某框架結(jié)構(gòu)建筑混凝土強(qiáng)度不足處理措施分析

顏禧仕

（南昌經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)城建事務(wù)中心）

0 引言

房屋建筑工程在主體結(jié)構(gòu)施工階段，參建單位會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行回彈、取芯等檢測(cè)。實(shí)體檢測(cè)是檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的通行做法。混凝土檢測(cè)強(qiáng)度不足的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核，若復(fù)核能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全和使用功能，則不進(jìn)行處理；若復(fù)核不能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全和使用功能，則需要進(jìn)行加固處理。本文通過(guò)案例，對(duì)混凝土強(qiáng)度不足處理方式進(jìn)行了分析，并提出了工作建議。

1 工程概況

某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑，地下1 層，地上6 層，建筑面積18909.17m2，建筑高度23.05m，其中，4 層以下部分結(jié)構(gòu)連為一體，4～6 層由兩個(gè)塔樓組成。該工程結(jié)構(gòu)采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)耐久性年限為50 年，抗震設(shè)防烈度為6 度，建筑抗震設(shè)防分類(lèi)為丙類(lèi)，結(jié)構(gòu)單體設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。

2 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

2.1第一次檢測(cè)

該工程4～6層結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，施工單位在日常檢查中發(fā)現(xiàn)，4～6 層結(jié)構(gòu)混凝土齡期達(dá)9 個(gè)月，遠(yuǎn)超28 天，但是多處混凝土強(qiáng)度仍不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。施工單位委托第三方檢測(cè)單位（下稱(chēng)甲檢測(cè)單位）對(duì)4～6 層混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。甲檢測(cè)單位通過(guò)回彈法對(duì)5 層梁至屋面梁共401 個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告顯示現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值最低值20.4MPa，最高值50.4MPa，絕大部分小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值；通過(guò)回彈法對(duì)5 層板至屋面板共108 個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告顯示現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值最低值21.9MPa，最高值40.4MPa，絕大部分小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值；通過(guò)回彈-鉆芯修正法對(duì)4層柱至6 層柱共168 個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告顯示修正后現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值最低值10.3MPa，最高值34.14MPa，均小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值；通過(guò)鉆芯法對(duì)4層柱至6層柱共30 個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告顯示抗壓強(qiáng)度最低值17.3MPa，最高值41.2MPa，絕大部分小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。

2.2第二次檢測(cè)

考慮到第一次檢測(cè)非建設(shè)單位委托，只作為施工單位內(nèi)部質(zhì)量控制資料，其檢測(cè)報(bào)告不作為工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的依據(jù)，建設(shè)單位又委托一家第三方檢測(cè)單位（下稱(chēng)乙檢測(cè)單位）對(duì)4～6 層混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。乙檢測(cè)單位通過(guò)回彈法、鉆芯法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)回彈發(fā)現(xiàn)，4～6 層梁板柱構(gòu)件混凝土表面混凝土強(qiáng)度與設(shè)計(jì)值差距太大，建議梁板柱構(gòu)件混凝土強(qiáng)度代表值以芯樣強(qiáng)度作為該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度代表值。

乙檢測(cè)單位對(duì)該工程4 層柱、5 層柱、6 層柱分別鉆芯抽檢有效構(gòu)件42、49、51個(gè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。所有柱都按單個(gè)構(gòu)件評(píng)定。從表1可見(jiàn)，4～6層柱混凝土強(qiáng)度平均值均大于35MPa，但是分別有5、8、3個(gè)不合格芯樣。

表1 柱鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果

乙檢測(cè)單位對(duì)該工程5層梁、6層梁、屋面梁分別鉆芯抽檢有效構(gòu)件20、18、20 個(gè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可見(jiàn)，5 層梁板、6 層梁板、屋面梁板混凝土強(qiáng)度推定值都不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)值35MPa。

表2 梁板鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果

3 原因分析

商品混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，主要原因有混凝土原材料不符、混凝土配合比不符、現(xiàn)場(chǎng)施工管理不符、現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不符等。找出原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有助于指導(dǎo)以后的工作。

工作人員嘗試對(duì)商品混凝土原材料、配合比進(jìn)行溯源。商品混凝土供貨單位委托第三方檢測(cè)單位（下稱(chēng)丙檢測(cè)單位）對(duì)商品混凝土原材料分別進(jìn)行了檢測(cè)，其中通用硅酸鹽水泥所檢項(xiàng)目符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的要求，普通混凝土用砂所檢項(xiàng)目符合JGJ52-2006 標(biāo)準(zhǔn)的要求，普通混凝土用粉煤灰所檢項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)GB/t1596-2017 中F 類(lèi)II 級(jí)粉煤灰的技術(shù)要求，普通混凝土用外加劑所檢項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)GB8076-2008 的技術(shù)要求。丙檢測(cè)單位對(duì)商品混凝土配合比進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告表明設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，7d 抗壓強(qiáng)度為C35.5，28d 抗壓強(qiáng)度為C44.8。商品混凝土供貨單位對(duì)4～6 層商品混凝土進(jìn)行了開(kāi)盤(pán)鑒定，供應(yīng)的商品混凝土符合設(shè)計(jì)要求，并提供了相應(yīng)的出廠合格證。施工、監(jiān)理單位對(duì)進(jìn)場(chǎng)混凝土進(jìn)行了坍落度檢測(cè)，均在規(guī)范許可范圍內(nèi)?；炷猎牧?、配合比溯源未排查出具體原因。

初步分析，造成混凝土構(gòu)件強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的原因是現(xiàn)場(chǎng)施工管理不符、現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不符。施工管理不符，包括施工過(guò)程中隨意加水、振搗過(guò)程存在過(guò)振與漏振等。施工過(guò)程中隨意加水，導(dǎo)致水膠比加大，直接造成混凝土強(qiáng)度下降?；炷琳駬v過(guò)程中，過(guò)振會(huì)造成混凝土分層離析，漏振會(huì)造成混凝土不密實(shí)，這兩種情形都會(huì)導(dǎo)致混凝土質(zhì)量不均勻，對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定影響。養(yǎng)護(hù)不到位對(duì)混凝土表面強(qiáng)度、內(nèi)部強(qiáng)度也有一定有影響。

4 加固方案

常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)加固方法有粘鋼加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力法、粘貼纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料法、預(yù)應(yīng)力加固法、加大截面加固法、置換混凝土加固法、水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法、外包型鋼加固法、后錨固連接法等。第三方單位根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，對(duì)該工程4～6 層出具了加固方案，并征得設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、監(jiān)理單位同意。加固方案主要采用外包型鋼加固技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)如下：外粘型鋼加固梁、柱時(shí)，應(yīng)將原構(gòu)件截面的棱角打磨成圓角，其半徑r＞7mm；外粘型鋼的注膠應(yīng)在型鋼構(gòu)架焊接完成后進(jìn)行，膠縫厚度宜控制在3～5mm；型鋼表面（包括混凝土表面）應(yīng)抹厚度不小于25mm 的M15 水泥砂漿（應(yīng)加鋼絲網(wǎng)防裂）作保護(hù)層，當(dāng)無(wú)法作業(yè)時(shí)也可采用其它具有防腐蝕和防火性能的飾面材料加以保護(hù)。責(zé)任單位嚴(yán)格按圖紙、方案組織加固施工，施工單位落實(shí)三檢制度，監(jiān)理、建設(shè)單位嚴(yán)格監(jiān)督管理，設(shè)計(jì)單位密切配合，加固施工在參建單位的通力合作下有序開(kāi)展，確保工程質(zhì)量合格。

5 設(shè)計(jì)復(fù)核及建議

5.1設(shè)計(jì)復(fù)核

設(shè)計(jì)單位結(jié)合乙檢測(cè)單位檢測(cè)報(bào)告，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)受力復(fù)核。結(jié)構(gòu)復(fù)核過(guò)程中，每個(gè)柱構(gòu)件混凝土強(qiáng)度取芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值，每層梁板混凝土強(qiáng)度取該層梁板整體強(qiáng)度推定值。乙檢測(cè)單位提供的檢測(cè)報(bào)告顯示，4～6層構(gòu)件表面混凝土強(qiáng)度較低，碳化深度普遍大于6mm。結(jié)構(gòu)復(fù)核過(guò)程中，以受軸力為主的柱構(gòu)件尺寸和保護(hù)層厚度均扣除10mm考慮，梁板等以受彎為主的構(gòu)件按原設(shè)計(jì)截面尺寸。

經(jīng)過(guò)復(fù)核，外包型鋼加固處理后，混凝土構(gòu)件承載力基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（按不超過(guò)構(gòu)件承載力的105%考慮），個(gè)別構(gòu)件需進(jìn)行加固。五層梁Lg11和六層梁Lg13的梁端剪力設(shè)計(jì)值為185kN，梁抗剪承載力不足，需對(duì)梁端斜截面進(jìn)行抗剪加固。

5.2處理建議

設(shè)計(jì)單位復(fù)核后，提出以下處理建議：

⑴斜截面抗剪承載力不足的梁可采用粘鋼或粘碳纖維布的方式進(jìn)行加固。以粘鋼加固為例，可采用150mm*3mm的Q235U型箍進(jìn)行加固，鋼板間距300mm。相關(guān)材料和構(gòu)造做法應(yīng)符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說(shuō)明、《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2013)及有關(guān)圖集的要求。

⑵構(gòu)件表層混凝土強(qiáng)度不足，實(shí)際的混凝土保護(hù)層厚度低于設(shè)計(jì)值。建議采取提高混凝土耐久性的措施，如果構(gòu)件表面直接暴露于環(huán)境，需采用粉刷或防碳化涂料進(jìn)行表面處理。

⑶非主體結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件、錨固件應(yīng)按實(shí)際混凝土強(qiáng)度進(jìn)行重新驗(yàn)算，如不滿(mǎn)足應(yīng)重新埋置。

6 結(jié)語(yǔ)

監(jiān)理單位組織施工、設(shè)計(jì)、建設(shè)、監(jiān)理單位對(duì)建筑結(jié)構(gòu)加固工程進(jìn)行了驗(yàn)收，驗(yàn)收組形成了合格的綜合驗(yàn)收結(jié)論。對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)值的處理，提出以下工作建議：

⑴項(xiàng)目參建單位應(yīng)在商品混凝土采購(gòu)、進(jìn)場(chǎng)、試驗(yàn)檢測(cè)、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量管控，避免混凝土強(qiáng)度不足情況，確?；炷临|(zhì)量。

⑵參建單位相關(guān)工作人員，在發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)時(shí)，要第一時(shí)間通知相關(guān)責(zé)任單位，集項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之力進(jìn)行處理。

⑶加固應(yīng)嚴(yán)格按圖紙、方案組織施工。加固施工前，應(yīng)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行卸載。加固過(guò)程中，如有異常情況（裂縫、撓度過(guò)大等），應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系處理。

⑷外包型鋼加固技術(shù)，是處理結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求問(wèn)題的一種有效結(jié)構(gòu)加固方式。

⑸責(zé)任單位應(yīng)嚴(yán)格按照《建設(shè)工程文件歸檔規(guī)范》GB/T50328-2014（2019 年版）要求，做好加固工程檔案資料，做到事后可追溯，形成閉環(huán)管理。