高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制與加固處理要點(diǎn)

袁衛(wèi)華 （亳州市重點(diǎn)工程建設(shè)管理局，安徽 亳州 236800）

1 工程概況

某高層建筑地面28層，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心筒的結(jié)構(gòu)，2層地下室屬箱型基礎(chǔ)，其中車庫(kù)層有一半修建于地下，另有4層裙房。該工程要求抗震設(shè)防達(dá)到7度,框架的抗震等級(jí)要達(dá)到二級(jí),剪力墻的抗震等級(jí)要達(dá)到二級(jí)以上。工程建筑總面積達(dá)到3萬(wàn)m2,主體結(jié)構(gòu)103m,裙房則可以做商業(yè)用房使用。除此之外，該建筑物柱網(wǎng)跨度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大,而該工程最主要的抗側(cè)力構(gòu)件是簡(jiǎn)體剪力墻。工程混凝土的設(shè)計(jì)等級(jí)為C45。該工程施工到地上3層時(shí)，拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分的柱子根部鋪設(shè)的混凝土很疏松，墻體的大部分位置都出現(xiàn)了裂縫、露筋以及蜂窩等。兩種強(qiáng)度檢測(cè)綜合分析后，混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表1，已建各層柱子和剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

施工到地上層3時(shí)混凝土的實(shí)測(cè)強(qiáng)度等級(jí)(MPa) 表1

2 加固處理基本方法

2.1 框架柱的加固

圖1 框架柱加固圖

加固主要采用化學(xué)錨筋來(lái)進(jìn)行,在進(jìn)行加固之前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抗拔試驗(yàn),試驗(yàn)的主要目的是確保鋼筋被拉斷時(shí)該工程不會(huì)隨之發(fā)生變化。購(gòu)買植筋錨固的材料進(jìn)行選擇時(shí)，除要求強(qiáng)度等滿足外,還考慮到有關(guān)構(gòu)件的燃燒性能及耐火極限是否同樣滿足要求。本次加固工程采用的結(jié)構(gòu)膠為喜得利結(jié)構(gòu)膠，主要是考慮到該結(jié)構(gòu)膠是進(jìn)口的，可以節(jié)省結(jié)構(gòu)膠在加固中用量,同時(shí)還可以縮短相應(yīng)的植筋工期,進(jìn)而加快施工進(jìn)度。施工過(guò)程中，在鉆孔完畢之后對(duì)孔內(nèi)的雜物進(jìn)行清除,依據(jù)孔內(nèi)的干燥程度，選擇使用自然風(fēng)干還是烘干機(jī)烘干,烘干以后再使用脫脂棉并蘸取少量的丙酮擦拭鉆孔的邊壁,最后將鋼筋植入鉆孔內(nèi)，植入的鋼筋不能有銹跡,然后旋轉(zhuǎn)鋼筋，使得粘結(jié)劑與孔壁以及鋼筋之間可以充分粘合。

2.2 對(duì)剪力墻進(jìn)行加固

對(duì)于地下2層的混凝土強(qiáng)度存在不足的情況,經(jīng)討論后也提出了相應(yīng)的解決措施。對(duì)地下2層周圈的剪力墻進(jìn)行加固的方法是采用噴射混凝土法來(lái)加大墻的厚度，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行加固。對(duì)于新增的混凝土來(lái)說(shuō)，要求其厚度必須達(dá)到80mm。此墻體中的鋼筋配置按照電算結(jié)果以及剪力墻中加強(qiáng)部分的構(gòu)造來(lái)選擇。值得注意的是在噴射混凝土?xí)r，該部分與原來(lái)的剪力墻有一定的連接關(guān)系，要對(duì)原來(lái)墻體表面存在的缺陷以及雜物進(jìn)行清理，清理干凈后再將有缺陷的地方密實(shí),還要將表面鑿毛或者打成類似于溝槽的形狀,以利于新混凝土與舊混凝土的結(jié)合。為了避免結(jié)合面開(kāi)裂，要使結(jié)合面混凝土的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度以及粘結(jié)抗拉強(qiáng)度比混凝土本身強(qiáng)度高或者相互接近。在噴射新的混凝土之前,先在原有的混凝土表面刷一層界面結(jié)合劑，該界面結(jié)合劑為含有30%白乳膠水泥漿的界面劑。

圖2 剪力墻加固圖

2.3 框架梁的加固

采用碳纖維布加固法，主要是因?yàn)榧庸痰墓ぷ髁勘容^大,而且相對(duì)工期比較緊,為了避免原結(jié)構(gòu)等不被破壞,所以采用該法。在施工前首先對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨，除掉表面的雜物,對(duì)于混凝土表面的凹洞用找平材料將其填平,將表面整理平整并且清理干凈后，在其表面涂一層底膠CFP，該底膠的正拉粘結(jié)強(qiáng)度要求5MPa以上,粘度控制在800～1600M Pa·s范圍內(nèi)，以便粘結(jié)膠輕松的滲透到混凝土內(nèi)部，以便很大程度的提高碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)力。在其表面進(jìn)行粘結(jié)樹(shù)脂CFR的涂抹，并粘貼一定的碳纖維布。在進(jìn)行加固的過(guò)程中，必須要考慮到以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:第一，碳纖維是屬于完全彈性的一種材料,在使用過(guò)程中對(duì)于其極限應(yīng)變的控制不應(yīng)超過(guò)0.01，以避免施工過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，并防止出現(xiàn)突然拉斷情況;第二，要對(duì)碳纖維布合理的錨固使用長(zhǎng)度進(jìn)行驗(yàn)算,在驗(yàn)算結(jié)束后從加固的理論截?cái)帱c(diǎn)向外延伸規(guī)定的長(zhǎng)度，以防止碳纖維與混凝土層之間的粘結(jié)被破壞，這種情況與鋼筋截?cái)鄷r(shí)的處理方法極其相似，并可以對(duì)截?cái)帱c(diǎn)處的拉力進(jìn)行記錄[5]；第三，碳纖維布端的部分位置會(huì)出現(xiàn)較大應(yīng)力集中現(xiàn)象，討論后也采取了相應(yīng)的構(gòu)造措施，如在其端部粘貼一定量的碳纖維布的行箍，防止碳纖維布在混凝土保護(hù)層鋼筋處發(fā)生酥脆撕裂剝離，碳纖維布要保證一定的錨固長(zhǎng)度；第四，將碳纖維布以及鋼筋的總體使用量控制在適筋梁范圍內(nèi)，受壓區(qū)的混凝土邊緣壓應(yīng)變至少達(dá)到規(guī)定的極限壓應(yīng)變，使受拉的鋼筋屈服。適筋梁及超筋梁的界限破壞狀態(tài)是指碳纖維的應(yīng)變沒(méi)有超過(guò)允許極限應(yīng)變0.01。首先使受拉的鋼筋先于受壓區(qū)的混凝土壓碎被屈服,從而使其具有一定的破壞征兆。在進(jìn)行抗剪加固過(guò)程中，要將碳纖維布剪成U形箍,使其與混凝土的梁體緊密粘貼在一起。將碳纖維布裁剪成U形箍的主要目的是利用其可以保證合理剪力流的形成,同時(shí)還可以使受力更加的合理。除此之外在U形箍的上端再進(jìn)行碳纖維布?jí)簵l的粘貼，只需粘貼1條即可以使每個(gè)豎向粘貼的碳纖維布構(gòu)成一個(gè)整體，使其受到的力更加的均勻，尤其可以與承受彎剪段的豎向剪力協(xié)同起來(lái)。

圖3 框架梁加固圖

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算結(jié)果顯示，施工過(guò)程后該建筑物的抗側(cè)剛度、自振周期和墻柱軸壓比以及剪重比等都發(fā)生了明顯的變化，目前，該工程已經(jīng)完成施工并且通過(guò)了有關(guān)部門的驗(yàn)收，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察與檢測(cè)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)該工程的結(jié)構(gòu)有出現(xiàn)異常現(xiàn)象，說(shuō)明本次的加固處理的效果比較明顯，使用的施工方法合理、可靠。