加固技术在混凝土结构处理中的应用

2020-03-06徐庆和

工程建设与设计 2020年14期

徐庆和

（河南省郑州新区建设投资有限公司，郑州450046）

1 引言

目前，混凝土结构仍然是应用最为广泛的建筑结构形式。但许多现有建筑的结构与功能已不能满足人们的需求，面临着修复、改造与加固。一部分建筑或是因为建筑质量不佳，或是需要进行加层改造，或是改变了原有建筑的用途，均需进行加固补强处理。此外，由于现有抗震规范的更新，使部分混凝土结构也需进行抗震加固[1～3]。随着我国经济的不断发展，建筑领域出现了很多更加先进，更加环保的建设方法，本文对其种类、特点研究使用范围进行分析。

2 混凝土结构加固方法概述

2.1 混凝土结构加固基本原则

2.1.1 减少破坏原则

减少破坏原则即在混凝土结构加固过程中，应采取积极的措施，避免由于加固施工对原有建筑结构产生过大的破坏。在保证加固效果的前提下，尽量提高原有混凝土结构的完整性。

2.1.2 尽量分担荷载原则

尽量分担荷载原则即在混凝土结构加固过程中，应充分考虑原有结构的受力特性，利用原有建筑中的结构构件，最大限度地保留原有建筑结构构件的性能。这样不仅会减少加固工作量，降低成本，同时也保证了加固效果。

2.1.3 全面校核原则

全面校核原则即在混凝土结构加固过程中，需先对原混凝土结构的稳固性进行全面的计算分析，并对加固后的建筑结构整体进行校核，保证加固后的建筑结构的安全性，使其满足实际使用要求。

2.2 混凝土结构加固基本要求

混凝土结构加固基本要求包括：（1）充分掌握结构的受力特性。进行混凝土结构加固之前，应对原结构进行全面的检测，通过计算充分掌握原结构的受力特性，再根据检测结果，结合实际需要，进行混凝土结构加固设计，可最大限度地避免加固过程中出现失误。（2）混凝土结构加固材料的要求。由于混凝土结构加固处理对加固材料要求较高，应在充分研究加固材料特性的基础上，根据采用的加固方式对拟用混凝土结构加固材料进行优选。（3）混凝土结构的构造要求。进行混凝土结构加固时，不但要时刻关注相关构件承载力和安全性，还要充分考虑混凝土结构加固处理部分与原有结构结合的合理性及整体的协调性。所采用的加固方法应符合相关的力学原理，也应符合规范对有关构造措施的要求。

2.3 混凝土结构加固基本流程

混凝土结构加固的基本流程包括：（1）对既有混凝土结构进行检测，依据国家规范对既有混凝土结构的承载力、抗震性能等进行现场检测，根据检测的参数和分析计算结果对混凝土结构进行评级；（2）依据检测报告，结合工程现场实际、承载力需求以及抗震等级要求等，初步拟定加固技术和方法；（3）对初步拟定的加固技术和方法进行详细的计算分析，并对加固方法进行优选，确定最终加固方法及施工方式；（4）现场施工。依据前期选定的加固方法和施工方式进行。同时对加固所用原材料的质量进行严格的审查，并加强施工过程的管理与监督，施工完成后及时进行验收，使设计方案得到准确的实施，做到加固后确实满足实际需求。

3 混凝土结构加固方法

3.1 直接加固法

直接加固法是对混凝土结构的节点或结构构件进行加固处理，主要有增大截面加固法、置换混凝土加固法、粘贴碳纤维复合材加固法、预应力碳纤维复合板加固法、粘贴钢板加固法、外包型钢加固法、预张紧钢丝绳网片-聚合物砂浆层加固法等。

增大截面加固法：通过增大原构件的截面及配筋，进而提高构件的承载力，又称外包混凝土加固法。该方法应用广泛，技术成熟，造价较低，但现场施工量大，工期较长，会改变建筑外观及实际使用空间。

置换混凝土加固法：将存在缺陷的混凝土置换为质量合格优质的混凝土，以达到加固的目的。优点是采用该方法不会改变原建筑的使用空间，但应对原结构或构件的承载力进行验算，并在进行卸荷施工前采取有效的支顶措施，同时应对施工过程进行观测控制。此外，对新旧混凝土的结合面也应采取有效措施，使其黏结性得到保障。

粘贴碳纤维复合材加固法：碳纤维复合材具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀、易裁剪等特性，使粘贴碳纤维复合材加固法在实际工程中应用广泛。优点是几乎不增加构件尺寸，不影响原建筑的使用空间，且施工速度快，对建筑的正常使用影响小。预应力碳纤维复合板加固法适用于截面偏小或配筋不足的钢筋混凝土受弯、受拉和大偏心受压构件的加固。采用该方法加固的构件质量需基本完好。但是该方法对原构件的质量要求较高，当构件损伤严重时，不可采用此方法。

粘贴钢板加固法：通过结构胶将薄钢板粘贴于构件受力面，与构件共同受力，提高构件的抗弯、抗拉承载力。该方法的优点是施工快，几乎不影响构件截面尺寸，不影响建筑使用空间。缺点是对结构胶的质量及现场粘贴施工工艺要求较高，对施工环境要求较高，不适于高温高湿的环境。外包型钢加固法，通常采用型钢或钢板包在原混凝土构件两侧、四角或表面等位置，并在原构件与型钢或钢板的间隙灌注高强砂浆或环氧树脂浆料，从而提高原构件的整体承载力或抗震性能。该方法现场施工速度较快，对构件截面尺寸影响小，同时可显著增强构件承载力或抗震性能。

预张紧钢丝绳网片-聚合物砂浆层加固法：适用于钢筋混凝土梁、柱、墙等构件的加固，且大多用于受弯构件的加固，该方法在实际工程中应用较少。

3.2 间接加固法

间接加固法是对混凝土结构总体布局进行加固，可分为体外预应力加固法、增设支点加固法等。体外预应力加固法，通过钢拉杆、型钢撑杆等对原结构施加预应力，优化原结构内力分布及应力水平，可使体外预应力部分与原结构共同受力，进而提高结构的整体承载力。该方法在大跨度结构加固中应用较多，可显著提高承载力，但施工方法较复杂。增设支点加固法，通过增加支撑点的数量，降低结构的跨度，提高结构整体承载力。该方法适用于梁、板、桁架等结构的加固。但由于增设了支点，也影响了原建筑内部的使用空间。

3.3 混凝土结构加固的相关技术

混凝土结构加固相关的技术有植筋技术、锚栓技术、裂缝修补技术等。植筋技术是通过结构胶在混凝土结构中植入带肋钢筋、全螺纹螺杆的技术。锚栓技术通常用于外包钢、纤维复合材料等加固材料与混凝土构件的附加锚固。裂缝修补技术，通常采用改性环氧树脂类等修补胶液，通过表面封闭法、压力注浆法等对原构件的裂缝进行修补。在混凝土结构加固中，应根据不同的加固方法，采取相应的加固技术给予辅助，提高加固效果。