浅谈钢筋混凝土加固技术

浅谈钢筋混凝土加固技术

王楠邱兴华

关键词：既有建筑结构；可靠性鉴定；加固技术

1引言

随着科技发展，人们的生活水平越来越高，对已有建筑物目前拥有的功能感到不能满足新的使用要求，但又未达到其该报废的阶段，于是综合考虑经济和安全后提出对旧有建筑结构进行功能上的改造。因建筑物用途改变导致结构使用功能发生变化，从而使得结构实际使用的荷载工况（荷载大小和分布以及荷载的种类）都可能与原设计方案不一致，导致原结构的强度和刚度不一定能够满足之后正常的使用要求。在建筑的施工过程中应业主的后期需求的不断提升，开发商对建造过程中的建筑结构同样会经常进行调整。

2钢筋混凝土结构加固理论

科学技术的迅猛发展，新新材料、工艺的不断涌现使得结构加固的方法也越来越多，综合总结学者们的研究，可将现有的加固技术按照加固原理大致分为提高建筑结构的构件性能和改变结构受力体系这两种加固方法。提高建筑结构的构件性能，常见的加固方式有大截面法、外包型钢法、粘贴型钢法、粘贴碳纤维复合材料加固法等；改变建筑物的结构受力体系的方法有增加新支点、改变传力途径、托高梁拔长柱、节点铰接改刚接等等，目前应用较多的是提高建筑结构的构件性能的加固方式。

3增大截面加固法

增大截面加固法是较为经典的一种建筑物加固技术，主要是借助在建筑物的构件外表面增大其截面面积或增配钢筋来提高建筑物的构件承载能力和整体刚度的目的，增大截面加固法可广泛的应用于一般的梁、板、柱、墙等混凝土受弯、受压构件，其工艺简单、适用面较广泛，是目前建筑行业最为广泛的一种建筑结构加固形式。根据结构构件受力特点、加固目的、构件尺寸等，可将既有建筑结构的增大截面加固方案设计分为单侧加固、双侧加固、三侧加固、四面包裹四种；根据不同的加固目的和要求又可分为以增大截面面积为主要形式的加固方式和以增加钢筋用量为主的加固方式以及增大截面同时增加钢筋的加固形式。

科技的进步推动着各种机械设备被应用到土木工程中，增大截面加固技术的施工工艺在高科技的推动下得到了迅猛发展，描喷混凝土技术即是增大截面法在新新科技作用下的产物。喷射混凝土是通过高速旋转的一个喷射机械将已经搅拌均勻的预拌混凝土高速、均匀的喷射到处理完成的原有建筑构件待喷外表面，待喷射的混凝土凝结硬化、和原有建筑物外表面原有混凝土粘结，喷射上的混凝土形成了一个外包裹裹着原有建筑物的钢筋混凝土层，从而增大混凝土构件的截面刚度、整体承载力等等。

4外贴型钢加固法

外贴型钢加固法是一种在既有混凝土结构构件四周包以型钢进行加固的方法，分干式外贴型钢和湿式外贴型钢两种施工形式。外贴型钢法主要是通过在既有混凝土结构的外表面粘贴型钢，让新增的型钢与被加固的原构件共同作用形成一个受力体系，以增强被加固构件的抗弯能力和抗剪能力，从而进一步提高结构的安全度。外贴型钢加固法适用承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯构件的加固，是近年来发展最快的一种加固方法。这种方法适用于需要大幅度提高承载力、增大延性和刚度，但不允许过大的增大结构构件截面尺寸的混凝土结构构件的加固。一般较适用于混凝土柱、梁、屋架、特别是大型结构和大跨度结构的加固。

外贴型钢加固法施工方便、现场工作量少、工期短、受力可靠、对房屋外观和净空影响小，施工时只需卸荷和按要求对原有构件外表面进行除锈等处理后即可，现场的湿作业少，构件被加固后24h便能够使用；外贴型钢技术对原建筑结构的自重、外观、截面面积、净空无明显的影响，能显著提高结构构件的强度、刚度和承载能力，并且价格低廉。但外贴型钢法通过增加体外配筋来提高原构件的配筋量，加固施工对粘贴钢板这一环节要求严格，粘贴时候所用的结构胶要求强度高、粘结力强、弹性模量高，加固质量在很大的程度上取决于这些胶粘剂的质量及粘贴工序施工的水平，粘钢完成后旦发现连接处存在空鼓再进行补救十分困难，结构胶必须具有强度高、粘结力强、弹性模量高等特性，并且其用钢量也较大，相对于增大截面加固法，其加固后期维修费用较高：当釆用化学灌装外包钢加固时，型钢表面温度不应超过60℃，当环境具有腐烛性介质时，必须采取可靠防护措施提高其耐久性。

5粘贴碳纤维复合材料加固法

纤维聚合物具有强度高、刚度大、优异的耐腐烛、抗疲劳性能并且剪裁方便，碳纤维的主要组成部分是碳元素（一般为90%以上），不同种类的碳纤维含碳量个不相同，碳纤维耐高温、耐腐烛、具有显著的各向异性、可加固各种形状的构件。碳纤维的比重仅为铁的1/4-1/5，但是它的强度和重量比却是钢板的3-5倍，碳纤维拥有与钢材相近甚至比钢材更高的的强度和刚度，而且具有钢材所不能比拟的耐腐烛性和各向异性、耐螺动性、耐热性、抗疲劳能力，碳纤维增强材料能在具有高腐烛危害的环境中使用，碳纤维复合材料在延续了碳纤维材料各种性能的同时添加了部分新新材料（树脂、陶瓷、特殊金属等）以提高材料自身性能，因其具有的优越性而越发受到土木工程行业的重视。碳纤维复合材料加固既有的混凝土结构构件，使得新、旧组合构件的后期强度大幅度提高，并且加固的施工速度也大幅度上升，加固后的组合结构构件比钢材具有更好的的耐腐烛性、耐久性；碳纤维复合材料加固技术适用面广、施工质量容易保证，对结构的影响小。

自碳纤维纤维复合材料在土木工程领域受到广泛关注，发达国家兴起将玻璃纤维复合材料及新新碳纤维复合材料粘贴于混凝土构件的外表面进行混凝土构件加固试验纤维复合材料具有轻质、高强、耐腐烛、施工简便、几乎不增加构件截面面积、加固修补效果好、耐久性好、可以显著提高被加固结构构件的受力性能等优点。碳纤维复合材料加固的施工周期短，加固质量易保证，对被加固构件自重、截面面积等影响小；目前，在许多领域；碳纤维（CFRP）加固技术已经取代了粘钢加固技术，但因为碳纤维的弹性模量低（常用的一般只有230GPa左右，高弹性模量的也不过380~640GPa），外贴碳纤维复合材料加固受弯混凝土构件，被加固的结构构件能提高其自身的强度方面，但刚度（尤其是其早期刚度）的提高相比较小，故碳纤维复合材料加固技术不适合于加固需要提高刚度的混凝土构件。目前施工的碳纤维复合材料辅材粘接胶主要是以有机树脂为基体的，这使得被加固的构件在粘结界面上的延性、耐火性、耐久性等都不理想，不适用于柱的轴压比不满足要求的构件承载力加固，且材料的成本较高有待改进。

6结论

既有建筑结构的加固设计和施工均需要对既有建筑结构进行结构调查和质量检验，以及材料的力学性能的检测，在确定了原设计和施工及现场的各种情况后，根据得到的鉴定结果做出相应的加固方案。加固设计必须最大限度的保证新旧建筑结构间的共同工作。

参考文献：

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