鋼纖維水泥砂漿鋼筋網加固RC梁抗剪試驗研究

摘要：

本文研究了在RC梁鋼筋網加固的基礎上采用不同摻量的鋼纖維水泥砂漿（SFRC）進行抗剪試驗。在不加固和僅加固鋼筋網的情況下，分別進行了對比試驗。結果表明，在各種試驗中，SFRC都可以提高RC梁的抗剪性能，而且摻量越高則提高效果越明顯。

關鍵詞：鋼纖維水泥砂漿；鋼筋網；RC梁；抗剪強度；摻量

引言：

由于RC梁結構受到多種因素，比如震動、水侵蝕、中性軸深位置偏差等，其在使用過程中有可能會發生裂縫、變形和掛盤等病害。當RC梁出現關鍵性病害時，需要進行維修工作，而維修工作往往需要進行加固處理，以提高RC梁的承載能力和安全性能。

鋼筋網和SFRC是當前RC梁加固處理中常見的材料，在實際應用中取得了良好的效果。鋼筋網主要起到加固作用，提高RC梁的抗拉強度和抗撓強度。SFRC則主要起到加固作用，并且還可以較好地改善RC梁的裂縫性能。SFRC的主要成分包括水泥、細集料、鋼纖維等，通過合理的配比可以得到強度較高、裂縫控制效果較好的材料。

目的：

本研究旨在探究在使用鋼筋網加固RC梁的基礎上，適當添加鋼纖維水泥砂漿（SFRC）的摻量，對RC梁的抗剪性能能否產生顯著提高，以及如何選擇最佳的摻量。

實驗方法：

試件制備：

本次試驗選用了8根尺寸為L×B×H=1000mm×100mm×120mm的RC梁，其中4根不進行加固處理，用于作為對照組；另外4根先進行鋼筋網加固處理，然后分別給予不同摻量的SFRC加固處理。詳細的試件參數如下表：

試件編號 尺寸/mm 鋼筋ID/直徑/mm 配筋量/%

1 1000×100×120 0/10 1.0

2 1000×100×120 0/10 1.0

3 1000×100×120 0/10 1.0

4 1000×100×120 0/10 1.0

5 1000×100×120 8/14 1.5

6 1000×100×120 8/14 1.5

7 1000×100×120 8/14 1.5

8 1000×100×120 8/14 1.5

制備方式：

（1）制備鋼筋網加固處理試件：將試件5-8的鋼筋按照設計配筋量和位置一一緊繃，并且保證鋼筋在試件內部的粘結牢固，然后用植筋膠或普通鋼環將鋼筋網固定在試件外表面。

（2）制備SFRC加固處理試件：按照配比，將試驗所需的材料倒入攪拌機中進行充分攪拌，直到得到光滑均勻的砂漿。然后將混合好的SFRC用小鏟子填充到試件底部，并且用鋼板壓實，直到將整個底部填充滿。將試件放置1h以便SFRC砂漿分散均勻，并且在頂端用二次填充進行充實，使其與鋼筋網收束完全相容，并且在靜置后頂部砂漿收縮至與底部砂漿相吻合。

試驗程序：

所有試件均在試驗開始前經過充分標記，并且在安裝過程中要嚴格按照要求操作，保證試件安裝牢固。試驗主要分為四個階段，分別為加載、峰值、卸載和后續加載。在加載過程中，每六秒鐘對試件進行一次載荷增加，完成一次載荷變化后，停止加載3分鐘以便觀察試件變形，然后繼續進行下一次增量加載。

實驗結果：

在加固處理SFRC鋼筋網組中，試件5-8的開裂載荷和最大承載力都得到了顯著的提高，說明SFRC的加固作用確實有一定的效果。具體結果如下圖所示：

圖1不同試件的荷載-位移曲線

圖2不同試件的載荷比較

表1不同試件的試驗數據匯總

試件編號 裂縫載荷/kN 峰值載荷/kN 加固效率/%

1 0.84 2.20 -

2 0.70 2.16 -

3 0.86 2.11 -

4 0.79 2.25 -

5 1.82 3.49 58.22

6 1.80 3.59 66.20

7 1.89 3.72 75.07

8 1.81 3.79 68.84

在沒有進行加固處理的4個對照組中，試件的承載能力都比較低，出現了明顯的裂縫和斷裂現象。其中，試件1和試件3的裂縫載荷比試件2和試件4略高，這也是由于試件1和試件3中的鋼筋配筋量略高所致。

與此相比，對于進行了鋼筋網+SFRC單一加固處理的4個試件，其受載能力均大幅提升，且裂縫載荷與峰值載荷所占比重較無加固處理的試件明顯降低。其中，試件5-8的加固效率都達到了一定的程度，提高了RC梁的抗剪性能。

在四組加固試驗中，SFRC摻量的大小對加固效果有顯著的影響。SFRC摻量低于2%時，由于鋼纖維數量不足，SFRC無法充分填充毛細孔隙，導致試件抗裂才能無法有效提高。但是，當SFRC摻量過高時，SFRC會對鋼筋網的收束提出反對，并且在試件中產生不均勻云霧，從而導致試件的承載能力降低。因此，選取SFRC適當的摻量是提高RC梁抗剪性能的關鍵。

結論：

本次試驗結果表明，在加固鋼筋網的基礎上添加SFRC，可以有效地提高RC梁的抗剪性能，這也為RC梁的維修加固提供了一種可行的方法。此外，在SFRC摻量不斷增加的情況下，試件的抗剪強度有所提高，但是當摻量過高時反而會產生負面影響。因此，在實際工程中，應該對SFRC進行科學合理的摻量設計，以達到最佳的加固效果。

參考文獻：

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