结构加固修复方法及技术

结构加固修复方法及技术

郜彬（广西建工集团总承包部，广西南宁530022）

摘要：简要介绍几种常用的混凝土加固修复方法与技术，以及碳纤维加固修复新材料及其加固方法。并分析这些加固方法的适用性，给工程提供参考。

关键词：混凝土结构；加固；纤维片材

混凝土结构由于混凝土材料老化、环境侵蚀等自然因素，设计失误或设计不周、施工技术的不足或施工不当、偷工减料或质量低劣等人为过失，功能改变、超载增重，火灾、撞击、地震、战争等灾害作用，以及设计规范的改进、安全储备的提高等原因，导致其安全性下降。然而出现问题的混凝土结构，实际情况并不允许将其全部推倒重建，因此，急需进行修复和加固来保证其安全使用。目前，混凝土结构的诊断、修复和加固改造技术已成为现代建筑技术的重要组成部分，倍受国内外的高度重视。

1常用的传统加固方法

1.1加大截面加固法

加大截面加固法是在构件外部外包混凝土，增大构件截面面积和配筋量，从而达到提高构件承载能力的一种加固方法。加大截面加固法工艺简单，适用面广，可广泛用于梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固。但这种方法要求的现场湿作业工作量大，施工周期长，养护时间较长，对生产和生活有一定影响，而且构件的截面增大后对结构的外观和房屋净空也有一定影响。

1.2置换混凝土加固法

加固法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点。适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

1.3外包钢加固法

外包钢加固法是以型钢（一般为角钢）外包于构件四角（或两角）以加强其受力性能的加固方法（分干式和湿式两种形式）。该方法施工简便，现场工作量较小，受力较为可靠。适用于在使用上不允许增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高截面承载能力的混凝土结构。外包钢加固结构，尤其是框架结构，节点区受力最为复杂，构造处理相当困难。当采用化学灌浆外包加固时，型钢表面温度不应高于60℃，当环境具有腐蚀性介质时，应有可靠的防护措施。

1.4增设支点加固法

设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，改变结构内力分布，并提高其承载能力的加固方法。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。增设支点加固法的优点是简单可靠，缺点是使用空间会受到一定影响。按照增设的支承结构的变形性能，增设支点法可分为刚性支点和弹性支点两种情况。

1.5外加预应力加固法

预应力加固法即采用外加预应力钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法，通过施加预应力使拉杆或撑杆受力，影响并改变原结构内力分布，从而降低结构原有应力水平并提高结构的承载能力。预应力加固适用于大跨度结构，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固，但此法不宜用于处在高湿度环境下的混凝土结构或混凝土收缩徐变大的混凝土结构的加固。

1.6粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，使其共同工作整体受力，以提高结构承载力的一种加固方法。它实质是一种体外配筋，提高原构件的配筋量，从而相应提高结构构件的刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等方面的能力。适用于承受静力荷载、处于正常温度和湿度的构件加固。其优点是快速，不影响结构外形；缺点是钢板自重及刚度较大，施工操作较困难。

1.7绕丝加固法

该法的优缺点与加大截面法相近，适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。

2加固修复技术

2.1托换技术

托换技术是一种综合性技术，它是托梁拆柱、托梁接柱和托梁换柱等技术的总称。由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成。适用于已有建筑物的加固改造。与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点，但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。

2.2植筋技术

植筋技术是一项对现有混凝土结构实施简洁有效、连接锚固的专门技术，可以植入普通钢筋，也可以植入螺栓锚筋，实用于施工漏设钢筋和钢筋偏离设计位置的补救措施。包括加大截面补筋、上部结构扩跨、梁柱接长、房屋加层接柱以及高层建筑增设剪力墙等。基本工艺流程包括：钻孔、清孔、注浆、插筋、调整、保护、检测等。

2.3裂缝处理技术

根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术；适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施。内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中，结硬后起到补缝作用，并通过其胶结性使原结构恢复整体性，该方法适用于裂缝宽度较大，对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响，或有防水防渗等要求的裂缝的修补。

2.4碳化混凝土修复技术

碳化混凝土修复技术指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。

2.5结构表面处理技术

混凝土结构的表面清污技术，目前常用方法包括：化学清污法、喷沙除污法、真空吸污法、射水除污法等，用于清理混凝土表面的污痕、油迹、残渣以及其它附着物。对混凝土表面密封，目前主要通过采用柔性密封剂填充、聚合物灌浆、除膜等方法，对混凝土进行防水、防潮和防裂处理。

3粘贴纤维增强复合材料加固方法

纤维增强复合材料（FiberReinforcedPolymer或FiberReinforcedPlastics，简称为FRP）是一种高强度的纤维复合材料，FRP材料种类主要包括碳纤维增强复合材料（CarbonFiberReinforcedPolymer，简称为CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GlassFiberReinforcedPolymer，简称为GFRP）和芳纶纤维增强复合材料（AramidFiberReinforcedPolymer，简称为AFRP），三种纤维增强复合材料中，应用最广泛的是碳纤维增强复合材料，而碳纤维增强复合材料主要为碳纤维布和碳纤维板。

3.1表面粘贴纤维片材加固法

表面粘贴纤维片材加固是指用纤维片材（包括纤维布和较宽的纤维板）和配套的结构胶将纤维片材粘贴于混凝土结构构件表面的加固方法。表面粘贴纤维片材加固加固法具有施工速度快，施工干扰小，附加荷载小，不改变形状，高强高效，综合造价低等优点，但也有其局限性，如抗火能力差，恶劣环境因素容易降低界面粘结性能，不易与相邻构件锚固，遭受意外荷载易损伤等缺点。

3.2纤维板（筋）嵌入式加固法

纤维板嵌入式加固法是近几年才提出的一种新形式的加固方法，是指将纤维板（筋）放入到结构需加固表面预先开好的槽中，并向槽中注入粘结剂使之成为整体，以此来提高结构性能的方法。该工法通常的作法是：在混凝土表面剔槽，在槽内先注入约1/2的粘结剂，将纤维板放入槽中并轻压，使纤维板被粘结剂充分包裹，再在槽内注满粘结材料并将其表面修复平整。与表面外贴法相比，纤维板嵌入式加固法具有施工操作简便、材料用量少、强度高、耐腐蚀、易与相邻构件锚固，遭受意外荷载不易损伤等特点。

总结

综上可知，混凝土结构加固及修复的方法很多，各有利弊。因此，进行结构加固修复时，应根据对结构可靠性诊断的结果，结合结构特点，综合考虑加固效果、施工简便性及经济性等因素。

参考文献

[1]高作平，陈明祥.混凝土结构粘贴加固技术新进展[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

[2]何朝阳，徐春恒，杨太文.建筑物维修加固技术综述[J].基建优化，2005，26（3）：38-40.

[3]张益多，刘荣桂.混凝土结构加固技术研究及应用综述[J].江苏大学学报，2003，24（6）：91-93.

[4]吴春秋，徐燕青，吴凡.碳纤维片材加固混凝土结构技术的研究现状及展望[J].浙江建筑，2004，21（3）：11-14.