框架梁柱節(jié)點(diǎn)夾渣缺陷分類(lèi)修復(fù)技術(shù)

陳德貴，符華志，彭學(xué)標(biāo)，鐘德通，楊凱

（深圳市天健坪山建設(shè)工程有限公司 廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，既有的建筑結(jié)構(gòu)在一定程度上難以滿足社會(huì)生產(chǎn)的需求，若對(duì)原結(jié)構(gòu)物進(jìn)行推倒重建，不僅成本高昂，而且工期較長(zhǎng)影響正常的生產(chǎn)運(yùn)行，為有效地解決現(xiàn)有問(wèn)題，建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)技術(shù)隨之發(fā)展起來(lái)，通過(guò)加固修復(fù)改善原有結(jié)構(gòu)的承載力使其滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求，該技術(shù)不僅見(jiàn)效快，而且成本低，僅占拆除重建的30%～60%，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在修復(fù)過(guò)程中常常涉及多種結(jié)構(gòu)加固方案，不同的結(jié)構(gòu)體適用于不同的加固技術(shù)，同一結(jié)構(gòu)體根據(jù)其破壞程度的不同也應(yīng)有針對(duì)性地制定不同的修復(fù)方案，從而達(dá)到縮短工期、節(jié)省人力、物力、財(cái)力的目標(biāo)。結(jié)合具體工程項(xiàng)目，對(duì)框架梁柱節(jié)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)修復(fù)處理的方案。

1 工程概況

茂名市第一污水處理廠自2004年10月建成投入運(yùn)行以來(lái)，日平均處理污水量為9.62萬(wàn)m3，為了適應(yīng)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，以及常住人口的日益增長(zhǎng)，茂名市水利局等相關(guān)單位正積極推進(jìn)該廠的提標(biāo)擴(kuò)容改造工程。

工程實(shí)施過(guò)程中，該廠反硝化池框架柱的梁底柱采用先澆底柱后澆梁板的工藝，因新舊混凝土界面清理不徹底導(dǎo)致夾渣缺陷[1]。由于出現(xiàn)混凝土夾渣缺陷的部位在屋頂層梁柱節(jié)點(diǎn)處，該部位鋼筋配筋密度較大，鋼筋捆扎結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾渣在該部位的不同分布情況導(dǎo)致混凝土在梁柱節(jié)點(diǎn)處表現(xiàn)出不同的密實(shí)狀態(tài)，因而產(chǎn)生不同程度的混凝土缺陷，處理起來(lái)較為困難。

2 技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)于有夾渣缺陷的混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，通常采用注漿修補(bǔ)或注漿后進(jìn)行柱外包鋼補(bǔ)強(qiáng)[2-5]。由于該工程施工過(guò)程中出現(xiàn)普遍的梁柱節(jié)點(diǎn)夾渣缺陷，且缺陷嚴(yán)重程度不一，為使修補(bǔ)后的柱體強(qiáng)度達(dá)到甚至超過(guò)設(shè)計(jì)要求，且不過(guò)度浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力，對(duì)不同情況的柱體采取不同程度的修復(fù)技術(shù)。

根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的勘察情況，將混凝土柱子的夾渣程度分為以下四類(lèi)，各類(lèi)缺陷柱體的平面分布情況，如圖1所示：

一類(lèi)柱子（圖中1號(hào)），“夾渣很?chē)?yán)重”，目前檢查共有4根，鑿開(kāi)后該部分直接穿透到對(duì)面，鋼筋完全出露無(wú)混凝土包裹。

二類(lèi)柱子（圖中2號(hào)），“夾渣嚴(yán)重”，目前檢查共9根，鑿開(kāi)后明顯露出鋼筋。

三類(lèi)柱子（圖中3號(hào)），“夾渣較少”，目前檢查共6根，未露筋，混凝土表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

四類(lèi)柱子（圖中4號(hào)），“完好無(wú)夾渣”，不修復(fù)。

3 修復(fù)處理方案[6,7]

針對(duì)不同缺陷程度的柱體采取不同程度的修復(fù)方案，為保證結(jié)構(gòu)的整體安全，在修復(fù)第一、二類(lèi)柱體時(shí)必須使用跳開(kāi)法進(jìn)行隔位施工，且不得在同一條梁的兩端同時(shí)施工。

不同柱體類(lèi)別的修復(fù)順序遵循由易到難的原則，也就是先修復(fù)第三類(lèi)，逐步積累適合該項(xiàng)目特點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)后再修復(fù)第二類(lèi)，最后修復(fù)第一類(lèi)，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整具體施工順序。

圖1 各類(lèi)缺陷柱體的平面分布圖

3.1 一類(lèi)柱子修復(fù)方案

對(duì)夾渣很?chē)?yán)重的一類(lèi)柱子一般采用壓力灌漿、加大截面、混凝土置換或在置換部位局部包鋼等。該項(xiàng)目中采用比原結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)（C35）高兩個(gè)等級(jí)的微膨脹細(xì)石混凝土（C45）置換后再局部包角鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的方法。3.1.1混凝土置換方法

（1）混凝土表面處理：首先對(duì)柱子四周梁板進(jìn)行回頂支撐。清理夾渣，通過(guò)敲擊等方式判斷鑿除含有空隙的混凝土后，剩余的混凝土是否密實(shí)，是否存在有明顯的空隙，如果仍然存在空隙應(yīng)繼續(xù)鑿除，直到余下的混凝土表面密實(shí)為止。鑿除后，用清水沖洗干凈，將調(diào)配好的水泥漿涂抹在清理后的混凝土表面上，由此達(dá)到新舊混凝土更好粘結(jié)的目的。

（2） 支模：根據(jù)鑿除混凝土的深度確定是否需要支設(shè)模板，如果鑿除的深度超過(guò)5cm、并且內(nèi)外寬度相同，為了保證新澆筑混凝土的密實(shí)度，應(yīng)支設(shè)倒八字形的模板（即“喇叭口”），如圖2所示。

圖2 倒八字形支?！袄瓤凇?/p>

（3）澆筑新混凝土：查驗(yàn)需要加固的柱體原混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)使用比原來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)高的內(nèi)摻8%膨脹劑的混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C35，故補(bǔ)強(qiáng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，在混凝土振搗時(shí)，必須采用小型震動(dòng)棒或震動(dòng)片震搗密實(shí)。

（4） 養(yǎng)護(hù)：表面補(bǔ)強(qiáng)12 h后，對(duì)該部位進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于5 d。3.1.2柱外局部包鋼加固

置換混凝土位置柱外局部包鋼加固，是在置換混凝土部位的四周包角鋼的加固方法，使混凝土柱在豎向承載力大幅度提高的同時(shí)提升橫向抗剪能力，并且經(jīng)加固后，原混凝土柱受到外包綴板的約束，使柱的承載力和延性得到提高。柱外包鋼截面大樣及立面，如圖3、圖4所示。

（1）混凝土與角鋼粘貼面處理:清除混凝土柱表面的裝飾面層及抹灰，清除混凝土柱表面剝落、疏松等劣化混凝土，然后用角磨機(jī)打去1～2mm厚表層，四角磨出小圓角，半徑不少于7mm。打磨結(jié)束后清洗表面的浮塵，然后用酒精對(duì)表面進(jìn)行擦洗，等表面干燥后再進(jìn)行下一步的工序。

圖3 柱外包鋼截面圖

圖4 柱外包鋼立面圖

（2）角鋼、綴板制作安裝：根據(jù)圖紙要求，在加固混凝土面上按照?qǐng)D紙要求用墨線彈出安裝的位置。對(duì)照施工圖紙結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際尺寸，對(duì)鋼板或角鋼進(jìn)行下料，預(yù)留出注漿口。下料后，應(yīng)及時(shí)清理角鋼表面的銹漬，通過(guò)打磨直到露出鋼材原有的金屬光澤，用酒精擦洗角鋼表面，待干燥后進(jìn)行下一步工序。

（3）綴板和角鋼的安裝、焊接：將步驟二中準(zhǔn)備好的角鋼用夾具暫時(shí)固定在待修復(fù)混凝土柱的四角。根據(jù)待修復(fù)結(jié)構(gòu)的位置對(duì)角鋼位置進(jìn)行微小調(diào)整，焊接過(guò)程中為了保證角鋼不發(fā)生變形，可以?xún)?yōu)先焊接附著在角鋼上、中、下部位的綴板，然后再進(jìn)行全面的安裝焊接。

（4）密封：用環(huán)氧砂漿將角鋼周?chē)忾]，并留設(shè)排氣孔，同時(shí)，在合理的位置設(shè)置灌漿嘴。

灌漿嘴選用長(zhǎng)5～8cm、Φ8～10mm的軟管，軟管一端插入角鋼或綴板內(nèi)3～4cm。

每根角鋼都應(yīng)該安設(shè)灌漿嘴，從下往上按50～100cm的間距依次設(shè)置。

（5） 灌漿結(jié)構(gòu)膠調(diào)配：灌漿材料采用改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑。調(diào)配時(shí)在干凈的容器中按說(shuō)明書(shū)配合比配置膠粘劑，沿同一方向攪拌均勻，直到色澤均勻一致為止。

（6）灌漿：用專(zhuān)用的壓力裝置（壓力一般設(shè)為0.2～0.5MPa）將配制好的結(jié)構(gòu)膠從灌漿嘴壓入綴板或角鋼與柱面之間的縫隙。

（7） 空鼓檢驗(yàn)：待結(jié)構(gòu)膠固化后，用小錘敲擊角鋼及綴板，如果聽(tīng)不見(jiàn)無(wú)空洞聲，則表示角鋼、綴板和混凝土柱之間粘接良好。灌漿的密實(shí)度如果小于90%，則應(yīng)當(dāng)在空鼓部位重新鉆孔，進(jìn)行補(bǔ)灌，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。

（8）表面噴砂、防護(hù)處理：柱包鋼加固后，在角鋼表面 (包括混凝土表面)分層壓抹1：2.5水泥砂漿，涂抹厚度為25mm，作為角鋼的保護(hù)層。

3.2 二類(lèi)柱子修復(fù)方案

對(duì)夾渣嚴(yán)重的二類(lèi)柱子采用摻8%膨脹劑的高兩個(gè)等級(jí)的細(xì)石混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。3.2.1混凝土表面處理

清理夾渣，通過(guò)敲擊等方式判斷鑿除含有空隙的混凝土后，剩余的混凝土是否密實(shí),是否存在有明顯的空隙,如果仍然存在空隙應(yīng)繼續(xù)鑿除,直到余下的混凝土表面密實(shí)為止。鑿除后，用清水沖洗干凈，將調(diào)配好的水泥漿涂抹在清理后的混凝土表面上，由此達(dá)到新舊混凝土更好粘結(jié)的目的。

3.2.2 支模

根據(jù)鑿除混凝土的深度確定是否需要支設(shè)模板，如果鑿除的深度超過(guò)5cm、并且內(nèi)外寬度相同，為了保證新澆筑混凝土的密實(shí)度，應(yīng)支設(shè)倒八字形的模板（即“喇叭口”）。

3.2.3 灌注混凝土

核對(duì)補(bǔ)強(qiáng)部位原混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，補(bǔ)強(qiáng)時(shí)用比該部位設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)高的內(nèi)摻8%膨脹劑的混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)為C35，故補(bǔ)強(qiáng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，在混凝土振搗時(shí)，必須采用小型震動(dòng)棒或震動(dòng)片震搗密實(shí)。

3.2.4 養(yǎng)護(hù)

新澆筑混凝土12 h后，進(jìn)行灑水、覆膜養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不應(yīng)短于5 d。

3.3 三類(lèi)柱子修復(fù)方案

對(duì)夾渣較少導(dǎo)致蜂窩麻面的第三類(lèi)柱子采用摻8%膨脹劑且高兩個(gè)等級(jí)的混凝土（即C45混凝土）剔除石子后進(jìn)行抹面補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

該工程施工過(guò)程中出現(xiàn)大范圍的梁柱節(jié)點(diǎn)夾渣缺陷，若對(duì)所有缺陷柱體采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修復(fù)處理容易導(dǎo)致以下兩種結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)較低時(shí)，對(duì)于缺陷嚴(yán)重柱體將無(wú)法達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)加固的效果；標(biāo)準(zhǔn)較高時(shí)，對(duì)于缺陷程度較低的柱體則容易產(chǎn)生材料和時(shí)間成本上的浪費(fèi)。

因而，在對(duì)混凝土柱體夾渣缺陷進(jìn)行勘察分類(lèi)的基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的修復(fù)方案，有針對(duì)性的進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，重點(diǎn)修補(bǔ)缺陷程度較高的柱體，對(duì)缺陷程度較輕的柱體采用較為便捷的修補(bǔ)方式，不僅有效達(dá)成了補(bǔ)強(qiáng)加固的要求，并且縮短了工期，節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力。