淺談混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法及技術(shù)
2015-06-24
前言
隨著建筑結(jié)構(gòu)使用期限的增加，建筑物也逐漸出現(xiàn)功能性改變， 如接建、增加荷載等，或出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如配筋不足、災(zāi)后修補(bǔ)、混凝土強(qiáng)度不夠等，而要保證結(jié)構(gòu)的安全使用，必然結(jié)構(gòu)的加固就成為一項(xiàng)重要的工作。它可以使受到損害的結(jié)構(gòu)構(gòu)件恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)功能或在已有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提高其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力能力，以滿足新的使用條件下結(jié)構(gòu)功能的要求。優(yōu)秀的加固具有施工作業(yè)方便、施工技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效果好、加固質(zhì)量高等方面的特點(diǎn)。 因此，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固方法和技術(shù)的研究及探討，已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)現(xiàn)有建筑物實(shí)施管理的一項(xiàng)主要工作。 1. 混凝土結(jié)構(gòu)加固概述
混凝土結(jié)構(gòu)一般在使用30~50年以后會(huì)產(chǎn)生明顯的劣化與損傷，隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的建筑都進(jìn)入了老齡化的階段，而結(jié)構(gòu)加固就可以滿足新的使用要求及安全性，節(jié)約成本，減少資金浪費(fèi)。 因此合理、有效的進(jìn)行混凝土加固技術(shù)的工程應(yīng)用和研究，對(duì)我國(guó)具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
混凝土結(jié)構(gòu)需要加固的原因有以下幾個(gè)方面：(1)施工方法的錯(cuò)誤、施工管理的不善以及施工單位的偷工減料等原因，使得建筑物存在質(zhì)量問(wèn)題；(2)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)方法不準(zhǔn)確，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑物存在著安全性問(wèn)題；(3)設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，按照原規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；(4)由于高濕酸堿環(huán)境、溫差、凍融等影響以及地震、流沙等自然災(zāi)害的作用，導(dǎo)致建筑物發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞；(5)原有建筑物使用功能和要求的改變，需要對(duì)其進(jìn)行改造、加固。
加固工作程序：可靠性鑒定-加固方案選擇-加固設(shè)計(jì)-施工組織設(shè)計(jì)-施工-驗(yàn)收。2. 混凝土結(jié)構(gòu)加固的主要方法
混凝土結(jié)構(gòu)目前常用的的方法通常有: 對(duì)有裂縫的混凝土構(gòu)件應(yīng)先進(jìn)行裂縫修補(bǔ)和化學(xué)灌漿，是否另外做加固補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際承載力而定?；炷恋募庸谭绞椒譃橹苯蛹庸毯烷g接加固兩類。在混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候可以根據(jù)實(shí)際的使用條件和使用要求進(jìn)行選擇合適的加固方案和技術(shù)。并且方案的確定要遵循安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、施工方便的原則，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
2.1 常規(guī)加固方法
?。?）加大截面法
加大截面就是在原構(gòu)件的表面澆一層新的混凝土并補(bǔ)加鋼筋，達(dá)到提高建筑物構(gòu)件承載能力的目的。使用這種方法時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)與新混凝土接觸的表面鑿毛，并且每隔一定距離要鑿槽，在新澆混凝土層中加配箍筋及鋼筋。新澆混凝土的強(qiáng)度等級(jí)比原混凝土強(qiáng)度高一級(jí)，石子最大粒徑不宜超過(guò)新澆混凝土最小厚度的一半及鋼筋最小間距距3/4。加固配筋采用鋼筋，必要時(shí)再用角鋼或鋼板。根據(jù)混凝土的結(jié)合情況，加大后的截面分為新舊混凝土截面獨(dú)立工作和整體工作兩種情況。此法的優(yōu)點(diǎn)是容易施工，適用范圍廣。缺點(diǎn)是相比較而言操作現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，且嵌入的鋼筋銹蝕和混凝土劣化的質(zhì)量是存在很大問(wèn)題的。
（2）灌漿加固法
當(dāng)混凝土建筑物由于本身有裂縫，需要對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，此時(shí)可進(jìn)行灌漿加固，一般采用密封劑灌漿及結(jié)構(gòu)粘合劑加固修補(bǔ)，在不影響生產(chǎn)使用的情況下可以達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的適用壽命，施工快捷方面，不需要大型機(jī)械作業(yè)，加固效果安全可靠?？筛鶕?jù)裂縫情況、灌入狀況來(lái)調(diào)整壓力，細(xì)微裂縫均可修補(bǔ)，可以直接用眼觀察來(lái)控制灌入量。適用于工業(yè)民用交通建筑，橋梁、隧道、堤壩等。
2.2 新型加固方法設(shè)計(jì)
?。?）繞絲加固法
繞絲加固法就是根據(jù)混凝土三向受力可以將其單軸抗壓強(qiáng)度大幅提高，對(duì)于受壓柱可使用Φ4退火鋼絲橫向纏繞構(gòu)件，將其強(qiáng)度大幅度提升。根據(jù)梁的受剪區(qū)斜向箍筋受力相比較豎向箍筋受力較為優(yōu)越的道理，可以在梁外進(jìn)行豎向繞筋或者斜向繞筋，將其抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步提高。正常情況下，使用Φ4 冷拔鋼絲退火后在進(jìn)行繞絲，間距在5～40mm之間。
?。?）鋼筋粘貼加固法
鋼筋粘貼加固法就是將鋼筋粘貼在混凝土構(gòu)件原有配筋表面也可將其粘貼在混凝土內(nèi)部的一種加固方法。當(dāng)混凝土構(gòu)件鋼筋保護(hù)層發(fā)生脫落，脹裂或被腐蝕破壞的現(xiàn)象時(shí)，可直接將加固鋼筋粘貼在原有混凝土構(gòu)件配筋表面；如果當(dāng)保護(hù)層混凝土比較完好或原配筋位置不易測(cè)準(zhǔn)時(shí)，可在混凝土構(gòu)件的表面切1~ 2.5 cm 的縫或槽，將鋼筋粘貼在縫內(nèi)或槽內(nèi)，以達(dá)到預(yù)期的效果。通過(guò)結(jié)構(gòu)粘接劑傳遞應(yīng)力是粘筋加固的主要途徑。粘筋加固具有以下特點(diǎn)：① 混凝土原構(gòu)件的截面外形尺寸和自重在加固后并沒(méi)有增大；②加固鋼筋與原有配筋距離較近協(xié)調(diào)性能好；③對(duì)原混凝土構(gòu)件的損傷較小。該方法主要適用于：①混凝土原構(gòu)件出現(xiàn)碳化、腐蝕、銹蝕比較嚴(yán)重的現(xiàn)象；②因荷載改變從而使原配筋受影響而不能滿足受力要求；3） 原混凝土構(gòu)件配筋位置不當(dāng)。
?。?）聚合物浸漬法
聚合物浸漬法就是以普通混凝土為基材，添加有機(jī)單位為浸漬液滲入混凝土內(nèi)部并且聚合而成的一種復(fù)合型的加固材料。聚合物浸漬混凝土可將混凝土基材的性能進(jìn)行有效的改善，可將其強(qiáng)度增加到原有的幾倍，同時(shí)將其抗?jié)B性與耐化學(xué)腐蝕性也提高了幾倍。該方法使用過(guò)程中由于有機(jī)單體滲入混凝土內(nèi)部，并且聚合后將混凝土原有的空隙填滿，使混凝土的微觀力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大幅度的提高。聚合物浸漬混凝土加固技術(shù)應(yīng)該歸屬于化學(xué)加固技術(shù)，該方法具有：①在加固過(guò)程中對(duì)原混凝土構(gòu)件無(wú)任何損傷，其承載力無(wú)任何衰弱現(xiàn)象，極為安全可靠；②由于加固材料是滲入混凝土內(nèi)部的，所以無(wú)任何應(yīng)力滯后問(wèn)題；③原構(gòu)件外形尺寸無(wú)任何改變。
?。?）碳纖維加固法
碳纖維加固法修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要需要兩種：碳纖維材料與粘貼用樹(shù)脂。該方法的優(yōu)點(diǎn)為：① 高強(qiáng)度、高效率，可以將混凝土構(gòu)件的承載力和延性提高數(shù)倍；②工效高并且施工便捷，沒(méi)有濕作業(yè)；③耐腐蝕性及耐久性比較強(qiáng)，常溫的酸、堿、鹽對(duì)其無(wú)任何影響；④在不改變結(jié)構(gòu)尺寸及外觀的狀態(tài)下，適用面非常廣；⑤可以高效保證施工質(zhì)量；⑥自重量小。缺點(diǎn)為：①在施工規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上缺少可行性依據(jù)；②對(duì)施工人員的技術(shù)要求比較高。
碳纖維加固法今后的發(fā)展方向主要有：①新混凝土中加入短碳纖維制成碳纖維混凝土；②長(zhǎng)絲制成束狀在新混凝土中可以將鋼筋代替；③經(jīng)過(guò)加工，做成束狀或繩狀，在大型土木工程的拉索或懸索結(jié)構(gòu)上發(fā)揮超長(zhǎng)的作用；④與混凝土一起做成預(yù)制混凝土板，用于新建結(jié)構(gòu)。
3. 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，按照混凝土結(jié)構(gòu)老化的規(guī)律，我國(guó)需要加固的結(jié)構(gòu)逐年增多，，在實(shí)際工程中，遇到加固混凝土結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)部位，不同的使用要求，來(lái)進(jìn)行加固方法的選擇以及加固方案的具體設(shè)計(jì)。隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固方法將會(huì)有更大拓展，因此加固方法的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
