小議建筑物結構的加固與改造

邸紅偉

摘要：介紹了混凝土建筑物加固改造中目前常用的施工技術，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。

關鍵詞：建筑物加固改造；植筋；碳纖維；噴射混凝土；裂縫

中圖分類號：TV543文獻標識碼： A 文章編號：

0前言

近年來，隨著國民經濟的迅速增長，建筑領域里，不斷出現越來越多的混凝土建筑物由于設計變更、施工質量、使用功能改變或經受災害破壞等原因，而必須對原建筑物進行加固改造。現對目前常用的幾種施工方法進行簡單的介紹，供業主及設計人員在工程項目改造時選擇。

1植筋

植筋，即鋼筋的后生根技術。作為鋼筋錨固用的化學材料，現在市場上通用的均為結構膠，以取代純環氧樹脂或水泥砂漿。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：表現形式為鋼筋與膠體脫離、膠體與基材脫離，多發生于錨固深度小于建議錨固深度，且后者多發生于前者；（3）基材破壞：在不同錨固深度下均可發生，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

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，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內廣為熟悉，在《混凝土結構技術加固規范》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展起來的，但發展非常迅速，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內人士認同。目前國內碳纖維加固使用的碳纖維布大部分是國外進口產品，其性價比較好。上述兩種材料使用的膠粘劑一般是國產產品，性能與國外同類產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

建筑物加固也經常使用加大原有結構截面積的方法來提高結構的承載力。其優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，但從節省的準備費用和時間上講，該法還是比傳統的立模澆灌混凝土經濟適用。從噴射方式劃分施工可以分為兩種：

（1）干式噴射混凝土：在該系統中，混凝土在現場進行干拌合，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，當到達噴射時再加入水。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，在噴射過程中會產生相當數量的粉塵。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，當到達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

工業與民用建筑主體出現裂縫是非常普遍的。裂縫產生的原因也是相當復雜的。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。現在市面上還推出一種專用灌注工具，具有體積小，施工便捷，成本低廉等優點。前幾年在裂縫灌注施工中，多使用純環氧樹脂或自行調配過的環氧樹脂漿液。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。

5結束語

由于篇幅有限，現僅對結構加固的常用的幾種方法進行簡單的介紹。另外在結構改造時經常要拆除混凝土的某些部分，也可使用無振動的靜態切割的方法。此外體外預應力發及隔震、消震法也是工程中經常用到的施工方法，這些方法均屬加固改造的常用方法。

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）.

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。