损伤混凝土结构加固性能及加固后耐久性探究

吕圆芳

（陇东学院，甘肃省庆阳市，745000）

损伤混凝土结构加固性能及加固后耐久性探究

吕圆芳

（陇东学院，甘肃省庆阳市，745000）

混凝土已经成为现代建筑工程的主要原材料，从一开始出现就以其良好的性能受到人们的青睐。但是，混凝土也有其不足的地方，比如老化问题、易受到环境的侵蚀，众多自然因素与人为因素的影响，使得混凝土结构容易出现结构损伤，因此针对混凝土结构损伤加固的研究成为众多学者的研究课题。出现损伤后对于混凝土结构的强度、耐久性等方面有着严重的影响。因此，本文结合这一现象对混凝土结构损伤加固以及加固后的耐久性等进行研究，从而提高建筑结构的整体性能，为人们的安全使用提供保障。

混凝土 损伤 加固

上世纪五十年代我国就开始了大规模的土木工程建设，改革开放以后城市化进程加快，建筑业更是进入到一个高速发展的阶段，但是在建筑行业高速发展的同时各式各样的结构损伤问题也频频发生，当前我国拥有近400亿平方米的城镇建筑物，其中30%-50%的建筑物出现结构损伤或者功能退化，损伤混凝土的修复以及修复后混凝土结构的耐久性成为建筑领域关注的重大问题，因此对损伤混凝土结构加固性能及加固后耐久性的研究具有鲜明的现实意义。

1. 述

通过增加截面积的方法对损伤混凝土结构进行加固，是当前应用最为广泛的加固方法。具体而言是在加固活动中通过对混凝土结构受力特点的分析，对混凝土的构件的受力截面进行截面积扩展和加固，以保证在当前受力条件下混凝土构件的结构强度，同时因为在具体施工中加固结构对受损混凝土构件的加固是全方位包裹式的，加固结构能够隔绝受损混凝土构件与环境接触的途径，所以在提升混凝土结构强度的同时，对混凝土结构的耐久性也有极大的提升。本文将设置相应的实验环境，对采用增加截面积方法进行加固后受损混凝土构件的加固性能和加固后的耐久性进行试验分析。

2. 件设计

本次试验共制作试验用钢筋混凝土柱14根，截面尺寸为150mm×150mm，全长1000mm，纵向主筋为4Ф12(HRB335),箍筋采用Ф8(HPB235），间距150mm，混凝土厚度在25mm以上，混凝土的强度等级为C30。

3. 件损伤与加固设计

3.1 试件损伤模拟

在试验构件设计完成以后，采用“电渗一恒电流一干湿循环”加速锈蚀法根据试验设计对试验用混凝图试件进行锈蚀损伤模拟。对试件柱600mm目标锈蚀区域内的纵筋和箍筋同步进行非均匀锈蚀，处理的时间共持续9周。

3.2 试件加固设计

采用增加截面积的方法对损伤混凝土试件进行加固处理，加固后的试件主尺寸为250mm x 250mm由于在试验设计中经过模拟损伤处理的试件的锈蚀程度分为5%和10%两种锈蚀类型，所以具体的加固设计也有所区别当混凝土构件中的钢筋锈蚀程度在5%左右的时候，因为锈蚀物强化了钢筋与混凝土之间的粘结度，所以试件的整体强度并没有大多的下降〕所以对于锈蚀度5%的试件先对混凝土构件中存在缺陷的位置进仃清理，直至清理到密实部位并清理其完好表曲的俘渣、尘土锈蚀度达到10%以上的混凝土构件，内部钢筋的锈蚀已经导致钢筋发生膨化，破坏构件内部结构靠近钢筋的混凝土产生开裂、松动现象处理方法是，凿除钢筋附近因锈胀而开裂和松动的混凝土保护层，清理至没有损伤的密实混凝土，同时也除去浮渣、尘土在处理完成之后采用C35标号混凝土、4Ф12变形钢筋对其进行加固处理。

4. 固后试件减速劣化

试件在自然养护28天以后，对采用增加截面积方法进行加固的试件进行加速劣化试验，对加固以后的混凝土试件进行加固性能和耐久性能的试验试验采用ECWD加速锈蚀方法，着重对混凝土试件中间的600mm区域进行非均匀锈蚀，以最大限度的保证试验对现实恶劣环境的模拟性为了保证试验的有效性和试验取值的正确性，试验时间共持续三个月在试验活动中因为混凝土构件原有的混凝土和钢筋结构被加固构件完全包裹，其所受到的环境因素影响趋近于零，所以停止内部原有钢筋的通电锈蚀。

加速劣化活动一共分五个批次，试验的时间节点分别为0周(0%理论锈蚀率)、3.5周(5%理论锈蚀率)、7周（10%理论锈蚀率)、10.5周(15%理论锈蚀率)、14周(20%理论锈蚀率)，在加速劣化过程中应该精密的控制通电锈蚀的进度，保证在相应的时间节点之内混凝土试件的锈蚀度在设计锈蚀率附近，以保证加速劣化活动的整体进度，以及在对混凝土试件自然劣化状态的高度一致性，保证最终测试结果的准确性和可靠性试件内部的锈蚀率主要通过称重法进行测量。在加速劣化活动结束后，对劣化完成的混凝土试件进行简单处理，主要处理内容包括去除表面的表面浮尘，并用清水铁丝刷对表面冗余结构进行清理，清洗后自然风干再进行下一步测试。

5试验加载与测试

在完成了对参与试验混凝土试件的加速劣化以后，对经过增大截面处理的混凝土构件和为经过增大截面处理的混凝土构件进行对比加载测试，具体加载过程中采用轴心加载方案，使用1000t压力试验机对试件进行加载，加载测试的主要内容有，混凝土试件的载荷、竖向变形、混凝土应变、裂缝开展情况，同时对加载完成后对试件中的钢筋进行取样检测，测量原有钢筋和加固钢筋的锈蚀度〕加载过程采用荷载控制持续加载，连续动态采集数据的方法进行加载。对于加载速率，未加固的柱为20kN/mm，加固后的柱为40kN/mm。

为实现轴心加载，试件安装时应将试件轴线对准作用力的中心线（即几何中），正式加载前进行力学对中：加载约达极限荷载的10%左右,测量其中间区段两侧或四角应变，并调整作用力轴线，使各点应变均匀。力学对中后即可进行轴自受压试验，试验柱安放在试验台上，柱上放置无变形的钢势板，以防止混凝土发生局部压坏为，测量混凝土试件在压力之下的应变量，在测试活动中可以在试件的四个表面中部位置设置横向和纵向的位移感应器，用以测量混凝土试件在加载过程中的横向和纵向位移，对位移数据的采集工作由专业的DH3816N型应变采集系统完成，在测试过程中每一秒钟采集混凝土应变数据一次。

6总结

通过试验过程中获得的数据可以得出以下结果:

（1）锈蚀钢筋混凝土加固柱的破坏模式取决于钢筋锈蚀程度以及钢筋与混凝土的粘结强度。钢筋锈蚀率较低的混凝土柱与未锈蚀柱破坏模式基本相同。随着钢筋锈蚀程度的增加，纵筋较早屈服，混凝土提前压碎，纵筋外鼓，有箍筋被拉断。

（2）混凝土柱的极限承载力和抗压刚度随着钢筋的锈蚀度增加而降低，采用增加截面积的方法可以大幅度的提升混凝土构件的极限轴压承载力。柱C-0-S,C-5-S和C-10-S的极限承载力相比C-0,C-5,C-10分别提高274%,248%和627%。

（3）使用增加截面积加固方法对受损混凝土试件进行加固以后，试件的耐久性有较大幅度提升，即使在恶劣的试验环境下加固结构中钢筋的锈蚀率达到20%-25%，加固整体的轴压承载内里仍远大于原柱未锈蚀状态下的极限承载能力，这表明采用增加截面积措施进行加固的混凝土构件能够在相当长的时间内，保证柱体的承载力，有较好的耐久性保障。

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1007-6344（2015）11-0052-01