钢筋混凝土结构加固改造技术及应用分析

李俊

（中信建筑设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010）

0 引言

钢筋混凝土结构作为建筑物的主要结构形式，其结构质量是否合格、各项承载性能是否达标都是影响整体结构质量的重要因素。但是在设计、施工、使用过程中因设计缺陷、施工质量、钢筋混凝土材料、施工技术及使用功能改变等不稳定因素的影响，钢筋混凝土结构的质量安全和稳定性在使用过程中不能保证，甚至会影响到结构安全。为了避免引发重大事故，可以采取有效的加固改造技术提高钢筋混凝土的承载性能，提升建筑结构的安全性，保证整体建筑工程的质量，为建筑的正常使用提供可靠的保障。

1 加固改造技术对钢筋混凝土结构的重要意义

钢筋混凝土结构的施工成本低、经济性和实用性较强，且具有良好的防火性，是当前建筑工程施工中广泛应用的结构形式。在实际施工过程中，钢筋混凝土结构涉及的施工工艺及施工技术等较为广泛，但部分施工人员对规范性操作意识认知不全，加之后期对钢筋混凝土结构的维护工作不到位，很容易引发安全事故。为了弥补这一不足、保障钢筋混凝土及整体建筑的施工质量，相关人员则需要重视加固改造技术的科学应用，依照建筑工程的建设需求，结合工程施工的实际情况，选择合适的加固改造技术对钢筋混凝土结构的缺陷部分进行处理；针对使用年限较长且出现老化破损的部位要进行应急处理，由此提高整体建筑的安全性，确保建筑工程能够长期、稳定、高效使用[1]。

此外，合理应用加固改造技术还能有效提高建筑工程的经济效益、降低工程运维成本，满足建筑企业的经济需求。在我国科技水平不断提高的背景下，钢筋混凝土的加固改造技术趋向多元化，为了切实保证加固改造技术应用的有效性，工程设计师要在充分了解建筑工程施工需求的基础上，选择合适的加固改造方式，降低其对钢筋混凝土结构的不良影响，提高其适应性及实用性，充分发挥加固改造技术的真正作用，保障钢筋混凝土的施工质量，满足建筑结构的正常使用要求。

2 钢筋混凝土结构加固的改造技术

2.1 增大截面加固改造技术

增大截面加固改造技术是指在钢筋混凝土加固改造中，通过增大混凝土结构的梁、板、柱等构件或一般构筑物的截面面积来增强结构承载力、加强其受力性能，进而达到加固钢筋混凝土结构得目的，满足建筑工程的建设需求。

在采取此技术加固钢筋混凝土结构时，施工人员要根据钢筋混凝土结构的构造情况选择合适的材料，通常多应用细石混凝土，其强度等级应在C20 以上，并且要高于原构件的混凝土强度，由此才能保证加固质量。在加固结构梁时，施工人员要注意将重新添加的纵向钢筋安置在梁底和梁上部，并保证其与支座有效连接；同时在纵向钢筋外围处增设箍筋，其直径应在8mm以上，箍筋间距则需要控制在200mm 以内，在接近梁柱节点的位置应适当增加箍筋密度，提高加固效果[2]。加固结构柱时，应在钢筋混凝土结构柱的周围增设纵向钢筋，并在其外围设置封闭性箍筋。若增设的柱中纵向钢筋与建筑楼板相碰，施工人员则需要进行凿洞工作，将其穿过楼板、做好连接，要保证纵向钢筋的根部完全插入至钢筋混凝土的基础中、其顶部也应在屋面板进行封顶锚固，确保锚固，增设的柱中箍筋应进行封闭处理，而梁中箍筋的一半应在穿过楼板后进行弯折封闭，并确保连接可靠。

在对钢筋混凝土结构进行加固操作时，施工人员要先清理原构件的缺陷及密实部位，对其表面进行凿毛处理或改造为沟槽，需要注意的是，沟槽深度应超过6mm，间距应保持在200mm 以内；被包裹住的混凝土棱角则需要打磨光滑，并清理掉尘土及浮渣，同时进行冲洗工作。在浇筑新混凝土前，施工人员应将新鲜水泥浆或其他介面剂均匀涂抹至原有的混凝土表面，以此促进新旧混凝土充分粘合，提高混凝土的强度。在进行加固处理工作时，还要对原有及新增的受力钢筋实施除锈工作，避免其在后续使用过程中发生腐蚀现象，提升钢筋混凝土结构的耐久性。

2.2 外包钢加固改造技术

将钢板安置在钢筋混凝土构件受拉处表面，借助其粘结力增递剪力，促使钢板和原有的钢筋混凝土成为整体，使其形成二次加工组合构件的技术称之为外包钢加固改造技术，多应用于不适合增大混凝土截面但又需要提升其承载力的钢筋混凝土结构中，主要通过外包钢板提高受拉钢筋的承载力，达到加固目的。其还可分为干式外包技术和湿式外包技术两种，施工人员需要根据实际情况选择合适的方式实施操作。如若选用化学灌浆外包钢加固技术时，则需要控制型钢温度，其表面温度应低于60℃；如若施工环境中存在腐蚀性物质，则要进行防腐工作，加强防护措施，避免外包钢被腐蚀[3]。

当利用外包钢加固结构梁时，施工人员要在梁的阳角外增贴角钢，且应穿透梁板的型钢缀板和梁底钢缀板进行焊接，而角钢两端则需要同结构柱相连接。在对结构柱进行加固时，结构柱的四角需要外贴角钢，同时将其与外围钢缀板进行焊接，如若角钢在楼板处应先凿洞，再将其穿过并进行上下焊接；对于顶层的角钢而言，应与屋面板可靠连接，底层的角钢则需要同基础锚固，确保其稳固性。

在操作过程中，施工人员要明确角钢的构造要求，结合实际情况选择合适的角钢材料，一般角钢不应小于L50×6，钢缀板的截面则应大于40mm×4mm，安置间距要控制在单肢角钢的400mm 以内。施工人员要在保证外包型钢有可靠连接和锚固的基础上进行操作，在对结构柱进行操作时，角钢下端要依照柱脚弯矩的大小延伸至上层基础顶面或将其锚固至地基中；上端则需要延伸至加固层上端板或屋顶板面，以此保证外包型钢的完整性。在外包结构梁时，施工人员需要将梁角钢同柱角钢焊接，或者利用扁钢带进行绕柱外包焊接，当焊接完毕后，应借助粘结料将外包钢和梁柱混凝土粘结紧密，确保加固效果。由于外包钢加固改造技术操作简单、施工便捷，施工人员可在保证加固质量的前提下，大幅度提高施工效率，并且在一定程度上能够降低施工成本，提升工程的经济效益，因此是当前应用较为广泛的加固技术。

2.3 结构植筋加固改造技术

结构植筋技术是当下先进的钢筋混凝土结构加固改造技术的一种，其利用化学植筋胶进行植筋，将混凝土结构的受力特点作为基础，依照混凝土构件的位置及实际情况确定植入钢筋的位置，在完成钻孔、清孔、钢筋植入等施工操作后，借助化学植筋胶将钢筋和混凝土粘结在一起，再进行混凝土浇筑将新旧钢筋混凝土连接在一起，通过这种方式提高整体混凝土构件的受力性能、增强其结构指标，进而实现对钢筋混凝土结构的加固。此项加固改造技术施工便捷、操作难度小、适应性高且材料成本低，具有很好的经济性和实用性，所以时常应用于钢筋混凝土结构的加固改造操作中。

施工人员在采用结构植筋技术时，要充分了解钢筋混凝土的施工要求及加固需求，详细分析原有混凝土构件的受力情况，根据分析结果确定加固钢筋的数量、型号及位置等，并选择合适的高强度化学剂。在目标结构物上完成钻孔、清孔操作后便可将化学植筋剂灌注至孔内，然后依次植入所需钢筋，利用化学植筋胶的粘结特性对植入钢筋进行锚固，进而提升锚固强度、加强钢筋的稳定性，完成对钢筋混凝土结构的加固。

2.4 碳纤维复合材料加固改造技术

碳纤维复合材料加固改造技术主要是将新型的碳纤维复合材料粘贴至加固构件的受拉区域内，使其与加固截面相粘结，促使两者成为一体，提高构件承载力。碳纤维复合材料的主要成分是碳元素，其强度高、刚性大，具有较强的耐腐蚀性和抗疲劳以及耐高温等性能，在应用过程中操作便捷。据了解，碳纤维的密度仅为铁的1/5 左右，但其强度和重量却高于钢板3～5倍，并且碳纤维复合材料在高腐蚀性或危害性环境中也能长期使用，相较于钢材而言更具优势。

当施工人员采用碳纤维复合材料对混凝土结构进行加固时，可根据构件的不同形状对其进行裁剪、加工，保证碳纤维复合材料的适应性，确保其与混凝土构件变形协调，促使两者共同受力。施工人员可在混凝土结构梁、板等构件的受拉区域粘贴碳纤维复合材料，完成对混凝土结构的受弯加固，在操作过程中要注意碳纤维的粘合方向应与加固位置的受拉方向保持一致。施工人员还可通过封闭式粘贴、U 形粘贴或侧面粘贴等方式对混凝土结构的梁、柱等构件进行受剪加固，其粘贴方向要同构件轴向保持垂直。

如若混凝土构件转角需要粘贴碳纤维复合材料时，施工人员要注意控制碳纤维复合材料受力方向的搭接长度，一般不应小于100mm。在操作过程中如若需要使用多层碳纤维布，那么施工人员需要将其搭接位置错开，避免材料重叠影响粘结的完整性，必要时还可采取锚固措施进行双重加固。

对于碳纤维复合材料的施工操作而言，施工人员要熟练掌握其工艺流程，在开展具体工作前，要先清理加固构件表面剥落、疏松或腐蚀的混凝土材料，为后续增强碳纤维复合材料与混凝土结构层的紧密度奠定基础；然后利用修复材料将构件表面修复平整，并保证其干燥、整洁；针对转角构件，施工人员要对其进行倒角处理，将其打磨至圆弧状，当修复材料的强度指标达到标准要求后，再将树脂胶均匀涂刷至构件底层，然后粘贴碳纤维复合材料、涂抹浸渍树脂胶，再借助专业滚筒依照碳纤维方向进行滚压挤出气泡，保证其与构件的有效粘结[5]。碳纤维复合材料加固改造技术对结构影响小，且操作简单，但是当钢筋混凝土构件受力差距较大且施工成本较低时，此方式便不宜使用。因此，工程设计师及施工人员还需根据钢筋混凝土结构的实际情况及建筑工程的成本造价选择合适的碳纤维复合材料及加固方式，在保证其加固质量的同时还要充分考虑其经济性，切实保障建筑工程的经济效益。

3 增强钢筋混凝土结构加固改造技术的应用措施

为了保证钢筋混凝土结构加固改造技术的有效性，确保加固效果能满足建设需求，工程负责人、施工单位及质量监管部门还需加强钢筋混凝土结构的质量控制。工程负责人要全面考虑整体项目工程的施工特点，结合实际情况制定完善的工程质量监管制度，参考相关法规增强制定的严谨性。施工单位也要在充分了解钢筋混凝土结构施工要求的基础上，合理编制施工组织及施工方案，依照施工图纸做好技术交底工作，确保施工人员明确建筑工程的施工标准、充分了解钢筋混凝土结构的加固需求，保证后续加固改造技术应用的科学性及合理性。

现场质量监管人员要明确自身监管责任，真正将质量监管工作落实到工程施工的各个环节中，依照相关标准对钢筋混凝土结构的加固钢筋、混凝土、粘结剂等材料的质量以及各类设备的运行指标等进行详细检测，从根源把控好钢筋混凝土结构的施工质量。另外，质量监管人员应定期、不定期巡视施工现场，还要依照操作规范严格监察不同环节的施工操作，加大质量监管力度，确保各项施工技术的规范性及标准性，保证施工技术应用的有效性。对于违规等行为要及时发出警告并进行合理调整，切实保障钢筋混凝土结构的施工质量及加固效果。此外，质量监管人员还要注意隐蔽项目的加固质量，依照工程验收标准对每道工序进行仔细验收，保证项目工程验收工作的完整性。

4 结语

现阶段我国主要的建筑结构形式仍是钢筋混凝土结构，但由于维护不当、原始设计缺陷、施工质量问题、功能改变等各类因素的存在，特别是近年来各种自然灾害的频繁发生，为了保证建筑物的安全和正常使用，提高使用寿命，采取有效的措施对建筑加固和改造变得越来越重要。在施工技术、改造工艺等不断更新、进步的前提下，应充分认识到钢筋混凝土结构加固改造技术的真正价值。在实际操作过程中，相关人员应结合实际情况全面、综合的分析钢筋混凝土结构的受力特点、各项性能指标等内容，参考分析目标结果制定详细的加固方案，选择安全、高效且具备经济性的加固改造技术，切实将科学有效的加固改造技术应用到钢筋混凝土结构中，钢筋混凝土结构加固技术，能够最大程度地保证结构使用安全，延长建筑物的使用年限，能够带来很好的社会效益和经济效益。