【摘要】本文介紹了混凝土建筑物加固改造中目前常用的施工技術(shù)，為新、舊建筑物的加固改造提供了可供選擇的幾種施工方法。
【關(guān)鍵詞】建筑物加固改造植筋碳纖維噴射混凝土裂縫
一、前言
近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，建筑領(lǐng)域里，不斷出現(xiàn)越來(lái)越多的混凝土建筑物由于設(shè)計(jì)變更、施工質(zhì)量、使用功能改變或經(jīng)受災(zāi)害破壞等原因，而必須對(duì)原建筑物進(jìn)行加固改造。而在此領(lǐng)域里，隨著新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)明和使用，可供用戶選擇的加固方法也越來(lái)越多，從技術(shù)角度講都可以通過(guò)一定的加固方法達(dá)到繼續(xù)使用的目的。本文僅對(duì)目前常用的幾種施工方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，供業(yè)主及設(shè)計(jì)人員在工程項(xiàng)目改造時(shí)選擇。
二、植筋
植筋，即鋼筋的后生根技術(shù)。作為鋼筋錨固用的化學(xué)材料，現(xiàn)在市場(chǎng)上通用的均為結(jié)構(gòu)膠，以取代純環(huán)氧樹脂或水泥砂漿。結(jié)構(gòu)膠作用機(jī)理較為復(fù)雜，在此可簡(jiǎn)化理解是由鋼筋與膠、膠與混凝土之間的粘結(jié)力共同作用產(chǎn)生的錨固力，來(lái)完成整體(鋼筋與混凝土)受力的目的。錨固力包含：膠與鋼筋表面的粘結(jié)力、膠與混凝土界面的粘結(jié)力、膠體自身膠結(jié)力、各介質(zhì)之間的摩阻力等。我們?cè)诖怂傅腻^固力主要為單根鋼筋的抗拉力或拉彎共同作用下的復(fù)合拉力�？估χ档拇笮≈苯佑绊懸蛩赜校哄^固膠自身性能、鉆孔直徑、鉆孔深度、鉆孔狀態(tài)、鋼筋原材料性能、混凝土基材強(qiáng)度、錨筋邊距等。其他因素如：環(huán)境溫度和濕度、施工擾動(dòng)等，在此不考慮這些因素，以免使錨固設(shè)計(jì)復(fù)雜化。不同基材強(qiáng)度對(duì)應(yīng)下的抗拉力也不同，但對(duì)于此類錨固，基材強(qiáng)度應(yīng)在C15～C60之間。
通過(guò)對(duì)錨固鋼筋抗拉力值的檢測(cè)，其主要破壞形式有以下三種：
1、鋼筋破壞：在錨固深度大于或等于建議錨固深度時(shí)，錨固膠及錨固質(zhì)量為合格；
2、膠體破壞：表現(xiàn)形式為鋼筋與膠體脫離、膠體與基材脫離，多發(fā)生于錨固深度小于建議錨固深度，且后者多發(fā)生于前者；
3、基材破壞：在不同錨固深度下均可發(fā)生，與基材強(qiáng)度有直接關(guān)系。從破壞形式可判定材料整體性能及施工質(zhì)量是否合格。
位移測(cè)試作為錨固鋼筋抗拉力值檢測(cè)的另一指標(biāo)，在工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可選擇性地進(jìn)行測(cè)試，通常不正式要求。
三、粘碳纖維復(fù)合材料、粘鋼加固
當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪承載力不夠或建筑抗震達(dá)不到要求時(shí)，引起原因有：設(shè)計(jì)失誤、施工錯(cuò)誤、混凝土強(qiáng)度過(guò)低等，都可以采用在混凝土結(jié)構(gòu)外面粘貼碳纖維布(板)或鋼筋的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。粘鋼板的施工工法已被業(yè)內(nèi)廣為熟悉，在《混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)加固規(guī)范》中已有明確闡述。
碳纖維片材、板材在我國(guó)研究和應(yīng)用是近幾年開始發(fā)展起來(lái)的，但發(fā)展非常迅速，工程應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。這種高科技的符合材料也越來(lái)越被更多的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)同。目前國(guó)內(nèi)碳纖維加固使用的碳纖維布大部分是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，其性價(jià)比較好。上述二種材料使用的膠粘劑一般是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，性能與國(guó)外同類產(chǎn)品基本相同但價(jià)格便宜的多。碳纖維片材對(duì)混凝土的加固原理與粘鋼板相同。但其獨(dú)有的特殊性能是鋼板無(wú)法取代的，諸如：質(zhì)量輕、施工便捷、不增加構(gòu)件截面積、強(qiáng)度高、耐腐防銹等。
近年來(lái)，碳纖維片材應(yīng)用于磚混或砌體結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)研究工作也取得了階段性的進(jìn)展。主要用于開裂的墻體。目前大量的數(shù)據(jù)還來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室，但也在一些工程中得到應(yīng)用。研究和實(shí)踐證實(shí)，碳纖維布用于磚混或砌體的加固是有效的。加固后墻體的開裂荷載明顯提高，變形能力也明顯改善，同時(shí)提高了構(gòu)件的抗裂能力。
四、噴射混凝土擴(kuò)大混凝土截面
建筑物加固也經(jīng)常使用加大原有結(jié)構(gòu)截面積的方法來(lái)提高結(jié)構(gòu)的承載力。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的鋼性提高較多且施工成本較低，缺點(diǎn)是增大了原結(jié)構(gòu)的體積和重量，施工比較煩瑣。增大截面的混凝土層通常較薄，采用一般的混凝土施工方法很難作到混凝土自身密實(shí)，也很難達(dá)到和原由混凝土面結(jié)合牢固，因此經(jīng)常使用噴射混凝土的方法。二十世紀(jì)七十年代，我國(guó)首先在煤炭系統(tǒng)應(yīng)用噴射混凝土方法用于地下工程中。在地下工程中，噴射混凝土用于兩種特別的情況，即：巷道支護(hù)和用噴射法構(gòu)筑砌體來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的立模板的方法。隨著技術(shù)日臻成熟，該方法在地面建筑物加固、建筑基坑和巖石邊坡護(hù)坡等工程中得到廣泛應(yīng)用，滿足了工程的需要。噴射混凝土具有以下特點(diǎn)：建筑物加固時(shí)，常采用在結(jié)構(gòu)（梁、柱、板、墻）表面增加一層鋼筋混凝土擴(kuò)大原有結(jié)構(gòu)的截面積來(lái)提高承載力。由于噴射混凝土粘結(jié)性強(qiáng)，有較高的強(qiáng)度，故與原有結(jié)構(gòu)面粘結(jié)牢固，達(dá)到共同承載的目的。在某些情況下，模板的組裝是困難的，且要大量時(shí)間做準(zhǔn)備。而采用混凝土噴射工藝，雖然每立方米噴射混凝土成本較高，但從節(jié)省的準(zhǔn)備費(fèi)用和時(shí)間上講，該法還是比傳統(tǒng)的立模澆灌混凝土經(jīng)濟(jì)遙用。從噴射方式劃分施工可以分為兩種：
1、干式噴射混凝土：
在該系統(tǒng)中，混凝土在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行干拌合，然后將混合料送入轉(zhuǎn)子噴射機(jī)，再由高速運(yùn)動(dòng)的壓風(fēng)將混合料沿軟管輸送，當(dāng)?shù)竭_(dá)噴射時(shí)再加入水。由于是在輸料軟管的末端才加水，因此混凝土不會(huì)充分與水拌勻，在噴射過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的粉塵。這就要求正確地掌握加水量，這在很大程度上取決于噴射手的經(jīng)驗(yàn)。為了獲得一定的噴射厚度，并增強(qiáng)“錘擊效應(yīng)”，該法需要在混凝土中加一定數(shù)量的骨料，因此，回彈量會(huì)達(dá)到3 00-/{o。
2、濕式噴射混凝土：
在濕式噴射混凝土施工中，混凝土是在攪拌站進(jìn)行拌合，然后將混合料送入濕式噴射機(jī)，再由濕式噴射機(jī)沿軟管輸送混凝土料，當(dāng)?shù)竭_(dá)噴咀時(shí)壓風(fēng)將混合料噴射到結(jié)構(gòu)面。
五、混凝土裂縫壓力注膠修補(bǔ)
工業(yè)與民用建筑主體出現(xiàn)裂縫是非常普遍的。裂縫產(chǎn)生的原因也是相當(dāng)復(fù)雜的。近年來(lái)，隨著商品混凝土的廣泛使用，混凝土中的一些添加成分也是引起裂縫的直接原因。裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)可能進(jìn)一步破壞的第一個(gè)信號(hào)，如果不及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，隨著時(shí)間的進(jìn)行可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，影響到正常使用。修補(bǔ)可以有表面修補(bǔ)和內(nèi)部修補(bǔ)兩種工法，表面修補(bǔ)可以采用粘結(jié)碳纖維布的方法。
常用結(jié)構(gòu)內(nèi)部的修補(bǔ)方法是：采用壓力注射的方法將粘度的高分子結(jié)構(gòu)膠注入結(jié)構(gòu)的裂縫中，結(jié)構(gòu)膠固化后將混凝土裂縫粘好，即可恢復(fù)混凝土的整體性又封閉了裂縫防止水及有害氣體對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的侵蝕。所使用的灌縫結(jié)構(gòu)膠流動(dòng)性好，不收縮，抗壓、抗彎強(qiáng)度高，和混凝土有良好的粘結(jié)性，固化時(shí)間較長(zhǎng)，可以通過(guò)注射器壓注充滿混凝土內(nèi)部。此種方法常用于修復(fù)0.2～2mm混凝土的裂縫。
裂縫修補(bǔ)施工近年來(lái)使用的多為專用灌注膠，配合封縫膠一起使用。專用灌注膠具有粘度低、粘結(jié)力大、無(wú)收縮等特點(diǎn)，可灌注時(shí)間加長(zhǎng)至1～2小時(shí)。采用低壓注射法灌注施工比較簡(jiǎn)單，不需要大型設(shè)備很適合在正在使用的建筑物改造加固中應(yīng)用�，F(xiàn)在市面上還推出一種專用灌注工具，具有體積小，施工便捷，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。前幾年在裂縫灌注施工中，多使用純環(huán)氧樹脂或自行調(diào)配過(guò)的環(huán)氧樹脂漿液。由于不能對(duì)化學(xué)原材料的質(zhì)量進(jìn)行有效控制，通常使得所用膠體稀稠不一，贊成灌漿結(jié)果不夠理想。注膠處理過(guò)裂縫混凝土，可采用壓力注水來(lái)檢測(cè)密封性，必要時(shí)可做切塊送檢。必須指出的是，這種裂縫注膠工法，所適用的對(duì)象是混凝土結(jié)構(gòu)或具備一定強(qiáng)度的基材，而不適用于磚砌體結(jié)構(gòu)。
六、結(jié)語(yǔ)
由于篇幅有限，本文僅對(duì)結(jié)構(gòu)如固的常用的幾種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。另外在結(jié)構(gòu)改造時(shí)經(jīng)常要拆除混凝土的某些部分，也可使用無(wú)振動(dòng)的靜態(tài)切割的方法。此外體外預(yù)應(yīng)力及隔震、消震法也是工程中經(jīng)常用到的施工方法，這些方法均屬加固改造的常用方法。隨著新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)展，適應(yīng)結(jié)構(gòu)加固改造的方法也會(huì)層出不窮，但建筑物加固改造一般應(yīng)遵循以下程序：加固改造的原因一結(jié)構(gòu)鑒定（檢測(cè)）一加固方案確定一選擇施工隊(duì)伍、施工材料一施工（必須時(shí)調(diào)整加固方案）一施工質(zhì)量檢測(cè)一加固結(jié)構(gòu)定期觀測(cè)。結(jié)構(gòu)加固改造經(jīng)常是幾種加固方式同時(shí)使用，須根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、工期、成本控制、施工條件等綜合因素，選擇最優(yōu)的方案。
