高層建筑混凝土結構質量控制與加固處理要點

袁衛華 （亳州市重點工程建設管理局，安徽 亳州 236800）

1 工程概況

某高層建筑地面28層，現澆鋼筋混凝土框架-核心筒的結構，2層地下室屬箱型基礎，其中車庫層有一半修建于地下，另有4層裙房。該工程要求抗震設防達到7度,框架的抗震等級要達到二級,剪力墻的抗震等級要達到二級以上。工程建筑總面積達到3萬m2,主體結構103m,裙房則可以做商業用房使用。除此之外，該建筑物柱網跨度相對來說比較大,而該工程最主要的抗側力構件是簡體剪力墻。工程混凝土的設計等級為C45。該工程施工到地上3層時，拆模時發現大部分的柱子根部鋪設的混凝土很疏松，墻體的大部分位置都出現了裂縫、露筋以及蜂窩等。兩種強度檢測綜合分析后，混凝土實測強度結果見表1，已建各層柱子和剪力墻的混凝土強度等級均未能達到設計要求。

施工到地上層3時混凝土的實測強度等級(MPa) 表1

2 加固處理基本方法

2.1 框架柱的加固

圖1 框架柱加固圖

加固主要采用化學錨筋來進行,在進行加固之前對現場進行抗拔試驗,試驗的主要目的是確保鋼筋被拉斷時該工程不會隨之發生變化。購買植筋錨固的材料進行選擇時，除要求強度等滿足外,還考慮到有關構件的燃燒性能及耐火極限是否同樣滿足要求。本次加固工程采用的結構膠為喜得利結構膠，主要是考慮到該結構膠是進口的，可以節省結構膠在加固中用量,同時還可以縮短相應的植筋工期,進而加快施工進度。施工過程中，在鉆孔完畢之后對孔內的雜物進行清除,依據孔內的干燥程度，選擇使用自然風干還是烘干機烘干,烘干以后再使用脫脂棉并蘸取少量的丙酮擦拭鉆孔的邊壁,最后將鋼筋植入鉆孔內，植入的鋼筋不能有銹跡,然后旋轉鋼筋，使得粘結劑與孔壁以及鋼筋之間可以充分粘合。

2.2 對剪力墻進行加固

對于地下2層的混凝土強度存在不足的情況,經討論后也提出了相應的解決措施。對地下2層周圈的剪力墻進行加固的方法是采用噴射混凝土法來加大墻的厚度，進而對其進行加固。對于新增的混凝土來說，要求其厚度必須達到80mm。此墻體中的鋼筋配置按照電算結果以及剪力墻中加強部分的構造來選擇。值得注意的是在噴射混凝土時，該部分與原來的剪力墻有一定的連接關系，要對原來墻體表面存在的缺陷以及雜物進行清理，清理干凈后再將有缺陷的地方密實,還要將表面鑿毛或者打成類似于溝槽的形狀,以利于新混凝土與舊混凝土的結合。為了避免結合面開裂，要使結合面混凝土的粘結抗剪強度以及粘結抗拉強度比混凝土本身強度高或者相互接近。在噴射新的混凝土之前,先在原有的混凝土表面刷一層界面結合劑，該界面結合劑為含有30%白乳膠水泥漿的界面劑。

圖2 剪力墻加固圖

2.3 框架梁的加固

采用碳纖維布加固法，主要是因為加固的工作量比較大,而且相對工期比較緊,為了避免原結構等不被破壞,所以采用該法。在施工前首先對混凝土表面進行打磨，除掉表面的雜物,對于混凝土表面的凹洞用找平材料將其填平,將表面整理平整并且清理干凈后，在其表面涂一層底膠CFP，該底膠的正拉粘結強度要求5MPa以上,粘度控制在800～1600M Pa·s范圍內，以便粘結膠輕松的滲透到混凝土內部，以便很大程度的提高碳纖維布與混凝土之間的粘結力。在其表面進行粘結樹脂CFR的涂抹，并粘貼一定的碳纖維布。在進行加固的過程中，必須要考慮到以下幾個方面的問題:第一，碳纖維是屬于完全彈性的一種材料,在使用過程中對于其極限應變的控制不應超過0.01，以避免施工過程中出現質量問題，并防止出現突然拉斷情況;第二，要對碳纖維布合理的錨固使用長度進行驗算,在驗算結束后從加固的理論截斷點向外延伸規定的長度，以防止碳纖維與混凝土層之間的粘結被破壞，這種情況與鋼筋截斷時的處理方法極其相似，并可以對截斷點處的拉力進行記錄[5]；第三，碳纖維布端的部分位置會出現較大應力集中現象，討論后也采取了相應的構造措施，如在其端部粘貼一定量的碳纖維布的行箍，防止碳纖維布在混凝土保護層鋼筋處發生酥脆撕裂剝離，碳纖維布要保證一定的錨固長度；第四，將碳纖維布以及鋼筋的總體使用量控制在適筋梁范圍內，受壓區的混凝土邊緣壓應變至少達到規定的極限壓應變，使受拉的鋼筋屈服。適筋梁及超筋梁的界限破壞狀態是指碳纖維的應變沒有超過允許極限應變0.01。首先使受拉的鋼筋先于受壓區的混凝土壓碎被屈服,從而使其具有一定的破壞征兆。在進行抗剪加固過程中，要將碳纖維布剪成U形箍,使其與混凝土的梁體緊密粘貼在一起。將碳纖維布裁剪成U形箍的主要目的是利用其可以保證合理剪力流的形成,同時還可以使受力更加的合理。除此之外在U形箍的上端再進行碳纖維布壓條的粘貼，只需粘貼1條即可以使每個豎向粘貼的碳纖維布構成一個整體，使其受到的力更加的均勻，尤其可以與承受彎剪段的豎向剪力協同起來。

圖3 框架梁加固圖

3 結語

計算結果顯示，施工過程后該建筑物的抗側剛度、自振周期和墻柱軸壓比以及剪重比等都發生了明顯的變化，目前，該工程已經完成施工并且通過了有關部門的驗收，經過一段時間的觀察與檢測，沒有發現該工程的結構有出現異常現象，說明本次的加固處理的效果比較明顯，使用的施工方法合理、可靠。