高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙及其施工方法

本发明涉及土木工程，具体涉及一种高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙及其施工方法。

背景技术：

1、砖砌体墙主要由砖块和砂浆砌筑而成，相较于钢筋混凝土结构，砖砌体结构的强度低，整体性差、抗拉以及抗剪强度低、砌体本身具有脆性等特点，在水平的地震作用下，砌体结构的墙体易发生开裂、刚度降低进而发展为脆性破坏，致使砌体结构在地震中破坏较为严重，对人民的生命财产造成严重威胁，因此对砖砌体结构进行研究便显得尤为重要。

2、随着结构抗震规范的不断更新以及墙体在使用中受到的损伤，使得部分墙体已经不能满足现行规范的要求，如果对不满足规范的建筑物进行拆除重建，必将对已有的建筑物资源造成巨大的浪费，因此，对不满足抗震需求的砖砌体建筑进行加固，提高墙体的抗震性能，使墙体满足现行规范的要求，已经成为建筑行业重要的研究课题。

3、近年来，随着纤维材料的不断发展，frp已经广泛的应用于砌体结构的加固修复领域，frp加固具有高强、轻质、耐腐蚀、施工便捷等优势，然而frp使用有机基体作为粘接剂，在一定程度上存在耐高温性较差，低温和潮湿环境下施工较为困难等不足；无机水泥基复合材料的出现可以在一定程度上弥补frp加固使用有机基体产生的局限性，trc是一种由双向纤维编织网和高性能混凝土组成的新型纤维增强水泥基复合材料，采用的高性能混凝土与墙体之间具有良好的粘结性能，双向纤维网的传力方向明确，但是trc基体所用的高性能混凝土中未含纤维，基体的限裂能力差、抗拉性能弱，基体的开裂导致纤维网的利用程度较低，墙体的裂缝宽度较大，不利于结构的美观和长远使用。

技术实现思路

1、技术问题：本发明的目的在于克服砌体结构抗震性能的不足，提供一种不容易发生脆性破坏且整体性和抗剪抗震性能好限裂能力强的高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙及其施工方法。

2、技术方案：本发明的一种高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙，包括有钢筋混凝土构造柱或无钢筋混凝土构造柱的预加固砖砌体墙，在所述预加固砖砌体墙的两侧墙面上间隔设置多条水平frp筋，并在预加固砖砌体墙两侧面上间隔设置多个frp构造柱，其中：始端有钢筋混凝土构造柱的预加固砖砌体墙，距离有钢筋混凝土构造柱小于4m处开始设置frp构造柱，始端无钢筋混凝土构造柱的预加固砖砌体墙，从始端开始设置frp构造柱；所述的frp构造柱包括间隔压装在水平frp筋上的多条纵向frp筋、间隔穿墙捆住附着在两侧墙面上多条纵向frp筋的frp箍筋，所述两侧墙面上间隔设置的多条水平frp筋之间通过对拉螺栓穿墙拉住；所述多条纵向frp筋顶端至上部圈梁，底端至下部圈梁；在设置完成frp构造柱后的两侧墙面上涂覆一层高韧性混凝土面层，并在涂覆一层韧性混凝土面层上满墙铺设纤维网，之后再涂覆一层高韧性混凝土面层。

3、所述的多条水平frp筋和多条纵向frp筋分别位于灰缝内，灰缝的开槽深度为1.2～1.5倍frp筋直径，多条水平frp筋的间隔为四皮砖距离，多条纵向frp筋的间隔为一块砖长。

4、所述预加固砖砌体墙两侧面上间隔设置的多个frp构造柱之间的距离小于4m。

5、所述水平frp筋的直径为6～8mm；所述纵向frp筋的直径为10～12mm。

6、所述frp箍筋沿构造柱高度方向上的间距为150～300mm。

7、所述涂覆一层的高韧性混凝土面层的厚度为10～20mm。

8、所述满墙铺设纤维网的层数为1～3层，每层纤维网之间涂覆厚度为5mm的高韧性混凝土。

9、所述高韧性混凝土面层的材料包括组分为：普通硅酸盐水泥379kg/m3、粉煤灰885kg/m3、石英砂455kg/m3、水379kg/m3、减水剂17.4kg/m3、增稠剂1.26kg/m3、聚乙烯醇纤维26kg/m3，其中聚乙烯醇短切纤维的掺入体积比为2％。

10、所述frp筋及箍筋均为纤维织物的增强体，以树脂为基体形成的复合材料，所述纤维织物包括：玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种；所述纤维网是由碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维中的一种或两种编织而成。

11、一种使用上述高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙的施工方法，包括如下步骤：

12、步骤一、将有钢筋混凝土构造柱或无钢筋混凝土构造柱的预加固砖砌体墙表面的松动层进行去除，将预加固砖砌体墙的水平灰缝每隔4皮砖进行开槽，并在预设构造柱纵向frp筋位置纵向开槽，所有开槽深度和宽度为1.2～1.5倍frp筋的直径；

13、步骤二、将水平frp筋放入水平灰缝的槽中，用对拉螺栓固定于墙体之上，然后在设置frp构造柱位置处布设多条纵向frp筋，并沿纵向frp筋每隔150～300mm布置一圈frp箍筋；

14、步骤三、在设置完成frp构造柱后的两侧墙面上涂覆一层高韧性混凝土，将加固所用的纤维网用水泥浆润湿，铺设于在高韧性混凝土表面，并轻轻将纤维网按入其表面，以保证纤维网与基体之间良好的粘结性能，增强协同受力，之后再在纤维网表面再涂抹一层高韧性混凝土，根据工程需要，纤维网铺设一层、二层或三层。

15、有益效果：本发明由高韧性混凝土面层、frp筋、纤维网和砖砌体墙组成高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙，利用较高强度和韧性的混凝土面层及抗拉强度高、传力方向明确的纤维网对砌体墙进行包裹；在墙体预设构造柱位置布置frp筋，并进行箍筋绑扎，墙体的水平灰缝中每隔4皮砖植入frp筋，增强墙体的整体性，使墙体发生剪切滑移破坏，提高砌体墙的抗剪承载力和稳定承受竖向荷载的能力，且显著增强砌体墙的抗震性能。本发明的砌体墙既可用于新建砌体结构，也可用于砖砌体老旧小区、办公楼等砌体结构修复与改造中。具有施工简单，对墙体损伤小，能够显著改善砌体墙破坏模式，提升砌体墙的整体性和抗震性能的特点。与现有砖砌体墙相比，本发明具有如下的特点：

16、(1)本发明中在砖砌体墙的纵向灰缝中植入frp筋，并布置箍筋，相当于对墙体增设附加构造柱，提升了墙体的整体性和耗能能力；在砌体墙的水平灰缝中植入frp筋，既增强了墙体的整体性能，水平筋的存在又提升了砌体墙的抗剪承载力，对拉螺栓的存在又可以保证砌体墙与水平frp筋的共同受力，减小了外部加固层的厚度，提高了可使用空间的面积。

17、(2)本发明中所用的纤维网的抗拉强度为4660mpa,同时纤维网浸浆后与高韧性混凝土面层之间及有良好的粘结性能，纤维网的传力方向明确且增强了对墙体的包裹；所采用的高韧性混凝土的抗压强度可达到50mpa以上，极限拉应变可达普通混凝土的200倍以上，同时与砌体墙表面具有良好的粘结性能，是一种具有高强度、高延性、良好耐久性能的加固材料，可以有效限制墙体主裂缝的开展，展现出多裂缝开展的特征，显著增强了砌体墙的整体性和抗震性能。

18、(3)本发明中的高韧性混凝土复合纤维网面层具有多裂缝开展，裂缝宽度小，传力效果好，厚度较薄的特点。同时，frp筋和高韧性混凝土复合纤维网加固层具有良好的耐久性，可延长结构的使用寿命，大幅度提升墙体的整体性和抗剪和抗震性能，增强砌体结构在地震作用下的表现。

19、(4)本发明提供的高韧性混凝土复合纤维网组合植筋砖砌体墙，引入高强度frp筋，通过在灰缝中嵌入frp筋即可满足增强原墙整体性和延缓墙体刚度退化的要求(基于钢筋网水泥砂浆面层加固法中水平钢筋的作用提升了墙体的抗剪承载力、延缓了墙体的刚度退化及图7中植入水平frp筋的墙体峰值荷载后承载力下降相较于未加固墙体更加缓慢)，几乎不改变被加固构件的截面尺寸，同时具有施工简单、对墙体破坏小的优点。

20、(5)本发明采用的frp筋和纤维网具有耐腐蚀的特点，扩大了此加固方法的应用范围；同时，纤维网的厚度很小，减小了加固层的厚度，几乎不占用结构的使用空间。

21、(6)本发明采用的高韧性混凝土是一种无机水泥基材料，具有强度高、拉压韧性好以及耐久性好的特点，对砖砌体墙形成良好的约束，显著增强砖砌体墙的整体性和抗剪承载力，改变砖砌体墙的脆性破坏特征。

22、(7)本发明采用的无机水泥基材料作为纤维网的基体，可以弥补纤维布采用的环氧树脂材料的耐高温性差和不适用于凹凸不平的砖砌体墙表面的缺陷，高韧性混凝土与砖砌体墙具有良好的粘结性能，具有多裂缝开裂和应变硬化的特征，可以使纤维网和墙体的受力更加均匀，延缓主裂缝的开展，充分发挥加固层这两种材料的力学性能。

23、(8)本发明通过对墙体植筋并采用高韧性混凝土复合纤维网面层，大幅度提升了墙体的整体性和刚度，对墙体的损伤较小，变形能力增强，试件在大位移下仍具有良好的持载能力，降低了砖砌体结构在地震作用下倒塌的风险，降低成本，保证了人民的生命财产安全。