淺談新型砼結構加固技術特點及應用
2015-06-01
已有建筑物的鑒定，改造加固已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)達國家的建設重點之一，由此也產(chǎn)生并推動了加固技術的不斷發(fā)展。在我國，在經(jīng)過幾十年大規(guī)模的基本建設后，已有建筑物的維修、改造和加固必將占據(jù)其應有的重要地位。因此，將其視為一個體系加以研究和探討。已經(jīng)成為我國對現(xiàn)有建筑物實施管理的一項完整對策。
1.結構加固概述
1.1 加固原因加固學是隨同房屋結構學發(fā)展而發(fā)展起來的。從加固的范圍看主要原因有：（1）尚未建成但由于施工質量問題；（2）結構封頂尚未使用就要改造而引起的加固；（3）結構老化后進行改造加固；（4）因災害引起的加固。
1.2 加固工作程序可靠性鑒定-加固方案選擇-加固設計-施工組織設計-施工-驗收。
2.傳統(tǒng)加固方法
即加大截面法，是在現(xiàn)有混凝土構件外加鋼筋混凝土，增大原混凝土構件截面面積，達到提高結構承載力的目的，加大截面法的優(yōu)點是容易施工，適用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結構的加固。缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護期較長，對生產(chǎn)和生活有一定影響；對結構外觀及房屋凈空也有一定影響，且嵌入的鋼筋銹蝕和混凝土劣化的危險性很大。加在截面法的加固效果與原結構在加固時的應力水平，結合面構造處理，施工工藝，材料性能以及加固時是否卸載等因素直接相關。加大截面法在設計構造方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問題。試驗研究表明，加固結構在受力過程中，結合面會出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復雜應力，其中關鍵是剪力和拉力。今后欲使這一加固技術更有效的分法是使用具有高張拉應變能力，低收縮性能的材料。
3.新型技術的特點及應用
3.1 粘鋼加固技術
特點：結構粘鋼加固是一種建筑結構工程的加固新技術。用特制的結構膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構的表面，能達到加固和增強原結構強度和剛度的目的。施工簡便、快捷，被加固件斷面尺寸和重量增加量很少；建筑結構膠將鋼板（或型鋼）與砼緊密粘結，將加固件與被加固件結合為一體。
結構粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨特的優(yōu)點和先進性，主要有：1、堅固耐用：經(jīng)過多年來的工程實踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質量，結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。膠粘劑老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗，也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。2、施工快速：在保證粘鋼加固結構質量的前提下，快速完成施工任務，并能根據(jù)業(yè)務要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工，受到用戶的普遍贊揚。3、簡潔輕巧：與其它加固方法比較，粘鋼加固的施工，干凈利落，比較簡便，現(xiàn)場無誤作業(yè)。完成加固后的結構外觀不改變，比較輕巧，鋼板薄，結構自重極微，不會導致建筑物內其它構件的連鎖加固。4、靈活多樣：粘鋼加固法的適應性很強，能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關問題。粘貼鋼板的方案多種多樣，靈活巧妙。還可粘貼型鋼、加固鋼結構及磚砌體結構等。5、經(jīng)濟合理：由于施工快，避免或減少工廠停產(chǎn)時間，節(jié)約加固材料，與其它加固方法比較，粘鋼加固的費用大為節(jié)省，經(jīng)濟效益很高。
3.2 碳纖維加固技術
特點：碳纖維加固是近年來美日等國家所研發(fā)的應用在土木工程中的新型補強技術。該方法采用同一方向排列的碳纖維織物，在常溫下用環(huán)氧樹脂膠粘貼于混凝土結構表面，具有良好的耐久性及耐酸堿鹽各類化學介質的腐蝕，不需要定期維護，利用其緊密粘著混凝土表面，使二者作為一個新的整體，共同受力，是一種非常簡單且優(yōu)良的加固補強方法，與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同，施工簡便，不受形狀限制，易貼附，施工質量易保證，碳纖維片的抗拉強度高于普通鋼10-15倍，彈性模量與鋼接近；碳纖維加固在不增加結構物的荷重的前提下達到高效加固的目的。具有良好的耐水性：在70oC條件下，浸漬3天，抗拉強度不降低；并具有良好的耐熱和耐寒性：長期在-54oC至83oC條件下使用，強度不發(fā)生變化。
3.3 干濕法外包鋼技術
特點：施工簡便、快捷，被加固件斷面尺寸和重量增加量很??；使用化學粘結劑填充于型鋼（或鋼板）與被加固件之間，使兩者成為整體，共同承受載荷作用；能夠較大幅度地提高物體的承載力。
適用范圍：環(huán)境溫度小于60oC，相對濕度小于70%，無化學腐蝕；要求較大幅度提高構件承載力，鋼板厚度大（或需有型鋼與鋼板組合）、構造較為復雜、難以處理的構件。
施工工藝：
1、化學澆灌外包鋼加固工藝流程： 構件表面和型剛表面處理 → 可能時加固件卸載 → 包焊加固件 → 封縫埋設灌漿嘴 → 配制灌膠液 → 灌漿 → 固化→ 檢驗 → 需要時刷防護層。
2、化學澆灌裂縫加固工藝流程：裂縫處理 → 埋設灌漿嘴 → 封縫 → 配制灌膠液 → 灌漿 → 封口密封 → 檢驗
4.展望
由于加固技術出現(xiàn)的歷史并不長久，在各種不同的加固方法中，我們對修復與加固混凝土結構的實質經(jīng)驗有限，很多加固方法特別是較新型的加固技術缺少必要的試驗數(shù)據(jù)，設計施工標準及試驗標準。對各種加固方法的受力特性及施工要點的研究還需要進一步深入。如加固結構的二次受力工作機理及計算方法研究；各種加固材料及外包和粘貼形式對原有結構的抗彎、抗剪、抗疲勞、延性、耐久性等試驗研究。結構膠的力學性質，是保證鋼筋混凝土結構與各種加固板材能否形成——個整體聯(lián)合工作的關鍵，但對結構膠本身的力學特性如其本身與結構關系、抗拉性能、抗剪性能、流變性能有待進一步研究。
5.結語
我國是一個發(fā)展中國家，按照混凝土結構老化的規(guī)律，從20世紀開始，我國需要加固的結構逐年增多，特別是20世紀80年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，不僅大量老化混凝土結構需要加固，有些使用時間不長的結構也因功能改變等也需要加固改造。當今的混凝土結構加固可用日新月異來形容。更新的技術，更新的工藝，更新的材料，更加深入更加成熟的研究成果，必將伴隨著我們跨入新世紀而到來！
