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混凝土是一種前景十分看好的常用的、性能多樣化的工程材料,對當代物質文明的發展起了巨大作用,并將在今后長期應用、發展。鋼筋混凝土由鋼筋、水泥、水、砂、石、外加劑、摻和料等多組分構成,具有經濟適用、凝固前處于流塑狀態易于施工、凝結后成品形狀多樣化等優點,因此廣泛地應用于房屋建筑、市政基礎設施、道路、橋梁、隧道、港口、碼頭等各類建設工程。
作為建筑工程結構的主導材料,鋼筋混凝土的運用已近一百多年。隨時間的推移,我國許多混凝土結構工程歷時多年,在人為和自然環境作用共同下,發生了不同程度的老化和損傷;即便是新建的混凝土工程,也可能由于設計疏忽、施工不當或其他方面原因,導致混凝土出現各種質量缺陷(如:蜂窩、麻面、孔洞、露筋等各種病害與缺陷),甚至會導致倒塌等重大工程質量事故,該類問題較為常見。鋼筋混凝土加固技術已經成為當今不可缺少的重要建筑工程內容。
1混凝土結構加固的目標
鋼筋混凝土結構加固包括兩方面含義:其一對已受損鋼筋混凝土結構的加固,使其恢復或超過原有結構的抗力;其二是提高原有結構的抗力,對完好鋼筋混凝土結構進行加劇。通常,下列情況下應進行加固,另外加固前應實施鑒定:
(1)設計、施工中發生失誤或差錯引發工程質量問題或事故時,對存在缺陷或損壞的結構應進行加固(該情況在新建工程和已建成投入使用的工程中都可能遇到)。
(2)使用不當、年久失修導致結構有一定的損傷破壞,結構安全度不足或難以滿足實際使用要求時。
(3)受不可預料的災害性事件(例如地震、臺風和火災等)影響引發結構開裂和破壞時。
(4)當對建筑物后期使用功能改變需進行改建、擴建(如加層)時。
(5)對一些重要的歷史性、紀念性建筑物進行必要的維修和保護時。
(6)在對建筑物進行裝修中需對結構構件布置有重大改變而影響原結構受力體系時。
(7)當在即有建筑附近有其它工程施工且會對該建筑產生有害影響時(如:深大基坑開挖,且可能引起土體位移;捶擊打入式預制樁,巨大震動造成臨近房屋損壞)。
2混凝土結構加固方法
總得來說,混凝土結構加固主要可分為兩大類——即直接加固與間接加固,它們各有自身特點和適應范圍,加固方案選取時要綜合分析工程的實際條件和功能要求,在諸多方法中選擇適宜的方法和相應的技術。
2.1 加大截面加固法
增大截面法是鋼筋混凝土結構加固方法中最為常見,通過一定程度地增大構件截面尺寸、加大受力配筋、從而提高構件結構承載力的一種加固方法。它可適用于混凝土梁、柱、板等多類構件。現場施工濕作業工作量大,養護時間較長,特別在使用過程中加固對生產、生活有一定影響,而且會影響建筑物的結構外觀。
2.2 置換混凝土加固法
該方法適用于對受壓區混凝土存在強度偏低或密實度達不到要求的嚴重質量缺陷的混凝土梁、柱等承重構件的加固。且不改變原有空間和建筑結構布置(建筑凈空不受影響),但該方法也存在缺點和不適用性主要表現為施工的濕作業時間長、清除舊混凝土的工作量大并需對周邊有影響的原有結構進行必要的支撐和臨時性加固。
2.3 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件(主要用于柱構件)包裹起來,通過四周各邊的約束來增加構件的抗壓能力,適用于在不允許增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高截面承載能力的混凝土結構,一般主要有干式外包鋼法和濕式外包鋼法兩種。但存在用鋼量較大的缺點,加固費用相對較高,另外該方法不宜在60℃以上高溫場所且無防護的情況下使用。
2.4 粘貼鋼板加固法
粘貼鋼板加固法是采用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼固定于混凝土結構受拉面或其它薄弱部位,使鋼板與加固混凝土構件形成結構整體,來達到提高結構承載能力的目的。該法有基本不改變原叫構的截面尺寸工施工藝較為簡單、工期短、技術可靠性高、工藝成熟且短期加固效果較好等優點,特別隨著該技術的推廣應用,單位面積加固費用呈下降趨勢,一般情況下,與增大截面法以及體外張拉預應力法等價格方法相比,總的加固費用是最低的,是當前一種前景十分看好的加固方法。
2.5 粘貼纖維復合材加固法
纖維復合材主要包括碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)和玻璃纖維(GFRP)三種,而目前加固市場上主要采用碳纖維材料。碳纖維加固法是近年來得以迅速發展起來的一種的混凝土結構加固技術,它通過將高強度碳纖維織物或預成型板材通過改性環氧樹脂粘貼于被加固構件表面達到改善結構受力性能的目的。在施工方面,粘貼后對原結構自重和構件尺寸的影響很小,功效高,不需要大型施工機具。
其缺點主要表現為使用環境的溫度有限制,并且需要做專門的防護和處理。若防護不當,易遭受火災和人為破壞。
3混凝土結構加固改造的設計和施工
3.1 加固改造設計
(1)首先應該做好調查研究工作,查看建筑工程有關原始資料,摸清事故特征和外觀表現,切實掌握實際狀況,并在此基礎上進行綜合分析和全面評定,可依據《民用建筑可靠性鑒定標準》和《工業廠房可靠性鑒定標準》對建筑工程實施可靠性鑒定,形成鑒定結果,確定結構破壞后果的嚴重程度和加固設計的內容、范圍。
(2)既有房屋加固改造一般會對群眾生活和生產造成直接影響,對此,制定加固改造方案和相關措施時,要盡量避免搬遷或停產,減少對使用者生活或生產的影響。例如,加固盡可能放在建筑物外圍,內部施工濕作業盡量少,從而減少對生產和住戶的干擾。
(3)加固方案設計時應以房屋的重要程度為依據,分清主次,區別對待。如對人員相對密集的影劇院、商場、禮堂等建筑加固設計時應重點考慮,適當提高安全等級,同時應避免不必要的拆除,盡可能利用有價值的結構,但要確保保留部分安全可靠性,對拆除的材料也應考慮回收利用的可能性。
(4)在抗震設防地區,加固改造除保障結構或構件滿足承載力要求外,還需保證足夠的抗震能力,所以結構加固改造應滿足抗震要求,提高和強化結構的整體性和延性。
(5)結構損壞是因地基不均勻沉降、振動、高溫、凍融、腐蝕等原因造成的,加固改造時應采取措施予以消除,同時還應防范和避免不利因素對結構加固改造后的繼續影響,避免再次加固。
3.2 加固改造工程的施工
加固改造工程開工前應依據設計文件結合工程實際編制施工組織設計,選擇好施工方案和作好施工準備工作,創造有利的施工條件,保證工程加固能順利進行;避免加固過程又出現新的問題,嚴防加固過程出現垮塌事故。
建筑加固施工往往是在荷載存在的情況下進行,必須采取適當措施,提高結合面粘結抗剪能力,其措施主要如下:
(1)舊混凝土結合面施工處理
舊混凝土表面的抹灰層均應鏟去,舊混凝土質量較好時,應根據對粘結強度的需要將結合面進行鑿糙處理,露出石子,或作一般刷糙處理。舊混凝土面層已軟化、風化、變質、嚴重破壞時,應盡量消除徹底,直至堅實層為止。
(2)結合面上涂刷界面劑
澆筑混凝土前,在舊混凝土結合面上涂刷水泥凈漿、摻有107膠水或鋁粉(為水泥重的0.5/1000——2/1000)水泥凈漿或抹一層高強度等級水泥砂漿,均能大大提高新、舊混凝土的粘結強度,并增強結合面的抗滲能力。
(3)新混凝土的水灰比和坍落度要求
新澆的混凝土強度愈高、水灰比和坍落度愈小,則結合面粘結力量就愈大,因此,新澆混凝土宜采用低流動性、水灰比小,高強度的混凝土,如果新混凝土厚度較大,可考慮在結合面附近澆一層低流動、水灰比小、高強度的混凝土作為過渡層。
(4)振搗密實
由于加固層厚度都不大,又布置較密鋼筋,給混凝土振搗帶來困難,尤其是新混凝土在舊混凝土下部的水平方向,振搗最困難,不宜密實,且粘結效果最差,必要時可采用配以喇叭澆搗口,使用膨脹水泥等措施,仔細振搗,使之密實。
(5)加強養護
澆筑12h內就開始養護,養護期為14d。如果養護不及時、早期脫水、過早受振動等影響,將降低粘結強度、嚴重時還會造成結合面開裂。
4結束語
混凝土是一種前景十分看好的常用的、性能多樣化的工程材料,對當代物質文明的發展起了巨大作用,并將在今后長期應用、發展。確定加固改造后房屋建筑結構應達到的安全等級,實施加固改造方案的設計,才能保證加固方案切實可行。設計、施工有的放矢。
參考文獻
【1】羅淑娥.建筑施工中的混凝土加固技術[J].中國新技術新產品,2010,16.
【2】田彥波,曾慶國.淺析建筑混凝土加固技術的運用[J].黑龍江科技信息,2010,16.
【3】調 明,汪孝云.論混凝土加固技術在建筑施工中的應用[J].中外醫療,2006,7.
【4】陳愛文.論混凝土加固技術在建筑施工中的應用[J]. 黑龍江科技信息,2008,18.