結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中的混凝土加固措施淺述

姬爽 于海濤

摘 要：為了延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命、提高建筑物的耐久性能，對(duì)舊有建筑的加固已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。對(duì)于一些微裂縫，采用結(jié)構(gòu)膠修補(bǔ)即可，而出現(xiàn)一些較為嚴(yán)重的裂縫，則應(yīng)遵循建筑結(jié)構(gòu)的加固原則，從實(shí)際出發(fā)，為正常生活消除隱患，在諸多的選擇方案中擇優(yōu)選擇，同時(shí)避免對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成新的損害。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對(duì)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中的混凝土加固措施進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)工程；設(shè)計(jì)；混凝土；加固

1 引言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展以及人們需求的提升，結(jié)構(gòu)工程越來越多，設(shè)計(jì)愈發(fā)復(fù)雜，但質(zhì)量依然是考慮的首要因素。實(shí)際施工和使用過程中，來自自然和人為等方面的破壞都可能會(huì)威脅結(jié)構(gòu)體系，出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響正常功能?；炷潦乾F(xiàn)代建筑不可缺少的材料，目的是提升結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，故而在結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中備受關(guān)注。隨著相關(guān)研究的增多，相繼出現(xiàn)了許多加固技術(shù)和方法，應(yīng)合理應(yīng)用，以起到良好的效果，確保施工安全。

2 常見的幾種混凝土加固方法

2.1 增加截面積

該方法在實(shí)際工程中應(yīng)用較多，原理為通過增加構(gòu)件的截面面積、增加受力配筋，提高整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載力，以滿足工程需要。此方法適用范圍廣，在混凝土梁柱、板中都能應(yīng)用；施工簡(jiǎn)單，對(duì)技術(shù)沒有過高的要求；操作難度不大，可靠性有保障，所以很受青睞。但也存在一定的缺點(diǎn)，隨著截面面積的增加，構(gòu)件外形必然改變，會(huì)影響建筑的美觀。面積的增加導(dǎo)致相應(yīng)的空間會(huì)有所減少，增加的部分還會(huì)增加結(jié)構(gòu)自重。所以，應(yīng)用時(shí)需結(jié)合工程實(shí)際情況考慮，具體實(shí)施時(shí)，需要先對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行清理，確保施工處干凈干燥，沒有雜質(zhì)。將新鋼筋和原來的鋼筋相連接，并對(duì)界面予以處理。新增鋼筋的數(shù)量以及焊接質(zhì)量都沒問題后，可安裝模板，澆筑混凝土，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)期后拆模，并開展質(zhì)量檢查。

2.2 粘貼鋼材

早在20世紀(jì)中期，該方法就已出現(xiàn)，在建筑、橋梁工程中都有應(yīng)用。其工藝原理并不復(fù)雜，主要是在較薄弱的構(gòu)件處，或出現(xiàn)問題的部位，用膠黏劑粘貼鋼板，起到固定的作用，可有效地提高薄弱處的承載能力。該方法操作簡(jiǎn)單，施工速度相對(duì)較快，且質(zhì)量有保證，還能降低加固成本，近年來被廣泛推廣。其不足之處在于對(duì)粘膠劑質(zhì)量要求較高，否則會(huì)影響加固效果，而且并不能使構(gòu)件自身的剛度和強(qiáng)度提高。其耐久性也不理想，需要經(jīng)常維護(hù)，無形中會(huì)增加維護(hù)費(fèi)用。粘貼鋼板時(shí)對(duì)環(huán)境溫度要求很嚴(yán)，需選擇合適的天氣，另外，施工后還可能出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)，最大的難題是抗侵蝕性有限。因此，該方法不推薦在復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用。

2.3 外包鋼

此方法使用也比較多，原理是用鋼材裹住需要加固的部位，以提高混凝土的抗壓性和承載力，不會(huì)引起構(gòu)件截面變大。通常有2種施工方法：①干式作業(yè)，直接在混凝土柱周圍用鋼材進(jìn)行包裹，但二者之間并沒有連接，未形成整體，結(jié)合面的傳遞剪力不穩(wěn)定；②濕式作業(yè)，可以在鋼材和混凝土之間預(yù)留一段距離澆筑混凝土，也可以使用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿材料直接把鋼材黏在混凝土柱上。兩種方法相比，干式加固法操作上更簡(jiǎn)便，價(jià)格相對(duì)稍低，但承載力和穩(wěn)定性遜于濕式加固法，需根據(jù)工程情況合理選擇。該方法的關(guān)鍵在于加固結(jié)合面和鋼材結(jié)合面的處理，干式作業(yè)需要對(duì)混凝土表面進(jìn)行整平，并清理雜物，確保表面干凈平整；濕式作業(yè)則需先做除銹處理，然后開展其他操作。

2.4 置換混凝土

所謂置換，就是以新?lián)Q舊，用新的高質(zhì)量的混凝土替換強(qiáng)度等級(jí)較低的舊混凝土，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的承載性能。相對(duì)于以上3種方法，置換混凝土法的適用范圍較窄，通常用在由于某些原因?qū)е禄炷翉?qiáng)度大幅降低，甚至不能繼續(xù)支撐構(gòu)體的工程。如果承重構(gòu)件受壓區(qū)的混凝土強(qiáng)度處于正常狀態(tài)，一般不建議采用該方法。

2.5 粘貼纖維增強(qiáng)聚合物

此方法與粘貼鋼材加固法的原理一致，即把纖維增強(qiáng)聚合物粘在混凝土結(jié)構(gòu)表面，以改變?cè)Y(jié)構(gòu)的各種性能。目前，市場(chǎng)上有芳綸、玻璃、碳纖維3種聚合物，尤其是碳纖維，極受青睞，使用最多。與鋼材相比，碳纖維材料的質(zhì)量較輕，彈性模量很大，抗拉性能更強(qiáng)，且抵抗疲勞性也很優(yōu)越。鋼材的抗侵蝕性較差，而碳纖維在這方面很強(qiáng)，因此，耐久性較高，具體施工時(shí)難度小，工作量一般不會(huì)太大，很快就能完工。當(dāng)然，碳纖維也有一些局限，例如，對(duì)周圍環(huán)境的溫度要求較高，否則會(huì)影響性能發(fā)揮；施工后的養(yǎng)護(hù)和維護(hù)都需要專業(yè)技術(shù)和專業(yè)人員，而且容易引發(fā)火災(zāi)。選用CFRP纖維加固法，具有耐腐蝕、耐高溫、耐潮濕、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，加固后對(duì)使用空間影響不大，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，是一種比較方便而有效的加固方法。另外，碳纖維有自身特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)：重量輕，且具有很高的抗拉強(qiáng)度，彈性模量高，尺寸穩(wěn)定，抗疲勞，阻尼特性好。由于近年的研究和發(fā)展，纖維加工生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，逐步推行工業(yè)化，可大大降低了生產(chǎn)成本，更有利于這種加固方法的推廣應(yīng)用。

3 混凝土加固應(yīng)用于實(shí)際案例

3.1 案例工程

某現(xiàn)代建筑位于市中心，共有18層，地下2層，占地總面積8600m2，初建于2002年。經(jīng)過幾年的使用，受諸多因素的影響，混凝土梁、柱、板均出現(xiàn)了不同程度的損壞，導(dǎo)致性能降低，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不斷下降，如不加以處理，可能會(huì)影響居民的正常生活和生命健康。經(jīng)過一番勘察和商討，確定該建筑需要進(jìn)行加固處理，工程于2011年3月開始，9月結(jié)束，2012年6月投入使用。

3.2 梁板加固

本工程的梁板采用增加截面積加固法，先對(duì)原構(gòu)件的表層進(jìn)行清理，掃除雜物灰塵，最好露出粗骨料，如此可使新舊混凝土黏結(jié)面足夠粗糙，方便施工。確保梁板的平整度，將其不平度控制在允許范圍內(nèi)，梁不得超過6mm，板不能超過4mm。同時(shí)，在澆筑面鑿出若干凹槽，將棱角部分處理掉，保證原構(gòu)件沒有明顯的凹凸，并做整體清理，將殘余的雜質(zhì)徹底清除。接觸面必須干凈，如果太臟，需反復(fù)沖洗，直至達(dá)到施工要求。除銹是很重要的環(huán)節(jié)，包括新舊兩部分鋼筋，都不能忽略。焊接工作需在卸載構(gòu)件后開始，并嚴(yán)格按照程序進(jìn)行焊接，以免出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，通常會(huì)遵循分區(qū)、分段作業(yè)的原則，以降低熱量對(duì)鋼筋的破壞。

3.3 柱加固

因?yàn)楣こ痰目臻g較大，無需太過擔(dān)心占用空間情況，所以柱加固也采用增加截面積法，柱的配筋量有所增多，橫截面積更大，剛度和承載力更強(qiáng)，可靠性和穩(wěn)定性大幅提升。不僅如此，截面積增加后，柱的抗震性能也得到了增強(qiáng)。另外，增加截面的范圍不一樣，具體的操作方法也有差異，一般有單面加厚、雙面加厚、四周外包幾種。本工程采用四周外包法，先將原柱周圍的混凝土進(jìn)行鑿除清理，然后按照要求整理新舊混凝土的接觸面，確保滿足施工條件。然后在原柱四周配置新的鋼筋，支設(shè)模板，開始混凝土澆筑。

接下來是質(zhì)量檢測(cè)和驗(yàn)收階段，邀請(qǐng)第三方負(fù)責(zé)，開展力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。確定質(zhì)量沒有問題后，開始全面驗(yàn)收，效果良好，不僅是軸心柱，小偏心受壓柱的承載力也得到了加強(qiáng)。該工程竣工至今已經(jīng)5年，未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜，對(duì)施工工藝和技術(shù)要求較高，由于施工不合理、技術(shù)不到位等原因，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響到建筑的正常使用。混凝土加固在現(xiàn)實(shí)中常見的補(bǔ)救現(xiàn)象，方法很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)實(shí)際工程需要合理選擇，并按照相應(yīng)的程序正確施工。

參考文獻(xiàn)：

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