3.1截面应保持平面是指纵向钢筋的应力达到屈服强度前及达到的瞬间，截面的平均应变基本上符合本截面的假定。实际情况，钢筋砼在破裂时，横截面因一系列的原因歪曲。除了作用不大的切力影响外，主要是截面材料的匀质性、钢筋与砼差异很大的弹性模量、受拉区裂缝及砼收缩等因素在起作用。在计算公式的推导中引入钢筋与砼的弹性模量比，假想截面由弹性模量相同的材料匀质截面，从而假定为平截面，简化了计算程式但是如果截面材料有3种见图2，3种材料的性能不同，弹性模量不同，受力后应力与应变关系不明，这样的截面，如何简化，能否仍假定为平截面就是个问题了。由3种材料构成，有一种材料弹性模量，应力应变关系不明。图2加固构件截面图3.2不考虑砼抗拉强度如图3，受弯构件的计算公式，是根据构件破坏时内外力的平衡条件导出的，fy、fc是钢筋抗拉强强度设计值、砼轴心抗压强度设计值，As是受拉区纵钢筋截面，x为中和轴高度，它是按梁的荷载大小而逐渐移向受压边缘。为简化计算，受弯构件、偏心受力构件正截面受压区砼的应力图形简化为等效的矩形应力图。受拉区砼的抗拉强度较小，在受拉区不考虑砼工作，全部拉力由纵筋承担，亦即在中和轴以下的砼应力图形（图中虚线部分）就不计算了。1钢筋砼受弯构件2内外力平衡条件得普遍公式：M=fyAs（ho-x2）=fcbx（ho-x2）这样假定的条件也是建立在全截面是同一性能的匀质材料上的。现在全截面上受压部分材料性能不一，中和轴有可能因为外压力小而向下移，此时受压区呈现两种截面材料，其相互关系如何亦需探讨。当纵向受拉钢筋屈服与压区砼破坏同时发生时的相对界限受压区高度计算的公式中（7.1.4-1）下截面砼极限压应变，其值是根据水泥砼受力后压应变与应力关系而定的，能否用于2种不同性能的材料身上，也应予注意，能否适用于灌浆固体物尚待引证。3.3砼受压的应力与应变曲线问题7.1.2-15各式的规定都是指水泥砼在受压时的应力与应变关系。水泥砼在外力作用下（压或拉）其变形比其应力增加的快（此时不符合虎克定律），按相对应的单位变形（=L/L）及应力（=N/F）来计算弹性模量时，E值是一个变数，同一强度砼，E值在受拉时比受压小。梁在受压区应力增加时，E值可降低50，而在受拉区E值可降到20以下。而灌浆材料固体物在受力情况下，其应力与应变关系尚未见报告及规范可查，这种性能是构件计算时重要指标，显然能否套用砼的应力变曲线，也是大有问题的（每一种材料在外力作用下应力应变关系不会是相同的）.当验算受弯构件挠度时，其短期刚度Bs引用规范8.2.3-1式时，式中有！、E是钢筋弹性模量与砼弹性模量的比值，因此，当“灌浆材料”没有弹性模量的数据可依，则此计算式如何应用；而当有灌浆材料弹性模量值时，又如何应用此式来计算因此，这个计算式必须变化。4建议1）灌浆材料灌成的固体物尚待定名；物理性能不明；在压力作用下应力变关系没有试验数据来说明其耐久性、抗疲劳性、徐变、脆变等性能都缺乏依据；作为承载构件时无规范可依。2）加固后杆件同一截面中有三种不同性能的物质组成，如何假定其为匀质材料，应力应变关系不明、受拉后裂缝状态，有无脆变可能等等，如何推导其强度计算公式，均有待探讨。3）用GB50010-2002混凝土结构设计规范计算公式来计算灌浆材料固体物承载力时，其前题的假定三原则都有可探讨之处。4）在灌浆材料灌注加固钢筋砼构件时，不宜应用于大体积，大截面增补加固，梁高增量不宜超过10cm，柱截面不宜大于5cm.5）灌浆材