安徽省《高延性混凝土应用技术规程》解读

秦旭飞，景武斌

（1.安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230032；2.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055）

1 规程背景

高延性混凝土是一种具有高韧性、高抗裂性能、高耐损伤能力和高耐久性的新型结构材料，将其应用在结构加固领域，可显著改善结构的抗震性能、承载力和耐损伤能力。其受拉具有稳定的应变硬化特性，极限拉应变可达3%以上，高延性混凝土弯曲具有类似钢材的变形能力，可以有效改善结构脆性问题，提高结构延性和变形能力；高延性混凝土具有优异的裂缝控制功效，可以改善结构抗裂抗渗问题；利用高延性混凝土作为钢筋保护层，利用其优良的耐久性能，可延缓钢筋腐蚀速率，提高结构耐久性。将高延性混凝土应用于结构加固中，可显著改善由于结构脆性引起的多种工程问题。与传统加固方式相比，高延性混凝土加固技术具有以下优势：①高延性混凝土加固工艺简单，加固工序少，其加固工期短，施工周期为传统加固方法的三分之一左右；②采用高延性混凝土加固时一般不需要穿墙，穿楼板钢筋，因此加固时很少破坏已有的楼面及地面；③高延性混凝土加固面层厚度薄，不会侵占原来房间的使用面积，一般不会因为上部结构的加固导致基础荷载增加进而影响地基基础安全；④综合造价低，节省综合成本10%～30%；⑤高延性混凝土的抗裂及抗渗能力强，加固后可以解决原结构的渗漏开裂现象；⑥该项技术成熟，目前已经有部分相关地方规程及图集发布实施，在全国20多个省市中小学校舍加固、文物建筑保护、历史风貌建筑保护、军队营房加固、脱贫攻坚农村危房改造以及老旧建筑物加固改造等领域已有500个以上的应用案例。因此，找到制定一套完整的相关技术标准流程和方法尤为必要。

2 编制意义

2.1 贯彻国家政策要求的重要举措

2012年12月28日，住房城乡建设部等7部门联合下发通知要求“加快推进棚户区（危旧房）改造”；《国务院办公厅转发教育部等部门关于建立中小学校舍安全保障长效机制意见的通知》（国办发〔2013〕103号）精神明确提出要进一步提高全区中小学校舍防震减灾能力；2015年10月17日，住建部和财政部发布关于进一步发挥住宅专项维修资金在老旧小区和电梯更新改造中支持作用的通知，明确对老旧住宅改造过程承要注重住宅抗震安全问题；2019年3月7日全国农村危房改造脱贫攻坚工作电视电话会议召开，会议要求“坚决打赢农村危房改造脱贫攻坚战”……。《高延性混凝土应用技术规程》的编制可以在安徽省的建筑结构加固中起到重要作用，为安徽省的高延性混凝土加固提供技术依据，为安徽省房屋加固改造提供具有创新性和应用优势的新方法，推动安徽省危旧房加固、校舍安全加固等工作的稳定高效进行。

2.2 填补我省高延性混凝土加固工程标准空白，保障工程质量

工程应用，标准先行。没有标准时，高延性混凝土加固技术的设计、施工等人员由于缺乏科学的房屋安全论证和必要的技术标准指导，对高延性混凝土加固技术的认识不够全面，对该技术的使用要求认识不足，相应工程应用存在着有较大的偶然性和不可传承性。同时由于施工人员的能力参差不齐，导致在施工方法上存在一定的差异，致使原有的加固效果难以把控，且造成了很多结构安全隐患，故急需结合我省实际，制订一部高延性混凝土加固技术地方技术标准，以科学规范的引导和帮助我省广大技术人员了解该项技术的设计内容、性能要求、施工方法，明确施工要求和质量验收规定，为安徽省高延性混凝土加固工程提供技术参考，减少因技术人员经验和认识不足而导致的质量和安全隐患。

2.3 为我省结构加固注入新的活力，为提高加固质量和降低加固成本保驾护航

《高延性混凝土应用技术规程》的制定对促进我省高延性混凝土加固技术应用具有指导性意义，可为我省的房屋建筑加固领域提供创新方法，且由于其良好的加固效果和简单的施工工艺，为我省的建筑结构加固质量提供强有力的技术支撑。

3 规程的主要条款

本规程的章节：总则；术语和符号；基本规定；原材料；性能；配合比设计；施工；质量检验和验收；高延性混凝土抗压韧性试验方法；高延性混凝土弯曲韧性试验方法；高延性混凝土加固砌体结构；高延性混凝土加固混凝土构件。其中“性能”；“质量检验和验收”“高延性混凝土加固砌体结构”和“高延性混凝土加固混凝土构件”是本规程的主要技术内容。

本规程规定，本规程适用于高延性混凝土的原材料控制、性能要求、配合比设计，以及采用高延性混凝土加固房屋建筑和一般构筑物的砌体结构和混凝土构件设计、施工和质量验收。其他行业工程的加固可参照使用。

3.1 高延性混凝土力学性能指标

高延性混凝土主要用于砌体结构和混凝土结构的加固与修复工程。高延性混凝土的主要力学性能指标如下表所示。

高延性混凝土的主要力学性能指标

①表中性能指标均指代表值。

②测试等效弯曲韧性、等效弯曲强度和抗折强度的试件尺寸为40mm×40mm×160mm；测试立方体抗压强度的标准试件尺寸为100mm×100mm×100mm，且不考虑尺寸换算系数。

强度等级为Cd50的高延性混凝土，其轴心抗压强度设计值fd=27.6N/mm2，轴心抗拉强度设计值fdt=3.8 N/mm2。

强度等级为Cd50的高延性混凝土，受压和受拉弹性模量Ed=2.20×104 N/mm2。当有可靠试验依据时，弹性模量可根据实测数据确定。

高延性混凝土的泊松比取0.14，当有可靠试验依据时，泊松比可根据实测数据确定。

本规程给出了高延性混凝土4个主要力学性能指标，作为高延性混凝土性能检验的依据。其中等效弯曲韧性和等效弯曲强度为韧性评价指标，抗折强度和立方体抗压强度为强度评价指标。

配制高延性混凝土时，采用了大量的矿物掺合料取代水泥熟料。由于矿物掺合料的活性较低，使高延性混凝土的早期强度增长较慢，超过28d以后的强度仍有较大幅度增长，因此，以表中60d的性能指标作为高延性混凝土最终的力学性能评价标准，表中3d和28d的力学性能指标可以为高延性混凝土施工进场检验提供参考依据。

高延性混凝土的受压和受拉弹性模量与其立方体抗压强度有关，但由于高延性混凝土基体内不含粗骨料，其弹性模量取值与普通混凝土明显不同，根据西安建筑科技大学、东南大学、浙江大学等科研院所大量试验结果以及国家建筑工程质量监督检验中心的检验结果，高延性混凝土的弹性模量Ed相当于同等强度普通混凝土的2/3左右，本规程给出Cd50高延性混凝土的弹性模量Ed=2.20×104 N/mm2。当有可靠试验依据时，弹性模量可根据实测数据确定。

3.2 高延性混凝土弯曲韧性试验方法

高延性混凝土具有良好的韧性特征，这一点明显区别于普通混凝土，为了更好的定期其韧性指标，本规程开创性地给出了高延性混凝土的弯曲韧性试验和计算方法，通过弯曲试件的耗能和变形能力综合评判其韧性指标。

本规程提出的高延性混凝土弯曲韧性试验方法，给出了标准试件尺寸为40mm×40mm×160mm。按本规程方法对试件进行四点弯曲试验，测得其荷载—挠度曲线，计算出高延性混凝土的等效弯曲强度，再考虑试件挠曲变形对高延性混凝土弯曲韧性的影响，计算试件的等效弯曲韧性，是等效弯曲强度与挠跨比的乘积，与弯曲韧性的定义吻合，与等效弯曲强度一起作为高延性混凝土弯曲韧性的评价指标，能更好地反映高延性混凝土的弯曲韧性，其中u的取值0.85用于构件正常破坏时的韧性评定，当用于建筑物防倒塌设计时可取0.50和 0.20。

3.3 高延性混凝土加固砌体结构

高延性混凝土与砌体结构具有良好的粘结性能，将高延性混凝土用于砌体结构加固，可利用高延性混凝土的力学性能优势提高砌体结构的整体性和抗倒塌能力。另外，采用高延性混凝土加固砌体结构，加固面层厚度小，施工简便，对原有结构影响小，可大幅度提高砌体结构的抗震性能，延长结构使用寿命，节约加固成本，具有良好经济效益和社会效益。规程编制组系统开展了高延性混凝土加固砌体结构方面的理论与试验研究，提出了高延性混凝土加固砌体结构的设计计算方法和构造措施。

①采用高延性混凝土面层或配筋高延性混凝土面层加固轴心受压的砌体构件时，其正截面受压承载力应按下式验算：

②采用高延性混凝土面层或配筋高延性混凝土面层加固偏心受压的砌体构件时，其正截面受压承载力应按下列公式计算：

③采用高延性混凝土面层或配筋高延性混凝土面层加固后，墙体的受剪承载力应符合下列规定：

④砌体抗震加固

a.高延性混凝土面层或配筋高延性混凝土面层加固砌体墙的抗震受剪承载力应按下式验算：

b.高延性混凝土面层或配筋高延性混凝土面层加固后的砌体结构楼层和墙段应按下列公式计算其综合抗震能力指数：

采用高延性混凝土面层或配筋高延性混凝土面层加固后，墙体抗震受剪承载力的基准增强系数η0按下式计算：

3.4 高延性混凝土加固混凝土构件

由于高延性混凝土的峰值压应变远高于普通混凝土的极限压应变，且高延性混凝土的弹性模量要低于普通混凝土，因此其抗压强度利用效率有所降低，但是高延性混凝土对提高构件延性、提高构件耐久性以及在施工工艺的简便性上有较大优势。同时，高延性混凝土具有较高的剪变模量和抗拉强度，对提高构件的受剪承载力方面作用明显。因此，对于混凝土构件，更多的是利用其施工简单的优势以及对构件延性、抗裂及耐久性提高等优势，对混凝土构件进行加固或修缮处理。

①采用高延性混凝土加固偏心受压的剪力墙构件时，其斜截面受剪承载力应按下列公式计算：

②当增设配筋高延性混凝土面层三面围套法加固梁构件，并采用加锚式或胶锚式箍筋时，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：

③采用高延性混凝土增大截面法加固钢筋混凝土轴心受压构件时，其正截面受压承载力应按下式确定：

④采用高延性混凝土增大截面法加固钢筋混凝土偏心受压柱构件时，其矩形截面正截面承载力应按下列公式确定，同时应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010的）有关规定。

4 结语

目前其他省市发布的“高延性混凝土应用技术”地方标准，或仅适用于砌体结构加固工程，或仅适用于高延性混凝土材料的应用标准，至今为止国内尚未出台专门针对高延性混凝土更加全面详实的应用技术的更深入、更全面的国家、行业、地方技术标准，且由于我省地理位置的特性、传统建筑风格和房屋结构建造特点与以上省市差异较大，现有国家及其它省市标准均不能全面的指导我省高延性混凝土加固技术工程应用，如陕西省的《高延性混凝土应用技术规程》（DBJ 61/T112-2016）中仅有针对砖砌体和砌块砌体结构加固的相关内容，而我省现存大量的具有当地民族特色的建筑以及大量的混凝土结构工程安全问题需要加固修复处理，因此，需要专门出台一部技术标准，以填补我省髙延性混凝土应用技术领域空白，彰显我省的建筑结构加固地方特色。