淺談混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法與技術(shù)

黃家鑫

摘要：近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，載重荷載的不斷加大，以前修建的不少建筑物，在受到設(shè)計(jì)、材料、施工等方面的影響和局限，使得很多結(jié)構(gòu)物逐漸轉(zhuǎn)化為危建筑，所以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固已勢(shì)在必行。本文從混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固工程的特點(diǎn)、探討了混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法及技術(shù)。

關(guān)健詞：混凝土；結(jié)構(gòu)；加固；修復(fù)方法；技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)作為20世紀(jì)建筑領(lǐng)域中技術(shù)發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)體系，由于受環(huán)境因素的損傷，建筑結(jié)構(gòu)的老化，設(shè)計(jì)施工的缺陷及使用功能的轉(zhuǎn)變等，為了維持結(jié)構(gòu)的安全和功能的正常發(fā)揮，必須對(duì)混凝土進(jìn)行加固和修復(fù)?，F(xiàn)在混凝土的加固和修復(fù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的背景

在過(guò)去的50多年間，我國(guó)的土木工程建設(shè)一直沒(méi)有停過(guò)，并且發(fā)展很快，尤其是近幾年，發(fā)展極為迅猛，整個(gè)中國(guó)幾乎成了一個(gè)大的建設(shè)工地，新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路及橋梁、港口、航道及大型水利工程。

可是，在我們大搞土木基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)也應(yīng)該關(guān)心已有建筑的維護(hù)問(wèn)題，己有建筑物及構(gòu)筑物常常因設(shè)計(jì)或施工的缺陷以及長(zhǎng)期使用過(guò)程中的老化、破壞，甚至自然災(zāi)害，造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力不足、開(kāi)裂以及抗震性能不良等，影響建筑物及構(gòu)筑物的安全和使用功能，從而不得不考慮結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固問(wèn)題。

當(dāng)今社會(huì)在基礎(chǔ)設(shè)施的管理和新建等各個(gè)方面都存在著一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。隨著基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展，愈來(lái)愈多的建筑物和構(gòu)筑物已進(jìn)入或即將進(jìn)入老齡化階段，修復(fù)加固在建筑業(yè)中的比重逐年增加，人們預(yù)測(cè)，如果沒(méi)有根本性的技術(shù)革新，不能充分重視這些問(wèn)題，幾十年以后社會(huì)將負(fù)擔(dān)不了龐大基礎(chǔ)設(shè)施的維修和管理費(fèi)用。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，預(yù)計(jì)在今后的十年中我國(guó)的建筑業(yè)重點(diǎn)將逐步轉(zhuǎn)向已有建筑的修復(fù)加固。

2、混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法

2.1鋼筋混凝土外加層加固法

該法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，砌體加固后承載力有較大提高，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于柱、帶壁墻的加固；其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2.2鋼筋水泥砂漿外加層加固法

該法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但提高承載力不如前者；適用于砌體墻的加固，有時(shí)也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時(shí)兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。

2.3增設(shè)扶壁柱加固法

該法屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但承載力提高有限，且較難滿足抗震要求，一般僅在非地震區(qū)應(yīng)用。

2.4無(wú)粘結(jié)外包型鋼加固法

該法屬于傳統(tǒng)加固方法，其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量和濕作業(yè)少，受力較為可靠；適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸，卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固；其缺點(diǎn)為加固費(fèi)用較高，并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施。

2.5預(yù)應(yīng)力撐桿加固法

該法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力，且加固效果可靠；適用于加固處理高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)的加固；其缺點(diǎn)是不能用于溫度在600C以上的環(huán)境中。砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固與修補(bǔ)。

2.6增設(shè)圈梁加固法

當(dāng)圈梁設(shè)置不符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求，或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺陷，或房屋的整體性較差時(shí)，應(yīng)增設(shè)圈梁進(jìn)行加固。

2.7增設(shè)梁墊加固法

當(dāng)大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現(xiàn)局部豎直裂縫時(shí)，應(yīng)增設(shè)梁墊進(jìn)行加固。

2.8間接加固法

2.8.1預(yù)應(yīng)力加固法

該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響；適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無(wú)防護(hù)的情況下，不能用于溫度在600C以上環(huán)境中，也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。

2.8.2增加支承加固法

該法簡(jiǎn)單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間；適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。

2.9直接加固的一般方法有：

2.9.1加大截面加固法

該法施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2.9.2置換混凝土加固法

該法的優(yōu)點(diǎn)與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

2.9.3有粘結(jié)外包型鋼加固法

該法也稱濕式外包鋼加固法，受力可靠、施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無(wú)防護(hù)的情況下用于600C以上高溫場(chǎng)所；適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

2.9.4粘貼鋼板加固法

該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

2.9.5粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法

除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

2.9.6繞絲法

該法的優(yōu)缺點(diǎn)與加大截面法相近；適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固，或需對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場(chǎng)合。

3、混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

3.1托換技術(shù)

系托梁（或桁架，以下同）拆柱（或墻，以下同）、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)的概稱；屬于一種綜合性技術(shù)，由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成；適用于已有建筑物的加固改造；與傳統(tǒng)做法相比，具有施工時(shí)間短、費(fèi)用低、對(duì)生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)技術(shù)要求較高，需由熟練工人來(lái)完成，才能確保安全。

3.2植筋技術(shù)

系一項(xiàng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)捷、有效的連接與錨固技術(shù)；可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設(shè)計(jì)位置的補(bǔ)救，構(gòu)件加大截面加固的補(bǔ)筋，上部結(jié)構(gòu)擴(kuò)跨、頂升對(duì)梁、柱的接長(zhǎng)，房屋加層接柱和高層建筑增設(shè)剪力墻的植筋等。

3.3裂縫修補(bǔ)技術(shù)

根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護(hù)方法進(jìn)行修補(bǔ)，使結(jié)構(gòu)因開(kāi)裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)的一種專門技術(shù)；適用于已有建筑物中各類裂縫的處理，但對(duì)受力性裂縫，除修補(bǔ)外，尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。

3.4碳化混凝土修復(fù)技術(shù)（還不成熟）

系指通過(guò)恢復(fù)混凝土的堿性（鈍化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術(shù)。

3.5混凝土表面處理技術(shù)

系指采用化學(xué)方法、機(jī)械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘?jiān)约捌渌街锏膶ｉT技術(shù)。

3.6混凝土表層密封技術(shù)

系指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、涂膜等方法對(duì)混凝土進(jìn)行防水、防潮和防裂處理的技術(shù)。

3.7其它技術(shù)

如結(jié)構(gòu)、構(gòu)件移位技術(shù)、調(diào)整結(jié)構(gòu)自振頻率技術(shù)等。砌體結(jié)構(gòu)加固方法。

4、結(jié)語(yǔ)

在建設(shè)中，我們應(yīng)該選擇合適的加固方法，同時(shí)還應(yīng)考慮其是否具有良好的施工性、是否經(jīng)濟(jì)等方面。隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)會(huì)有更大發(fā)展，加固方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。