房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)的加固施工技術(shù)

張振華 王忠榜

大連金帝建設(shè)工程有限公司 遼寧 大連 116021

1 混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的必要性

隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)建設(shè)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，各式各樣的建筑項(xiàng)目鱗次櫛比的林立在城市之中，不過(guò)，近幾年建筑工程的質(zhì)量問(wèn)題也日益突出，特別是混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足的問(wèn)題出現(xiàn)十分頻繁，直接威脅到人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全。所以，在開(kāi)展建筑工程建設(shè)活動(dòng)時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固的重視，合理挑選混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)來(lái)維持建筑的穩(wěn)定性。我國(guó)疆域遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件具有較大的差異性，而且自然災(zāi)害的發(fā)生也比較頻繁[1]?；诖朔N條件下，使用傳統(tǒng)方式建設(shè)的建筑工程因?yàn)楣に嚰夹g(shù)太過(guò)落后、使用時(shí)間太長(zhǎng)，建筑結(jié)構(gòu)已然出現(xiàn)老化，無(wú)法可靠的保障工程使用安全性，要求對(duì)其實(shí)行加固處理，這樣才能更好確保建筑體能夠繼續(xù)安全投入使用。混凝土結(jié)構(gòu)加固屬于建筑改造、維護(hù)方面一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能有效提升建筑體的安全、穩(wěn)固性。根據(jù)以上論述可知，當(dāng)前階段加強(qiáng)對(duì)混凝土加固技術(shù)的應(yīng)用是必然趨勢(shì)。

2 房屋混凝土建筑結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)

2.1 截面加大加固法

此種加固方式的原理為，通過(guò)提高構(gòu)件橫截面積來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承重性能，比較適合使用在鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的加固處理中，只對(duì)受壓區(qū)域的受彎構(gòu)件進(jìn)行加固時(shí)，可以采取疊合式受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)方式。就目前看來(lái)，截面加大加固法已經(jīng)發(fā)展得較為完善，也獲得了廣泛的應(yīng)用。該項(xiàng)加固方式的優(yōu)點(diǎn)是，操作簡(jiǎn)單、易懂，提高結(jié)構(gòu)承載性能的效果較佳，可以應(yīng)用在梁柱體等混凝土構(gòu)件的加固之中。缺點(diǎn)則是，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，容易對(duì)結(jié)構(gòu)外形帶來(lái)影響，而且預(yù)設(shè)鋼材容易受到腐蝕。在進(jìn)行截面加大設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，需要重點(diǎn)分析新增設(shè)部位和原有結(jié)構(gòu)受力承載之間的關(guān)系，在受到加固結(jié)構(gòu)力的影響下必定會(huì)形成剪力等各種復(fù)雜的應(yīng)力，而且新老結(jié)構(gòu)銜接面屬于受力較為薄弱的位置，容易發(fā)生開(kāi)裂形成剝離自受力。對(duì)此，需要分析銜接面的黏性性能，優(yōu)化銜接面的施工方式，這樣才能使得加固施工取得理想的效果[2]。

2.2 外包鋼加固法

外包鋼加固方式也就是把鋼材等建筑材料包裹在鋼筋砼結(jié)構(gòu)表部，以此提高結(jié)構(gòu)的剛度，達(dá)成加固的效果。采用束縛原理來(lái)對(duì)承載力進(jìn)行強(qiáng)化，對(duì)于矩形截面柱則在外部四角包裹角鋼，若是為圓形截面柱，一般使用偏鋼結(jié)合套箍的方式。此種加固技術(shù)適合應(yīng)用在需要增加較大截面和抗震性能的鋼筋砼柱體之中，按照粘連方法的不同，又可細(xì)分成外粘、無(wú)粘兩種類(lèi)型。前者的優(yōu)勢(shì)在于，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性更強(qiáng)，比較適合運(yùn)用在需要增大承載力的加固場(chǎng)景下，框架構(gòu)型的受力普遍集中在節(jié)點(diǎn)部位，能確保形成整體均衡受力的狀態(tài)，以此提高結(jié)構(gòu)的承重性能。后者則不能確保銜接面的受力做到均衡性傳遞，對(duì)于承載性能的提高較低。外包鋼加固方式總體來(lái)看效果優(yōu)秀，在房建工程因特殊條件而不可使用黏接劑時(shí)，則以選取無(wú)黏結(jié)外包鋼加固法最為合適。

2.3 貼碳纖維加固法

CFRP是一種具有較高強(qiáng)度的新式復(fù)合材料，最近幾年在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，利用此種材料能讓混凝土構(gòu)件得到切實(shí)加固，并基于協(xié)同受力性能使其抗震性能同步加強(qiáng)，有著強(qiáng)度高、自重輕的特性。國(guó)內(nèi)最初是在21世紀(jì)初期嘗試引入CFRP技術(shù)，并逐步展開(kāi)對(duì)其的深度研究和應(yīng)用，因?yàn)檠芯繒r(shí)間尚短，所以迄今為止并未形成系統(tǒng)的理論體系。應(yīng)用CFRP實(shí)行加固，可結(jié)合一些磚砌體結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征。使用CFRP進(jìn)行加固的突出優(yōu)勢(shì)便是，強(qiáng)度高、效果優(yōu)秀，能讓被加固的砼構(gòu)件具有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)負(fù)載性能，充分發(fā)揮出補(bǔ)強(qiáng)加固的效果。相較于其他加固方式而言，能夠節(jié)約材料的耗用量，而且CFRP材料自身具備較強(qiáng)的耐久性，能夠在許多建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，適用范圍較廣[3]。此外，貼碳纖維加固法還能有效提升框架結(jié)構(gòu)的塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，讓砼結(jié)構(gòu)的抗震能力得到提升，優(yōu)化建筑體的結(jié)構(gòu)延性。

2.4 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

該技術(shù)也就是在砼結(jié)構(gòu)外部實(shí)行預(yù)應(yīng)力加固的一種方式，基于外部預(yù)應(yīng)力鋼拉桿來(lái)對(duì)砼結(jié)構(gòu)實(shí)行加固。在開(kāi)展加固作業(yè)時(shí)，需要合理提高預(yù)應(yīng)力，以此讓鋼拉桿、型鋼撐桿承受壓力隨之增強(qiáng)，從而變更原來(lái)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，減低結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值，此種加固方式既可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的受力分布狀態(tài)，還能適用于大規(guī)模、大跨度的砼結(jié)構(gòu)建筑工程的增固之中。從成本角度進(jìn)行分析，盡管需要使用較多的機(jī)械設(shè)備，但是所取得的加固效果良好，并且雖然前期加固時(shí)總投入成本相對(duì)較高，但是后續(xù)維護(hù)費(fèi)用會(huì)相對(duì)較低，因此整體層面上經(jīng)濟(jì)效益較佳。

2.5 置換加固技術(shù)

如果鋼筋砼結(jié)構(gòu)發(fā)生弱化或腐蝕等問(wèn)題，則其耐久性會(huì)逐漸下降，例如在遭受火災(zāi)、雨水與風(fēng)力侵蝕等因素的干擾，砼結(jié)構(gòu)極易發(fā)生斑駁與開(kāi)裂的問(wèn)題，發(fā)生這些現(xiàn)象以后便可使用置換加固技術(shù)予以修復(fù)。此種加固方式要求在作業(yè)前處理好支頂工作，從而確保所需置換的砼構(gòu)件保持安全、穩(wěn)固的狀態(tài)，同時(shí)確保置換施工可以在卸載條件下開(kāi)展，以此提高加固效果，讓砼結(jié)構(gòu)能承受更強(qiáng)的荷載作用力。另外，當(dāng)對(duì)老化的砼構(gòu)件實(shí)行剝離處理時(shí)，需要應(yīng)用合適的工藝方式實(shí)行清除。置換加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為，能用于大規(guī)模加固項(xiàng)目之中，缺陷則是要先清除老化的混凝土，難度較高，而且容易對(duì)原來(lái)的砼構(gòu)件帶來(lái)破壞。但是，在科技日新月異的發(fā)展下，研發(fā)出了相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備用于混凝土清除工作，大幅提高了工作效率與質(zhì)量。

2.6 阻銹技術(shù)

在國(guó)內(nèi)當(dāng)前建設(shè)的房建工程主體框架普遍為鋼筋砼類(lèi)型，而鋼材在長(zhǎng)期使用后或者受到雨水、酸性氣體等腐蝕物質(zhì)的侵蝕，就容易銹蝕，使其整體性能、質(zhì)量與使用壽命下降。與此同時(shí)，建筑體的框架穩(wěn)定性也會(huì)慢慢下降，所以，在砼結(jié)構(gòu)加固施工過(guò)程中，阻銹技術(shù)的應(yīng)用十分關(guān)鍵[4]。

當(dāng)前，在建筑行業(yè)中，鋼筋阻銹劑技術(shù)的運(yùn)用比較普遍。此項(xiàng)技術(shù)為一種可以添加到混凝土之中，從而減緩鋼筋腐蝕反應(yīng)速度的化學(xué)材料。砼構(gòu)件中的鋼材受到腐蝕，一般是由于發(fā)生了電化學(xué)腐蝕，在此腐蝕期間會(huì)形成腐蝕電流，屬于氧化還原反應(yīng)的一種。通常來(lái)說(shuō)，混凝土孔隙之中存在水泥解析形成的氫氧化鈣溶液，此液體有著極強(qiáng)的堿性，若鋼筋處于此種高堿度條件下，其表部會(huì)逐漸形成一層密度較高的堿性純化薄膜。在外部酸性物質(zhì)滲入，同時(shí)和氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)之后，砼構(gòu)件的堿度變化下降。當(dāng)其酸堿度降至11.5之后，砼表部的純化膜會(huì)就此受損，導(dǎo)致鋼筋失去有效的保護(hù)，空氣中夾雜的水分會(huì)侵入，從而導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕。若存在氯離子，則會(huì)加劇鋼筋的修飾反應(yīng)。砼構(gòu)件中的鋼筋銹蝕速率是由多方面因素所決定的。在普通大氣環(huán)境條件下，關(guān)鍵因素包括溫濕度、氧氣濃度、砼結(jié)構(gòu)的滲透性能、保護(hù)層厚度等。而阻銹劑則可起到以下作用：①能夠延遲鋼筋出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間；②降低其銹蝕進(jìn)一步發(fā)展的速率。所以，在進(jìn)行房建工程的建設(shè)時(shí)，要求先對(duì)鋼筋涂抹一層阻銹劑，而且要在沒(méi)有氯離子的條件下開(kāi)展，當(dāng)首層阻銹劑徹底干透之后，再涂抹第二層，這樣做的目的是對(duì)鋼筋進(jìn)行更有效的保護(hù)。要把鋼筋放置在干燥、氧氣濃度偏低的環(huán)境下存放。

3 房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固施工要求及質(zhì)量控制

3.1 具體要求

對(duì)房建工程的混凝土結(jié)構(gòu)加固施工實(shí)行管理，主要在于對(duì)施工過(guò)程做好相應(yīng)的管理工作。由于施工過(guò)程中條件復(fù)雜，具有多變性，若是其中某一項(xiàng)環(huán)節(jié)發(fā)生變化，都可能影響到其他項(xiàng)目或者后續(xù)流程的施工，因此做好管理控制工作十分重要。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)基于加固項(xiàng)目的具體開(kāi)工狀況，即將其劃分成四個(gè)部分：①制定科學(xué)合理的施工方案。在進(jìn)行加固施工方案的制定時(shí)，需要遵從的原則為，最大化使用已有構(gòu)造物實(shí)行加固，盡量避免拆除、敲擊、振動(dòng)損壞原來(lái)的構(gòu)件。在實(shí)際編制施工方案時(shí)，需要先對(duì)施工圖紙進(jìn)行全面了解，理解清楚設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)要去施工現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)實(shí)地調(diào)查，最后確定得出最貼合實(shí)際、滿(mǎn)足加固要求的施工方案。需格外注意的是，不能單憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)做出決策，而是要有實(shí)際依憑，否則所制定的設(shè)計(jì)方案可能會(huì)與實(shí)際情況存在偏差，導(dǎo)致需要變更或返工。②要求在施工作業(yè)中嚴(yán)格遵照施工方案開(kāi)展一切操作，不可僅憑個(gè)人意愿隨意開(kāi)工，也不能隨意變更施工流程。特別是不可隨意刪減工序，材料的用量也要合情合理合規(guī)。如果在施工期間碰到現(xiàn)場(chǎng)具體情況和圖紙內(nèi)容不對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，就需要立刻聯(lián)系設(shè)計(jì)、監(jiān)理以及甲方，展開(kāi)深度交流與協(xié)商，施工人員不可自行決定后續(xù)的施工計(jì)劃[5]。③落實(shí)技術(shù)交底工作。技術(shù)交底也就是要用文字的方式將圖紙中表達(dá)的內(nèi)容或者圖紙不適合表達(dá)的內(nèi)容轉(zhuǎn)告給對(duì)應(yīng)工作人員，以工作人員更為熟悉的“施工語(yǔ)言”來(lái)進(jìn)行清晰明了、詳細(xì)具體的講解施工任務(wù)，確保工作人員明白自己想要做什么、怎么做，還要對(duì)了解不清晰的部分通過(guò)技術(shù)交底徹底掌握。因此，在開(kāi)工之前一定要安排有關(guān)人員學(xué)習(xí)體會(huì)相關(guān)要求、規(guī)范條例，同時(shí)做好記錄，兩方一同簽字蓋章。而且，技術(shù)交底還是質(zhì)量事故研究、工藝優(yōu)化調(diào)整、技術(shù)總結(jié)歸納的關(guān)鍵原始信息，因此在開(kāi)工之前，必須要對(duì)技術(shù)交底提高重視，確切落實(shí)此項(xiàng)工作。④實(shí)行自檢、自查、自糾。主要為對(duì)文字資料、報(bào)告的檢查，分析內(nèi)容能否滿(mǎn)足相應(yīng)要求，是否存在漏簽、漏報(bào)、格式錯(cuò)誤等問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)不合理之處就要立刻糾正。同時(shí)還包括在現(xiàn)場(chǎng)采取目測(cè)或者利用儀器設(shè)施來(lái)對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題就要立刻整改，讓其滿(mǎn)足相應(yīng)要求。

3.2 控制質(zhì)量通病

在房建工程的混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)施工時(shí)，需尤為關(guān)注混凝土置換與增加截面兩種方式的質(zhì)量控制，因?yàn)槠鋺?yīng)用最為普遍，而且也是容易發(fā)生事故的環(huán)節(jié)。在利用這兩類(lèi)方法實(shí)行加固施工時(shí)，往往會(huì)受到模板外形尺寸、工作面大小、模板空間等限制，而且對(duì)于砼材料的用量并不多，因此，大多會(huì)采取人工攪拌的方法。但是，通過(guò)人工法攪拌混凝土容易受到場(chǎng)地、作業(yè)條件、施工人員的熟練度的影響，導(dǎo)致澆筑的砼結(jié)構(gòu)質(zhì)量得不到可靠保障。特別是需要在施工現(xiàn)場(chǎng)用到較多的混凝土?xí)r，對(duì)于質(zhì)量的控制難度會(huì)更高。為提高混凝土施工質(zhì)量，就要掌握人工拌和技術(shù)要點(diǎn)，首先需實(shí)行“干三”、“濕三”的操作，即根據(jù)規(guī)定配比實(shí)行稱(chēng)料之后，把各類(lèi)材料實(shí)行混合干拌三次，讓其得到均勻的混合，判斷標(biāo)準(zhǔn)為混合料的顏色需足夠均勻接近。后續(xù)再根據(jù)比例摻加水，攪拌三次。按照規(guī)定要求完成上述兩道步驟之后，就能有效滿(mǎn)足混凝土的勻質(zhì)性。在振搗環(huán)節(jié)，因?yàn)槭芟抻谀０蹇臻g，可在模板外側(cè)，采取均勻、適當(dāng)力度進(jìn)行敲擊、振動(dòng)，從而保障砼結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度。

4 結(jié)束語(yǔ)

因?yàn)榉拷üこ探ㄔO(shè)與使用期間，會(huì)受到人為、自然因素的影響，并且還要承受疲勞、地震、風(fēng)力等荷載作用，加之長(zhǎng)期使用后建材的老化與失效，都使得房建工程面臨無(wú)法逆轉(zhuǎn)的損壞。對(duì)此，需要合理運(yùn)用混凝土加固技術(shù)對(duì)房建工程予以修復(fù)維護(hù)，讓建筑體的使用壽命得以延長(zhǎng)。