直接加固法修復鋼筋混凝土結構的應用實例

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1. 前言

　　隨著現(xiàn)代化改造和維修加固蓬勃發(fā)展，加固這門新學科在我國發(fā)展異常迅速，在混凝土結構加固、危舊房改造及工程事故處理等大量的工程實踐中，取得很大的成果。混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類，設計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術。本文采用加大截面加固法與碳纖維片材加固結構。

　　2. 碳纖維加固

　　碳纖維材料（CFRP）用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發(fā)達國家，我國起步很晚，國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術研究中心引進開發(fā)了此項目，強高效，適用面廣，質量易保證，施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場固定設施，施工占用場地少，耐腐蝕及耐久性能極佳。

　　3. 工程實例

　　加固方案湖州某服裝有限公司職工公寓樓工程，主體結構（三層、四層）混凝土強度經建設工程質量監(jiān)督站檢測中心檢測，未達到設計值，經建筑設計研究設計院對本工程進行驗算，確定需進行加固處理。整體結構加固的施工順序如圖所示，另外，二/三/四層D軸原240mm磚墻改為120mm磚墻。

　　3.1結構加固方案選擇框架柱是受壓構件，同時承受軸向力、彎矩和剪力作用。就破壞特性而言，它是由于鋼筋或混凝土的強度達到極限而破壞的，但若柱的軸壓比很大，當荷載超過其臨界荷載后，構件就會發(fā)生失穩(wěn)破壞。主要采用化學植筋增大截面法加固柱與梁。增大截面加固法是采用增大構件或建筑物的截面和配筋，以提高其強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性來滿足構件正常使用要求的一種加固形式?？蚣芰涸谥饕惺軓澗氐碾A段，有可能產生垂直裂縫，當荷載增大后，框架梁可能沿垂直裂縫發(fā)生正截面受彎破壞；在彎矩和剪力共同作用的區(qū)段內，框架梁常產生斜裂縫，隨著載荷的增大，框架梁還可能發(fā)生斜截面破壞。綜合考慮一層柱、二層柱、三層柱、四層柱采用化學植筋增大截面法加固，四層板、屋頂板采用碳纖維片材進行加固；所用材料采用混凝土強度等級C30；鋼筋I級鋼筋——HPB235級鋼筋；II級鋼筋——HRB級鋼筋；其它鐵件為Q235鋼；碳纖維布型號為CFC2.235-010-100，其主要力學性能參數(shù)

　　3.2梁柱加固工藝。梁柱加固示意圖如圖1所示，植筋工序為：植筋定位→在相應部位提供工作平臺→鑿除植筋部位混凝土保護層→鉆孔→清孔→注膠→插筋→后續(xù)工序施工。其操作要點為:（1）鋼筋表面應潔凈，無損壞，油漬，鐵銹等，在使用前清除干凈，帶有顆粒狀或片狀及老銹的鋼筋不得使用，加工好的鋼筋應平直，無局部曲折，現(xiàn)場安裝鋼筋時按設計圖，鋼筋表核對安裝，專人復核。（2）受力鋼筋保護層要先做好砂漿墊塊控制，保證鋼筋的正確位置。凡是采用焊接的鋼筋接頭，應按規(guī)定要求進行取樣試驗，同時鋼筋焊接應檢查焊條的合格證，附上焊條（劑）的合格證。（3）鋼筋單面焊接，焊接長度不小于10倍鋼筋直徑。（4）樓板鉆孔時，應進行放線定位，控制穿孔鋼筋位于孔邊，以便于混凝土能從孔中注入。（5）植筋工藝，植筋定位→在相應部位提供工作平臺→鑿除植筋部位混凝土保護層→鉆孔→清孔→注膠→插筋→后續(xù)工序施工。

　　3.3板的加固與操作要點

　　3.3.1加固施工工藝與操作要點。板的加固一般采用板面加固的方法，碳纖維片材宜采用多條密布方案。因為板面上一般設計為40～50mm厚的墊層及15～30mm的面層，板面缺陷部分在墊層和面層范圍內加固，既不影響使用，又比較經濟，且施工方便。

　　梁柱加固示意圖其施工程序為:在板底中部，用頂撐作支撐以消除舊板厚撓度并承受施工荷載（頂撐沿次梁跨度方向每米設置一根）；（1）混凝土基底處理，用鋼鑿、風鎬或沖擊鉆等工具將板面有缺陷部分鑿毛，鑿毛深度一般為5mm左右，清掃后用高壓水沖洗干凈?？p寬小于0.20mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進行表面涂抹密閉；大于或等于0.20mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫；對貼片范圍的定位，劃墨線，按修復，補強設計要求進行；（2）涂底層涂料，用滾筒刷均勻地涂抹底層涂料；指觸干燥時間因氣溫不同，一般在3h到1d之間變化；底層涂料固化后，在構件表面有凝結凸起時，要用砂紙磨光。磨光后若露觸混凝土基面，應再補涂底層涂料；（3）構件表面的殘缺修補，構件表面凹陷部位（蜂窩，麻面，小孔等）應用環(huán)氧膩子填平，修復至表面平整。內角（段差，起拱等）要用環(huán)氧膩子填補，使之平順。在殘缺修補中使用環(huán)氧膩子時，要在氣溫5℃以上，相對濕度RH＜85%的條件下施工。膩子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙紋，應再用砂紙打磨平整。（4）粘貼碳纖維片，貼片前應用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸裁切碳纖維片，每段長度一般以不超過6m為宜。纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上。用羅拉（專用工具）沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使粘貼樹脂充分滲浸入碳纖維束中；纖維片施工30分鐘（根據(jù)干燥程度）后，用滾筒刷均勻涂抹粘結樹脂，用脫泡羅拉沿纖維方向用力滾壓2～3次，使纖維內部補充，滲浸粘結樹脂；進行空鼓檢查，并進行處理。（5）養(yǎng)護，粘結碳纖維片后，需自然養(yǎng)護24h達到初期固化，并應保證固化期間不受干擾；在每道工序以后樹脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮擋以防止風沙或雨水侵襲；碳纖維片粘貼后達到設計強度所需自然養(yǎng)護的時間需要1周。在此期間應防止貼片部分受到硬性沖擊。

　　3.3.2碳纖維片材錨固要點。對于板，在碳纖維片材延伸長度范圍內應通長設置垂直于受力碳纖維方向的壓條。壓條宜在延伸錨固長度范圍內均勻布置，且在延伸長度端部必須設置一道。［3］每道壓條的寬度不宜小于受彎加固碳纖維布條帶寬度的1/2，壓條的厚度不宜小于受彎加固碳纖維布厚度的1/2。當碳纖維布的延伸長度小于按公式（1）計算所得長度的1/2時，應采取可靠的附加機械錨固措施。 ld=Ecfεcf·Acfτcf·bcf（1） ld——碳纖維片材從強度充分利用截面向外延伸所需的粘結長度； εcf——充分利用截面處碳纖維片材的拉應變； τcf——碳纖維片材與混凝上間的粘結強度設計值，取0.5MPa；bcf——受拉面上粘貼的碳纖維片材的寬度；對板取1000mm板寬范圍內粘貼的碳纖維片材寬度。

　　4. 結論

　　危房加固的方法很多，但首先是進行房屋安全鑒定檢查、檢測出房屋的破損情況，并查明原因，選取合適的加固方法，本項目經現(xiàn)場檢查，加固工程一次通過率達95%以上，個別有缺陷點經重新處理后均能達到質量驗收標準。以達到既經濟實用又能保證房屋使用安全的目的。

　　參考文獻：

　　［1］楊勇新，王敬，張小冬.碳纖維布加固混凝土結構耐久性能初步研究［J］.港工技術，2002，（2）:25-27。

　?。?］趙彤，鄭宏，戴自強，等.碳纖維布增強鋼筋混凝土柱正截面承載力的試驗研究［J］.建筑結構， 2000， 30（7）: 35～39。

　?。?］CECS25-90，混凝土結構加固技術規(guī)范［S］。

　?。?］萬墨林，韓繼云.混凝土結構加固技術［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社。