淺談建筑物結構加固改造技術

關鍵詞：建筑物加固改造；植筋；碳纖維；噴射混凝土；裂縫  

　　近年來全球自然災害的增多，以及建設任務的緊密開展，出現(xiàn)了一些建筑物由于設計變更、施工質量、使用功能改變或經(jīng)受災害破壞的現(xiàn)象，影響了人們的居住安全、生存舒適度，就必須對這些建筑物進行加固改造處理。本文下面針對目前常用的幾種加固施工方法進行簡要論述，以供業(yè)主及結構設計人員在工程項目改造時選擇、參考交流。 

　　1.鋼筋的后生根技術 

　　鋼筋的后生根技術，即：植筋。作為鋼筋錨固用的化學材料，現(xiàn)在市場上通用的均為結構膠，以取代純環(huán)氧樹脂或水泥砂漿。結構膠作用機理較為復雜，在此可簡化理解是由鋼筋與膠、膠與混凝土之間的粘結力共同作用產(chǎn)生的錨固力，來完成整體（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力、膠與混凝土界面的粘結力、膠體自身膠結力、各介質之間的摩阻力等。 

　　通過對錨固鋼筋抗拉力值的檢測，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，錨固膠及錨固質量為合格；（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，與基材強度有直接關系。從破壞形式可判定材料整體性能及施工質量是否合格。 

　　2.粘碳纖維復合材料、粘鋼加固技術 

　　當結構的抗彎、抗剪承載力不夠或建筑抗震達不到要求時，引起原因有：設計失誤、施工錯誤、混凝土強度過低，等等，都可以采用在混凝土結構外面粘貼碳纖維布（板）或鋼筋的方法進行補強。粘鋼板的施工工法已被業(yè)內(nèi)廣為熟悉，在《混凝土結構技術加固規(guī)范》中已有明確闡述。 

　　碳纖維片材、板材在我國研究和應用是近幾年開始發(fā)展起來的，但發(fā)展非常迅速，工程應用范圍不斷擴大。這種高科技的符合材料也越來越被更多的業(yè)內(nèi)人士認同。目前國內(nèi)碳纖維加固使用的碳纖維布大部分是國外進口產(chǎn)品，其性價比較好。上述兩種材料使用的膠粘劑一般是國產(chǎn)產(chǎn)品，性能與國外同類產(chǎn)品基本相同但價格便宜的多。碳纖維片材對混凝土的加固原理與粘鋼板相同。但其獨有的特殊性能是鋼板無法取代的，諸如：質量輕、施工便捷、不增加構件截面積、強度高、耐腐防銹等。 

　　3.噴射混凝土擴大混凝土截面技術 

　　使用加大原有結構截面積的方法來提高結構的承載力，技術的優(yōu)點是結構的鋼性提高較多且施工成本較低，缺點是增大了原結構的體積和重量，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做到混凝土自身密實，也很難達到和原由混凝土面結合牢固，因此經(jīng)常使用噴射混凝土的方法。二十世紀七十年代，我國首先在煤炭系統(tǒng)應用噴射混凝土方法用于地下工程中。隨著技術日臻成熟，該方法在地面建筑物加固、建筑基坑和巖石邊坡護坡等工程中得到廣泛應用，滿足了工程的需要。噴射混凝土具有以下特點：建筑物加固時，常采用在結構（梁、柱、板、墻）表面增加一層鋼筋混凝土擴大原有結構的截面積來提高承載力。由于噴射混凝土粘結性強，有較高的強度，故與原有結構面粘結牢固，達到共同承載的目的。在某些情況下，模板的組裝是困難的，且要大量時間做準備。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)省的準備費用和時間上講，該法還是比傳統(tǒng)的立模澆灌混凝土經(jīng)濟適用。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)場進行干拌合，然后將混合料送入轉子噴射機，再由高速運動的壓風將混合料沿軟管輸送，當?shù)竭_噴射時再加入水。由于是在輸料軟管的末端才加水，因此混凝土不會充分與水拌勻，在噴射過程中會產(chǎn)生相當數(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。為了獲得一定的噴射厚度，并增強“錘擊效應”，該法需要在混凝土中加一定數(shù)量的骨料，因此，回彈量會達到30%。（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行拌合，然后將混合料送入濕式噴射機，再由濕式噴射機沿軟管輸送混凝土料，當?shù)竭_噴咀時壓風將混合料噴射到結構面。 

　　4.混凝土裂縫壓力注膠修補技術 

　　近年來，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。裂縫是混凝土結構可能進一步破壞的第一個信號，如果不及時進行修補，隨著時間的進行可能會造成結構的嚴重破壞，影響到正常使用。修補可以有表面修補和內(nèi)部修補兩種工法，表面修補可以采用粘結碳纖維布的方法。 

　　常用結構內(nèi)部的修補方法是：采用壓力注射的方法將低粘度的高分子結構膠注入結構的裂縫中，結構膠固化后將混凝土裂縫粘好，即可恢復混凝土的整體性又封閉了裂縫防止水及有害氣體對結構內(nèi)部的侵蝕。所使用的灌縫結構膠流動性好，不收縮，抗壓、抗彎強度高，和混凝土有良好的粘結性，固化時間較長，可以通過注射器壓注充滿混凝土內(nèi)部。此種方法常用于修復0.2-2mm混凝土的裂縫。 

　　裂縫修補施工近年來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、粘結力大、無收縮等特點，可灌注時間加長至1-2小時。采用低壓注射法灌注施工比較簡單，不需要大型設備很適合在正在使用的建筑物改造加固中應用�，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。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)配過的環(huán)氧樹脂漿液。由于不能對化學原材料的質量進行有效控制，通常使得所用膠體稀稠不一，贊成灌漿結果不夠理想。注膠處理過裂縫混凝土，可采用壓力注水來檢測密封性，必要時可做切塊送檢。必須指出的是，這種裂縫注膠工法，所適用的對象是混凝土結構或具備一定強度的基材，而不適用于磚砌體結構。 

　　綜上所述，是幾種常用的對結構加固的技術方法，另外，在結構改造時經(jīng)常要拆除混凝土的某些部分，也可使用無振動的靜態(tài)切割的方法，同時，體外預應力發(fā)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。今后，還會有更多優(yōu)秀的加固施工技術和方案，本人還將不斷積累經(jīng)驗和探索下去。 

　　參考文獻 

　　[1]周新鋼，司偉建等.鋼筋混凝土植筋錨固構件受低周反復荷載作用的恢復力特性[J].建筑結構，2002（8）.