淺談鋼筋混凝土加固技術(shù)

摘 要 目前，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式和表現(xiàn)方式是越來(lái)越復(fù)雜多樣，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變更、追加、加固也成為很平常的問(wèn)題。筆者通過(guò)工程實(shí)踐及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將就鋼筋混凝土常用的加固方法進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞 鋼筋混凝土；加固技術(shù)

中圖分類號(hào)TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1673—9671—(2009)122—0065—01

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，大眾對(duì)建筑的使用功能要求也進(jìn)一步提高。許多建筑物因此不再能滿足人們新的要求：一些新建和在建的建筑物也有可能因其使用功能的改變或建筑物平面的更新而不得不采用加固或不強(qiáng)技術(shù)。目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)或加固方法很多，大多數(shù)加固方法已相當(dāng)成熟，應(yīng)用已很廣泛。在此，僅就一些常用加固方法進(jìn)行總結(jié)。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固原因

1)因其施工質(zhì)量問(wèn)題需要加固補(bǔ)強(qiáng)，以達(dá)到使用要求。

2)已經(jīng)建成的結(jié)構(gòu)物，由于更改建筑平、立面及使用功能變更需要而加固。 3)建筑物結(jié)構(gòu)老化，需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。 4)由于災(zāi)害(如地震)引起結(jié)構(gòu)損壞，需要進(jìn)行的加固。

2 加固方案

結(jié)構(gòu)加固對(duì)于現(xiàn)代建筑具有重要的意義，根據(jù)不同的建筑類型、加固的強(qiáng)度要求和加固部位的不同需要相適應(yīng)的加固方法，在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，反復(fù)對(duì)方案進(jìn)行研究、論證、比較，對(duì)更改后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行在靜力、地震和風(fēng)荷載作用下的建筑物整體計(jì)算分析及基礎(chǔ)核算工作。還需配合建筑空間及功能、美觀等選擇加固方案。

3 加固方法

1)增大截面加固法。增大截面加固，也稱為外包混凝土加固，是通過(guò)增加原構(gòu)件的受力鋼筋，同時(shí)在外側(cè)新澆筑混凝土以增大構(gòu)件，來(lái)提高構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗裂性。一些簡(jiǎn)單的情況也可以用來(lái)修補(bǔ)裂縫。這種加固法適用范圍較廣，可用于加固混凝土受彎和受壓構(gòu)件，如板、梁、柱、基礎(chǔ)、屋架等。根據(jù)構(gòu)件受力特點(diǎn)和加固目的、構(gòu)件幾何尺寸等因素，可設(shè)計(jì)為單側(cè)、雙側(cè)或四面包套的加固。例如：中心受壓柱常用四面外包套加固，梁常用上下側(cè)加厚層加固，偏心受壓柱常用單側(cè)或雙側(cè)加層加固。為了保證后加混凝土正常工作，以加大截面為主的加固亦需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋，對(duì)于采用加配鋼筋為主的加固方法，為了保證配筋的正常工作，需按鋼筋的間距和保護(hù)層等構(gòu)造要求適當(dāng)增大加固構(gòu)件的截面尺寸，加固中應(yīng)將新舊鋼筋加以焊接，處理好增強(qiáng)新舊混凝土結(jié)合能力。增大截面加固技術(shù)關(guān)鍵在于新舊材料能否共同工作。核心是結(jié)合面剪力能否有效的傳遞。新舊混凝土結(jié)合面往往是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，其抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于整澆混凝土的抗剪強(qiáng)度，新混凝土的變形塑性、收縮彈性等與舊混凝土存在差異，甚至出現(xiàn)裂縫，從而造成結(jié)合面上抗?jié)B抗凍性能均會(huì)降低。因此結(jié)合面混凝土所具有的粘結(jié)抗剪力，有時(shí)遠(yuǎn)低于受剪承載力要求，需配置一定數(shù)量的貫通結(jié)合面的剪切磨擦筋，來(lái)抵抗結(jié)合面所出現(xiàn)的剪力。 2)粘鋼加固法。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用外粘鋼板加固的方法，就是用薄鋼板或其他鋼材通過(guò)雙組分環(huán)氧粘合劑粘于混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生三相材料，即混凝土—膠—鋼板的復(fù)合系統(tǒng)，這種復(fù)合系統(tǒng)將作為一個(gè)整體來(lái)承受荷載。該方法具有結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單和方案設(shè)計(jì)方便，施工簡(jiǎn)便，不損傷原混凝土構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量比較小，周期相對(duì)較短以及對(duì)原構(gòu)件外形尺寸影響較小等優(yōu)點(diǎn)。目前，在國(guó)際上應(yīng)用比較常見(jiàn)的是加固方法就是粘鋼加固法，實(shí)踐證明，粘在混凝土梁受拉表面的鋼板能提高抗彎剛度，同時(shí)也能提高其抗彎能力，并能相應(yīng)減少混凝土構(gòu)件的撓度和開(kāi)裂。 3)碳纖維加固法。近年來(lái)，碳纖維材料以其強(qiáng)度高、抗腐蝕性好、耐疲勞、質(zhì)量輕及其溫度穩(wěn)定性等特點(diǎn)而受到建設(shè)工程界的廣泛關(guān)注，成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究結(jié)果表明：采用碳纖維對(duì)鋼筋混凝土柱進(jìn)行抗震加固?？梢杂行Ъs束混凝土的變形，增強(qiáng)耗能能力，從而使其承載能力和延性能力得到很大的提高，因此可取得良好的抗震加固效果。用于橫向包裹鋼筋混凝土柱時(shí)，由于碳纖維片材具有彈性模量大，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，可以有效提高混凝土柱的承載能力和延性性能，其作用機(jī)理主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，橫向包裹碳纖維，可以對(duì)其內(nèi)部的混凝土起到有效的約束作用，當(dāng)受壓區(qū)混凝土達(dá)到應(yīng)力峰值后，其橫向膨脹變形會(huì)急劇增大，碳纖維環(huán)向應(yīng)變顯著增大，環(huán)向約束力增大，這就使得混凝土應(yīng)變曲線的下降變得平緩，而極限壓應(yīng)變便得以提高，因此緩解了受壓區(qū)混凝土的破壞程度和破壞過(guò)程，于是充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形性能，從而顯著改善構(gòu)件的延性。另一方面，碳纖維片材橫向包裹，其作用類似于受剪鋼筋，協(xié)同鋼筋承受剪力。由于碳纖維的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度，也就相當(dāng)于鋼筋配筋率大大提高，使其抗剪承載力也得到了明顯的提高，斜裂縫出現(xiàn)以后構(gòu)件的變形性能也可以得到明顯改善。

4)繞絲加固法。根據(jù)混凝土三向受壓的原理，可以通過(guò)提高混凝土單軸抗壓強(qiáng)度來(lái)提高構(gòu)件的承載能力。對(duì)于受壓柱，可以用鋼絲橫向纏繞構(gòu)件，從而提高其抗壓強(qiáng)度。根據(jù)梁的受剪區(qū)斜向箍筋受力優(yōu)于豎向箍筋的道理，可根據(jù)需要在梁外進(jìn)行斜向繞筋或豎向繞筋來(lái)提高其抗剪強(qiáng)度。試驗(yàn)證明，這一方法不僅對(duì)方柱、圓柱有效，亦對(duì)長(zhǎng)方形柱有效。在受壓時(shí)，鋼絲主要起約束作用，繞絲直徑和密度直接關(guān)系到其加固效果。 5)錨栓錨固法該法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20--C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造加固，不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。膠粘劑插入直徑與新增縱筋相同的短鋼筋，錨入基礎(chǔ)的深度一般不小于15倍鋼筋直徑，伸出基礎(chǔ)的長(zhǎng)度根據(jù)與新增縱筋的連接形式而定，可以采用焊接機(jī)械連接或綁扎連接。新增縱筋穿過(guò)樓層時(shí)，其中間的鋼筋容易與樓層梁相碰，一般四面或三面加圍套就可以繞梁而過(guò)。單側(cè)或雙側(cè)加固就較為困難，當(dāng)樓層梁寬度較大時(shí)更難以穿過(guò)，可在梁端做鋼套，難以穿過(guò)的新加縱向受力鋼筋可與鋼套的角鋼焊接，鋼套側(cè)面鋼板截面強(qiáng)度應(yīng)不小于未穿過(guò)的鋼筋強(qiáng)度。

6)聚合物浸漬混凝土加固法。以普通混凝土為基材，以有機(jī)單位為浸漬液滲入混凝土內(nèi)部并且聚合而成的一種有機(jī)——無(wú)機(jī)復(fù)合材料，即為聚合物浸漬混凝土，這種聚合物浸漬混凝土可以顯著的提高混凝土基材性能，不但可提高強(qiáng)度數(shù)倍，其抗?jié)B性及耐化學(xué)腐蝕性也將有大幅度提高。由于有機(jī)單體滲入混凝土內(nèi)部，基本填滿了混凝土原有的空隙，從而極大的改善混凝土的微觀力學(xué)結(jié)構(gòu)。因此，聚合物浸漬混凝土能夠顯著的提高原混凝土基材的力學(xué)強(qiáng)度。

7)外包鋼加固法。外包鋼加固法是以型鋼外包于構(gòu)件四角(或兩角)的加固方法。在我國(guó)工程加固領(lǐng)域，外包鋼加固法是一種使用面較廣的常規(guī)加固方法，由于其現(xiàn)場(chǎng)工作量較小、施工簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)受力較為可靠，因此適用于使用上原構(gòu)件截面尺寸不允許增大，卻要求截面承載能力有大幅提高的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上介紹的幾種加固方法是鋼筋混凝土工程實(shí)際中最常應(yīng)用的加固方法，在建設(shè)過(guò)程中，我們應(yīng)該結(jié)合各自工程的特點(diǎn)，通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算并按有關(guān)構(gòu)造要求，確定適宜的實(shí)施方案。隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及新型建筑材料不斷出現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)一定會(huì)有更大發(fā)展，那么加固方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間，加固技術(shù)必然帶來(lái)更加巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。