混凝土結(jié)構(gòu)加固改造方法綜述
2015-04-14
隨著我國民用和工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展,混凝土結(jié)構(gòu)越來越廣泛的應(yīng)用到各類建筑中，但是隨著歲月流逝、環(huán)境變化等因素的影響，許多混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)使用,功能改變或不同程度的損傷,為了使這些混凝土結(jié)構(gòu)繼續(xù)使用,必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)的加固和改造。以下為常用的混凝土加固方法。
混凝土結(jié)構(gòu)加固改造方法，總的來說，分為直接加固法和間接加固法兩種：一、直接加固法1、加大截面加固法 增大截面法是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法中最為常見，通過一定程度地增大構(gòu)件截面尺寸、加大受力鋼筋，從而提高構(gòu)件結(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。它可適用于混凝土梁、柱、板等多類構(gòu)件。
采用增大截面法的優(yōu)點(diǎn)在于：施工技術(shù)成熟，對(duì)施工人員無特殊的專業(yè)要求，施工方便，質(zhì)量易于控制，可靠性高，可有效提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力，特別能夠較大程度地提高柱的穩(wěn)定性。但該方法也一定程度的受到空間、使用功能等要求條件的限制；
其缺點(diǎn)表現(xiàn)為一定程度上占據(jù)建筑物空間，縮小正常使用面積，現(xiàn)場(chǎng)施工濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，特別在使用過程中加固對(duì)生產(chǎn)、生活有一定影響，而且會(huì)影響建筑物的結(jié)構(gòu)外觀。2、置換混凝土加固法 該方法適用于受壓區(qū)混凝土存在強(qiáng)度偏低或密實(shí)度達(dá)不到要求的嚴(yán)重質(zhì)量缺陷的混凝土梁、柱等承重構(gòu)件的加固。置換法就是要把原有的缺陷部位局部清楚并用新的混凝土替代。
其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為構(gòu)件加固后能恢復(fù)原貌，且不改變?cè)锌臻g和建筑結(jié)構(gòu)布置（建筑凈空不受影響）；
但該方法也存在缺點(diǎn)和不適用性：主要表現(xiàn)為施工的濕作業(yè)時(shí)間長、清除舊混凝土的工作量大并需對(duì)周邊有影響的原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的支撐和臨時(shí)性加固。3、外包鋼加固法 該法主要是利用鋼板、角鋼等鋼型材將混凝土構(gòu)件（主要用于柱構(gòu)件）包裹起來，通過四周各種的約束來增加構(gòu)件的抗壓能力，適用于在不允許增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要去大幅度提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)，一般主要有干式外包鋼法和濕式外包鋼法兩種。其中干式外包鋼法主要是用焊接連接方式將混凝土構(gòu)件外所包的型鋼連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)原構(gòu)件的約束從而提高構(gòu)件的承載能力和抗變形能力；濕式外包鋼法是應(yīng)用環(huán)氧樹脂、水泥砂漿等粘結(jié)材料將鋼材和原構(gòu)件混凝土面層緊密連接，其濕作業(yè)工作量大但整體性較好。
優(yōu)點(diǎn)：這種加固施工方法施工簡便、易操作，能明顯提高結(jié)構(gòu)投機(jī)的承載能力，較為可靠，同時(shí)其對(duì)使用空間影響小、現(xiàn)場(chǎng)工作量也較小，施工時(shí)間較短；
但存在用鋼量較大的缺點(diǎn)，加固費(fèi)用相對(duì)較高，另外該方法不宜在60℃以上高位場(chǎng)所且無防護(hù)的情況下使用。4、粘貼鋼板加固法 粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼固定于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其它薄弱部位，使鋼板與加固混凝土構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)整體，來達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法近些年來被公路部門廣泛采納，多用于鋼筋混凝土橋梁的加固維修，同時(shí)在建筑工程梁、板構(gòu)件的加固中也較為常見。
優(yōu)點(diǎn)：該法有基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)截面尺寸、施工工藝較為簡單、工期短、技術(shù)可靠性高、工藝成熟且短期加固效果較好等優(yōu)點(diǎn)，特別隨著該技術(shù)的推廣應(yīng)用，單位面積加固費(fèi)用呈下降趨勢(shì)，一般情況下，與增大截面法以及體外張拉預(yù)應(yīng)力法等價(jià)格方法相比，總的加固費(fèi)用是最低的，是當(dāng)前一種前景十分看好的加固方法。 其主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為：使用環(huán)境的溫度有限制，耐腐蝕性差。節(jié)點(diǎn)部位不易處理等。然而，易被腐蝕是該加固方法面臨的突出問題，粘貼鋼板加固后表面均需進(jìn)行必要的防護(hù)處理，如水泥砂漿保護(hù)或環(huán)氧砂漿層，但是鋼板長期使用過程中的銹蝕程度較難估計(jì)，一定程度上降低了加固構(gòu)件的可靠性，增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。此外，為便于施工過程中對(duì)粘貼鋼板加壓及防治鋼板剝離，粘貼鋼板時(shí)需采用必要的螺栓固定錨固措施，不可避免會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，故通常不宜用于鋼筋密度較大且走向復(fù)雜的構(gòu)件結(jié)點(diǎn)部位加固。5、粘貼纖維復(fù)合材加固法 纖維復(fù)合材主要包括碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）和玻璃纖維（GFRP）三種，而目前加固市場(chǎng)上主要采用碳纖維材料。碳纖維加固法是近年來以迅速發(fā)展起來的一種混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它通過將高強(qiáng)度碳纖維織物或預(yù)成型板材通過改性環(huán)氧樹脂粘貼于被加固構(gòu)件表面達(dá)到改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。
優(yōu)點(diǎn)：碳纖維布具有起稿的抗拉強(qiáng)度和彈性模量，并具有比鋼材更好的抗疲勞性能，質(zhì)量比鋼材小很多，碳纖維材料具有優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕能力和耐久性，且能適用各種復(fù)雜形狀混凝土的粘貼要求，因此被廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等各種結(jié)構(gòu)形式的加固，主要用于受拉和受彎構(gòu)件承載力不足的加固，而用其進(jìn)行纏繞約束作用時(shí)，也可用于受壓構(gòu)件的加固，可以有效增強(qiáng)被加固構(gòu)件的延性，適用于結(jié)構(gòu)抗震加固。在施工方面，粘貼后對(duì)原結(jié)構(gòu)自重和構(gòu)件尺寸的影響較小，功效高，不需要大型施工機(jī)具。
該方法很少應(yīng)用于受壓構(gòu)件的加固。6、繞絲法加固法 該法主要是用于提高混凝土構(gòu)件的位移延性。
采用該法具有加固后構(gòu)件自重增加較小，外形解密尺寸變化小等優(yōu)點(diǎn)；
但缺點(diǎn)表現(xiàn)為對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力提高不明顯，因此其應(yīng)用范圍收到了較大限制。7、噴射混凝土加固法 該法采用的是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其他動(dòng)力，將按一定比例配合拌制的拌合料，高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土。
優(yōu)點(diǎn)：噴射混凝土與混凝土、磚石、鋼材有很高的粘結(jié)強(qiáng)度，具有較高的力學(xué)性能和良好的耐久性，并可以在結(jié)合面上傳遞剪應(yīng)力和拉應(yīng)力。
其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為施工過程中需誘導(dǎo)大型噴射專用機(jī)械，而且施工作業(yè)面要求較大。8、結(jié)構(gòu)膠植筋加固法 該法不是用于提高加固植筋構(gòu)件的自身承載力，而是在既有混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上鉆適當(dāng)深度的鉆孔，把周邊需加固或增加的構(gòu)件的受力鋼筋植入孔內(nèi)，并用化學(xué)膠粘劑（俗稱結(jié)構(gòu)膠）使原構(gòu)件混凝土與植入的鋼筋粘結(jié)牢固，并使新增鋼筋能發(fā)揮設(shè)計(jì)所期望的抗拉性能。
結(jié)構(gòu)膠植筋方法和操作工藝比較簡單，錨固效果好，安全可靠，故方法應(yīng)用于存在補(bǔ)埋鋼筋、后埋鋼構(gòu)件的加固中。
9、錨栓錨固法
該法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20~C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固;不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。加固的基本原則：加固設(shè)計(jì)前，應(yīng)遵照《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行可靠性鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果，確定加固設(shè)計(jì)的內(nèi)容和范圍;同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴(yán)重程度及使用單位的要求，確定加固后房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)。二、間接加固方法l、增加支承加固法 通過增設(shè)支撐點(diǎn)減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布提高承載能力的加固方法被稱為增加支承加固法；該法適用于對(duì)使用條件和外觀要求不高的建筑物，搶險(xiǎn)工程的臨時(shí)性支頂，
優(yōu)點(diǎn)：受力明確、易于安裝拆卸、簡單可靠；
缺點(diǎn)表現(xiàn)為顯著影響使用空間，對(duì)建筑物的原貌和部分使用功能造成一定損害。 2、預(yù)應(yīng)力加固法 設(shè)置外預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿并施加預(yù)應(yīng)力使拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，達(dá)到降低結(jié)構(gòu)原有內(nèi)力水平，提高結(jié)構(gòu)承載能力的加固方法是預(yù)應(yīng)力加固法。
優(yōu)點(diǎn)：該法具有三重效果——改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布、卸載和加固，對(duì)其它加固方法中常見的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象能較好地消除；因此在重型結(jié)構(gòu)、大跨度構(gòu)件或處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固中適用，
但其缺點(diǎn)表現(xiàn)為：對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響，且在無防護(hù)的隋況下，不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)，也不能用在60℃以上溫度環(huán)境中。
總之，對(duì)需要進(jìn)行加固的建筑工程，不同的加固技術(shù)有其不同的適用性，在工作實(shí)踐中，選用加固方案非常重要，這就要對(duì)待不同工程不同的工作環(huán)境要求，兼顧經(jīng)濟(jì)適用作出最恰當(dāng)?shù)倪x擇。
