專利名稱：一種高延性纖維混凝土組合框架填充墻及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高延性纖維混凝土組合框架填充墻及其施工方法。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種廣泛用于賓館、學(xué)校、辦公樓等建筑物的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)?？蚣芴畛鋲κ强蚣芙Y(jié)構(gòu)房屋的圍護(hù)墻和隔墻，一般均為非承重磚砌體墻。汶川地震的震害調(diào)查結(jié)果表明，由于填充墻具有較大的側(cè)向剛度，承擔(dān)了較大的地震作用，但墻體本身的變形能力較差，使得填充墻的破壞嚴(yán)重，甚至發(fā)生倒塌，引起人員傷亡和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。在我國(guó)，框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，從宏觀震害和試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，地震作用下框架填充墻的開裂和倒塌主要是由于框架填充墻的抗剪強(qiáng)度和變形能力不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種不易發(fā)生脆性破壞且整體性和抗震性能良好的高延性纖維混凝土組合框架填充墻。為此，本發(fā)明提供的高延性纖維混凝土組合框架填充墻包括框架填充墻，所述框架填充墻的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；所述框架填充墻表面涂抹有高延性纖維混凝土面層，所述高延性纖維混凝土面層將框架填充墻和所有短鋼筋包覆。優(yōu)選的，上述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm，每根短鋼筋埋入框架填充墻豎向灰縫中的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出框架填充墻表面的長(zhǎng)度為20mm。優(yōu)選的,上述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。優(yōu)選的，上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；上述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；上述硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒徑為I. 26mm ;上述PVA纖維的長(zhǎng)度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土中添加有減水率在30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80%的水?dāng)嚢杈鶆?；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20%的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述高延性纖維混凝土組合框架填充墻的施工方法，具體施工過程如下
步驟一，砌框架填充墻時(shí)，在框架填充墻的豎向灰縫中埋入若干根短鋼筋；步驟二，框架填充墻砌筑完成后，在框架填充墻的外表面均勻抹涂高延性纖維混凝土面層，且該高延性纖維混凝土面層將框架填充墻和所有短鋼筋包覆。本發(fā)明是由高延性纖維混凝土面層、短鋼筋和框架填充墻組成高延性纖維混凝土組合框架填充墻，利用較高強(qiáng)度和韌性的高延性纖維混凝土對(duì)框架填充墻形成包裹，防止框架填充墻發(fā)生脆性破壞，提高框架填充墻的抗剪承載力和整體性，且顯著增強(qiáng)框架填充墻的抗震性能。本方法具有施工方便，能夠顯著提高框架填充墻整體性和抗震性能的特點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的特點(diǎn)(I)本發(fā)明中在框架填充墻豎向灰縫內(nèi)埋入的若干短鋼筋，既方便施工，又可增強(qiáng)框架填充墻和高延性纖維混凝土面層之間的粘結(jié)性能，保證框架填充墻與面層共同工作。 (2)本發(fā)明中采用的高延性纖維混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)到60M Pa以上，極限拉應(yīng)變可達(dá)普通混凝土的100倍以上，具有類似鋼材的塑性變形能力，與磚砌體之間有良好的粘結(jié)性能，是一種具有聞強(qiáng)度、聞延性、聞耐久性和聞耐損傷能力的生態(tài)建筑材料?？捎行П苊饪蚣芴畛鋲植繅核?，顯著提高框架填充墻的整體性與抗震性能。(3 )本發(fā)明中采用的高延性纖維混凝土面層，經(jīng)濟(jì)性較好，且厚度較薄。(4)本發(fā)明中采用的中的高延性纖維混凝土組合框架填充墻具有良好的耐久性，可延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度提高框架填充墻的承載力和抗震性能，減少甚至免去強(qiáng)震后修復(fù)的工作。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I是實(shí)施例I中對(duì)高延性纖維混凝土組合框架填充墻的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的A-A向視圖；圖中各代碼表示1_框架梁、2-框架柱、3-框架填充墻、4-短鋼筋、5-高延性纖維混凝土面層。
具體實(shí)施例方式以下是發(fā)明人提供的實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)解釋說明。實(shí)施例I :參考圖I和圖2，本實(shí)施例中的高延性纖維混凝土組合框架填充墻尺寸如下長(zhǎng)度為4. 2m、高度為3m、厚度為240_。該框架填充墻的豎向灰縫中埋有若干短鋼筋4 ;在框架填充墻3外表面涂覆有20mm厚的高延性纖維混凝土面層5，所述高延性纖維混凝土面層5將框架填充墻3和所有短鋼筋4包覆。其具體施工過程為步驟一，砌筑框架填充墻3，并在框架填充墻的豎向灰縫中埋入抗剪連接件短鋼筋4 ;相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm ;所用短鋼筋4直徑為12mm，長(zhǎng)度為120mm,突出磚墻表面20mm ；步驟二，在框架填充墻3外表面均勻涂抹厚度為20mm的高延性纖維混凝土面層5，且該高延性纖維混凝土面層5將框架填充墻3和短鋼筋4包覆。該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維(聚乙烯醇纖維)的體積摻量為I. 5% ;所用水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級(jí)粉煤灰，硅灰的燒失量為5%、二氧化硅含量為88%、比表面積為18000m2/kg，砂的最大粒徑為I. 26mm ;PVA纖維為上海羅洋科技有限公司生產(chǎn)的PA600纖維，長(zhǎng)度為8mm、直徑為26 μ m、抗拉強(qiáng)度為1200MPa、彈性模量為30GPa ;該實(shí)施例的高延性纖維混凝土中添加有江蘇博特新材料有限公司的PCA'- I聚羧酸聞性能減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、水泥和娃灰總質(zhì)量的O. 8%。其配置過程為首先將水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中干拌2 3分鐘；再加入減水劑和80 %的水，攪拌I 2分鐘；然后加入PVA纖維再攪拌2分鐘后加入剩余20%的水，攪拌I 2分鐘。以下是發(fā)明人提供的關(guān)于本實(shí)施例的高延性纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)及其結(jié)
果O(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作立方體試塊，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法
養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明高延性纖維混凝土試塊抗壓強(qiáng)度平均值為65MPa，試塊達(dá)到峰值荷載后卸載再進(jìn)行第二次加載，殘余抗壓強(qiáng)度可達(dá)到峰值荷載的80%，試塊破壞過程具有明顯抗壓韌性。(2)采用40mmX40mmX 160mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作棱柱體抗彎試件，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行抗彎性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件的初裂強(qiáng)度為4. 8MPa，試件開裂以后承載力繼續(xù)提高，極限強(qiáng)度為10. IMPa，達(dá)到峰值荷載后承載力下降緩慢，按照ASTM C1018法計(jì)算所得的彎曲韌性系數(shù)其彎曲韌性15、110> 12(|、I30分別為6. 2、14. 5,33. 0,50. 6，表明具有很高的彎曲韌性。(3)采用50mmX 15mmX350mm的試模制作拉伸試塊，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件單軸抗拉強(qiáng)度平均值為3. 6MPa，極限拉應(yīng)變可達(dá)到I. 2%，試件開裂以后承載力基本保持不變，具有良好的抗拉韌性，破壞過程中出現(xiàn)10余條裂縫。以上試驗(yàn)表明，高延性纖維混凝土的極限拉應(yīng)變遠(yuǎn)高于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010中普通混凝土的極限拉應(yīng)變，高延性纖維混凝土受壓、受拉、受彎破壞時(shí)均具有較高的韌性，其破壞特征與普通混凝土發(fā)生脆性破壞具有明顯不同。該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的上述力學(xué)特性表明，其涂抹在框架填充墻的表面能夠大幅提高框架填充墻的抗壓承載力和變形能力，且不宜發(fā)生脆性破壞，可顯著提高框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。本發(fā)明通過短鋼筋和高延性纖維混凝土面層的共同作用，既可對(duì)框架填充墻產(chǎn)生較大的橫向主動(dòng)約束力，提高框架填充墻的抗剪強(qiáng)度，又可提高框架填充墻的整體性，有效抑制框架填充墻的開裂，極大地改善框架填充墻自身的變形能力，從而顯著提高框架填充墻的整體性和抗震性能，有效地減輕地震作用下框架填充墻的破壞程度。涂抹高延性纖維混凝土面層的施工簡(jiǎn)單易行、操作方便，且所采用的高延性纖維混凝土具有良好的耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低經(jīng)濟(jì)、社會(huì)成本，減少甚至免去框架填充墻強(qiáng)震后修復(fù)的工作。本發(fā)明的框架填充墻可用于住宅、辦公樓和教學(xué)樓等框架填充墻中。
權(quán)利要求
1.一種高延性纖維混凝土組合框架填充墻，包括框架填充墻，其特征在于，所述框架填充墻的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；所述框架填充墻表面涂抹有高延性纖維混凝土面層，所述高延性纖維混凝土面層將框架填充墻和所有短鋼筋包覆。
2.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻，其特征在于，所述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm，每根短鋼筋埋入框架填充墻豎向灰縫中的深度為100 150_，每根短鋼筋突出框架填充墻表面的長(zhǎng)度為20mm。
3.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。
4.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
5.如權(quán)利要求4所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻，其特征在于，所述水泥為P. O. 52. 5R娃酸鹽水泥；所述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；所述娃灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;所述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長(zhǎng)度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
6.如權(quán)利要求5所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土中添加有減水率在30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
7.如權(quán)利要求6所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80%的水?dāng)嚢杈鶆颍恢笤偌尤隤VA纖維攪拌均勻后加入剩余20%的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。
8.—種上述任一權(quán)利要求所述的高延性纖維混凝土組合框架填充墻的施工方法，其特征在于，方法的具體步驟如下 步驟一，砌框架填充墻，并在框架填充墻的豎向灰縫中埋入若干根短鋼筋； 步驟二，在框架填充墻砌筑完成后，在框架填充墻的外表面均勻涂抹高延性纖維混凝土面層，且該高延性纖維混凝土面層將框架填充墻和所有短鋼筋包覆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高延性纖維混凝土組合框架填充墻及其施工方法，以解決現(xiàn)有普通框架填充墻存在的易脆性、抗震性能及整體性差的問題。本發(fā)明的高延性纖維混凝土組合框架填充墻由框架填充墻、短鋼筋和高延性纖維混凝土組成；施工時(shí)，首先砌筑框架填充墻，并在框架填充墻的豎向灰縫中埋入若干根短鋼筋；然后在框架填充墻表面均勻涂抹高延性纖維混凝土。本發(fā)明的框架填充墻抗震性能、防倒塌能力和變形能力優(yōu)于傳統(tǒng)框架填充墻，且不易發(fā)生脆性破壞；同時(shí)該框架填充墻利用填充墻消耗部分地震能量，以減輕框架的震害，且施工工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C04B28/04GK102888910SQ20121043431
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月4日
發(fā)明者鄧明科, 梁興文, 代潔 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)