垫层接缝加固砖砌体结构技术研究

2021-11-11郭晓慧林洲丹吴育晖张剑鑫

建材与装饰 2021年31期

郭晓慧，林洲丹，吴育晖，周洪，张剑鑫

（1.阳光学院人工智能学院，福建福州 350015；2.中交鹭建有限公司，福建莆田 351100；3.中建旷博（福建）有限公司，福建厦门 361008；4.江西省城建集团有限公司，江西南昌 330029；5.福建金泰德建设工程有限公司，福建龙岩 366200）

0 引言

目前，我国已从大量新房建设阶段逐步过渡到旧房建设加固改造与新建房屋并举的房地产建筑市场阶段。加快旧房建设加固改造，可以延长房屋的使用寿命，缓解近阶段我国局部用地紧张困境。相反如果要拆除老建筑物势必会造成环境污染和资源的浪费，并且会损耗大批自然资源[1-2]。因此，砌体加固技术就显得有价值性与研究性。砌体结构加固技术有增加扶壁柱，设混凝土板墙等[3-5]。对建筑的加固改造是一门自建筑行业出现就随之产生的传统建筑技艺，但是单就其内涵来讲它又是一个刚刚兴起的学科[6-7]。

本文提出一种垫层接缝加固技术，并通过受压实验来研究其加固效果。

1 垫层接缝加固技术

垫层接缝加固技术是一种提高传统砖砌结构墙体抗裂能力的基缝加固构造，包括砖砌墙体、加固钢筋、横向钢丝绳、填充材料和粘结砂浆，如图1 所示。采用直径6mm 的钢筋，为了增加钢筋与砂浆之间的摩擦力，应首选粗糙表面的螺纹钢筋。该加固技术是用合适的工具对其规则平整的砂浆基缝进行环绕墙体切割挖凿，每三个砖砌体的高度就需要挖凿基缝，挖凿后形成凹槽，使凹槽的高度至少为10mm，深度约为50~80mm，以便插入钢筋，并使砌体中剩余的砂浆能够承受所施加的荷载。将弯折后的加固钢筋涂抹上粘结砂浆嵌入凹槽内。凹槽内部分层填料，将加固钢筋坚实地锚固在缝中，最后用特殊沙或颜料作美学封口。该技术适用于实心承重墙、多叶墙与带外部饰面的多叶墙等多种结构，也可用于解决不均匀沉降或潮湿引起的开裂墙体。

图1 垫层接缝加固技术构造措施

垫层接缝加固施工步骤如下：首先，将表面的灰泥或饰面移除，便于准确检查砌体，适当开挖一些凹槽或更换一些砖。然后，使用合适的工具切割砂浆层接缝。其次，用水清除粉末或碎石，具体取决于现有材料和重嵌材料。紧接着铺设第一层嵌入材料，压实。砂浆通常由水硬性石灰制成，与现有砂浆具有更好的相容性，可加特殊添加剂。下一步，放置钢筋或钢板。为了增加钢筋和现有砂浆之间的摩擦，应进行粗糙处理，在使用钢筋时，先进行喷砂处理，需要清洁其接触区域。由于底座接缝的厚度较小（通常约为10~15mm），因此只能插入尺寸较小的钢筋。放置垫片有助于将钢筋与砖表面分开。最后，必须在第一根钢筋上涂抹两层砂浆，以充分覆盖钢筋；如有必要，再插入一根钢筋，然后用另一层砂浆覆盖。最后一层重嵌材料应放置在最后15~20mm 的位置，以密封水平接缝，并确保外观和均匀性，可以使用特殊的砂或颜料来获得所需的效果。

2 受压实验

为了研究上述加固技术的效果，进行试验研究。砌筑九块双砖砌体试件，尺寸为1100mm×500mm×250mm，并完成加固前后试件的轴压试验。

本次试验主要是通过控制垂直于底缝施加的荷载下的剪胀现象来验证这项技术的效果。每间隔三个底座接缝（约10~15mm厚）将直径减小的钢筋不锈钢2φ6 插入约60mm 深的凹槽中，如图2 所示。为了验证技术的有效性，仅在墙壁的一侧进行加固，如图3 所示。为了在试验过程中提供适当的锚固，将钢筋折叠并用聚合物砂浆固定到墙截面的最短侧，如图4 所示。

图2 试件的几何特征和钢筋布置

图3 对试件进行加固

受压试验由位移控制加载；垂直位移和水平位移均由传感器在试件的所有四个侧面进行测量。为了避免试件倒塌，在峰值荷载的80%下卸载。表1 为受压试验的结果。表1 中的符号如下：σf是开裂开始时的计算应力；σc是峰值应力；σu=0.8σc是常用的极限应力；εf，εc和 εu是各自的垂直应变；ES为割线弹性模量（在峰值应力的30%~60%之间计算）；ε1/εv是在墙体不同侧面评估的水平应变和垂直应变之间的比率（峰值应力的30%和60%计算值之间的平均泊松比）。表2 中下标R 是前面提到的参数，即修复后的试件（另见图4，其中A 是不加固的一侧，而B、C 和D 是合并加固的一侧）。

图4 试件的横截面

表2 加固后的受压试验结果

可得：加固前，应力约为4.63MPa 时，试件发生开裂；应力约为6.20MPa 时，试件破坏；加固后，试件在3MPa 左右发生破坏。加固后试件的强度并没有变大，这种结果可能受第一阶段发生损伤的影响。但试验表明该技术减少砖中的应力和墙体的剪胀，加固后所产生的裂缝减少，裂缝宽度与深度减小，而未加固的试件裂缝宽度和深度增加，特别是试件角部和中间部分损伤严重。