加固技術在混凝土結構處理中的應用

徐慶和

（河南省鄭州新區建設投資有限公司，鄭州450046）

1 引言

目前，混凝土結構仍然是應用最為廣泛的建筑結構形式。但許多現有建筑的結構與功能已不能滿足人們的需求，面臨著修復、改造與加固。一部分建筑或是因為建筑質量不佳，或是需要進行加層改造，或是改變了原有建筑的用途，均需進行加固補強處理。此外，由于現有抗震規范的更新，使部分混凝土結構也需進行抗震加固[1～3]。隨著我國經濟的不斷發展，建筑領域出現了很多更加先進，更加環保的建設方法，本文對其種類、特點研究使用范圍進行分析。

2 混凝土結構加固方法概述

2.1 混凝土結構加固基本原則

2.1.1 減少破壞原則

減少破壞原則即在混凝土結構加固過程中，應采取積極的措施，避免由于加固施工對原有建筑結構產生過大的破壞。在保證加固效果的前提下，盡量提高原有混凝土結構的完整性。

2.1.2 盡量分擔荷載原則

盡量分擔荷載原則即在混凝土結構加固過程中，應充分考慮原有結構的受力特性，利用原有建筑中的結構構件，最大限度地保留原有建筑結構構件的性能。這樣不僅會減少加固工作量，降低成本，同時也保證了加固效果。

2.1.3 全面校核原則

全面校核原則即在混凝土結構加固過程中，需先對原混凝土結構的穩固性進行全面的計算分析，并對加固后的建筑結構整體進行校核，保證加固后的建筑結構的安全性，使其滿足實際使用要求。

2.2 混凝土結構加固基本要求

混凝土結構加固基本要求包括：（1）充分掌握結構的受力特性。進行混凝土結構加固之前，應對原結構進行全面的檢測，通過計算充分掌握原結構的受力特性，再根據檢測結果，結合實際需要，進行混凝土結構加固設計，可最大限度地避免加固過程中出現失誤。（2）混凝土結構加固材料的要求。由于混凝土結構加固處理對加固材料要求較高，應在充分研究加固材料特性的基礎上，根據采用的加固方式對擬用混凝土結構加固材料進行優選。（3）混凝土結構的構造要求。進行混凝土結構加固時，不但要時刻關注相關構件承載力和安全性，還要充分考慮混凝土結構加固處理部分與原有結構結合的合理性及整體的協調性。所采用的加固方法應符合相關的力學原理，也應符合規范對有關構造措施的要求。

2.3 混凝土結構加固基本流程

混凝土結構加固的基本流程包括：（1）對既有混凝土結構進行檢測，依據國家規范對既有混凝土結構的承載力、抗震性能等進行現場檢測，根據檢測的參數和分析計算結果對混凝土結構進行評級；（2）依據檢測報告，結合工程現場實際、承載力需求以及抗震等級要求等，初步擬定加固技術和方法；（3）對初步擬定的加固技術和方法進行詳細的計算分析，并對加固方法進行優選，確定最終加固方法及施工方式；（4）現場施工。依據前期選定的加固方法和施工方式進行。同時對加固所用原材料的質量進行嚴格的審查，并加強施工過程的管理與監督，施工完成后及時進行驗收，使設計方案得到準確的實施，做到加固后確實滿足實際需求。

3 混凝土結構加固方法

3.1 直接加固法

直接加固法是對混凝土結構的節點或結構構件進行加固處理，主要有增大截面加固法、置換混凝土加固法、粘貼碳纖維復合材加固法、預應力碳纖維復合板加固法、粘貼鋼板加固法、外包型鋼加固法、預張緊鋼絲繩網片-聚合物砂漿層加固法等。

增大截面加固法：通過增大原構件的截面及配筋，進而提高構件的承載力，又稱外包混凝土加固法。該方法應用廣泛，技術成熟，造價較低，但現場施工量大，工期較長，會改變建筑外觀及實際使用空間。

置換混凝土加固法：將存在缺陷的混凝土置換為質量合格優質的混凝土，以達到加固的目的。優點是采用該方法不會改變原建筑的使用空間，但應對原結構或構件的承載力進行驗算，并在進行卸荷施工前采取有效的支頂措施，同時應對施工過程進行觀測控制。此外，對新舊混凝土的結合面也應采取有效措施，使其黏結性得到保障。

粘貼碳纖維復合材加固法：碳纖維復合材具有輕質高強、抗疲勞、耐腐蝕、易裁剪等特性，使粘貼碳纖維復合材加固法在實際工程中應用廣泛。優點是幾乎不增加構件尺寸，不影響原建筑的使用空間，且施工速度快，對建筑的正常使用影響小。預應力碳纖維復合板加固法適用于截面偏小或配筋不足的鋼筋混凝土受彎、受拉和大偏心受壓構件的加固。采用該方法加固的構件質量需基本完好。但是該方法對原構件的質量要求較高，當構件損傷嚴重時，不可采用此方法。

粘貼鋼板加固法：通過結構膠將薄鋼板粘貼于構件受力面，與構件共同受力，提高構件的抗彎、抗拉承載力。該方法的優點是施工快，幾乎不影響構件截面尺寸，不影響建筑使用空間。缺點是對結構膠的質量及現場粘貼施工工藝要求較高，對施工環境要求較高，不適于高溫高濕的環境。外包型鋼加固法，通常采用型鋼或鋼板包在原混凝土構件兩側、四角或表面等位置，并在原構件與型鋼或鋼板的間隙灌注高強砂漿或環氧樹脂漿料，從而提高原構件的整體承載力或抗震性能。該方法現場施工速度較快，對構件截面尺寸影響小，同時可顯著增強構件承載力或抗震性能。

預張緊鋼絲繩網片-聚合物砂漿層加固法：適用于鋼筋混凝土梁、柱、墻等構件的加固，且大多用于受彎構件的加固，該方法在實際工程中應用較少。

3.2 間接加固法

間接加固法是對混凝土結構總體布局進行加固，可分為體外預應力加固法、增設支點加固法等。體外預應力加固法，通過鋼拉桿、型鋼撐桿等對原結構施加預應力，優化原結構內力分布及應力水平，可使體外預應力部分與原結構共同受力，進而提高結構的整體承載力。該方法在大跨度結構加固中應用較多，可顯著提高承載力，但施工方法較復雜。增設支點加固法，通過增加支撐點的數量，降低結構的跨度，提高結構整體承載力。該方法適用于梁、板、桁架等結構的加固。但由于增設了支點，也影響了原建筑內部的使用空間。

3.3 混凝土結構加固的相關技術

混凝土結構加固相關的技術有植筋技術、錨栓技術、裂縫修補技術等。植筋技術是通過結構膠在混凝土結構中植入帶肋鋼筋、全螺紋螺桿的技術。錨栓技術通常用于外包鋼、纖維復合材料等加固材料與混凝土構件的附加錨固。裂縫修補技術，通常采用改性環氧樹脂類等修補膠液，通過表面封閉法、壓力注漿法等對原構件的裂縫進行修補。在混凝土結構加固中，應根據不同的加固方法，采取相應的加固技術給予輔助，提高加固效果。

4 結語

本文分析了混凝土結構加固基本原則及基本要求，總結了混凝土結構加固的基本流程，并從直接加固法、間接加固法及加固相關技術3方面，梳理了混凝土結構加固工程中不同加固方法的特點及其適用范圍，為類似混凝土結構加固設計方案的優選提供參考。