混凝土结构工程加固施工方法
时间：2022-04-12 04:41:50
混凝土构筑物因出现功能性改变，如扩建、增加荷载等，或在出现质量问题，如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等，都需要进行加固。其加固施工及加固方案的制定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据建筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。？
优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。
一、混凝土外包钢施工
在混凝土柱四周包以型钢进行加固，这样既不增大混凝土截面尺寸，又大幅度地提高混凝土柱的承载力。具体方法又分干法作业与湿作业法两种形式：干式加固法是将型钢（一般是角钢）直接外包于需要加固的混凝土柱四周，型钢与混凝土之间无连接，由于和混凝土没有形成一个整体，所以不能确保结合面传递剪力。湿式加固法一是用环氧树脂化学灌浆等材料，将角钢粘贴在混凝土柱上，二是角钢与混凝土之间留一定间距，中间浇筑混凝土，达到外包钢材与混凝土相结合。两种作业方法相比较，干式作业法施工更为简单，价格低，施工时间短，但其承载力提高不如湿式作业法好。在方案选择时，应根据加固要求和原构件情况，合理挑选适当的方案进行加固。本方案采用改性环氧树脂化学灌浆法。
1 操作工艺
混凝土凿除 混凝土打磨 混凝土钻孔 钢板下料 钢材清洗
钢板打磨 金属粘结内胀螺栓的安装 钢板安装落位 钢板焊接 钢材周边及螺栓周边密封 灌注结构胶 抹灰
2 施工要点
1）构件表面处理
为增强结合能力，湿式加固法凿去结合层风化酥松层、碳化锈裂层及严重油污层，直至完全露出坚实基层（平式外包钢可免去此道工序）。在此基础上用金刚磨片将混凝土柱四角根据所粘角钢（L100×100×8）的边长打磨足够的宽度，粘扁钢（-40×4）的部位亦根据扁钢宽度打磨。打磨直至露出砂石新面层，四角磨出小圆角，并用钢丝刷刷毛，用高压无油空气将表面灰尘吹净。
2）材料准备
钢板进场后，按混凝土构件的实际尺寸，并根据焊缝设计要求预留焊缝宽度、切割余量、焊接收缩量，放样下料。切割后断口边缘熔瘤，飞溅物应清除，机械剪切面不得有裂纹及缺楞。用丙酮洗涤1～2道。洗涤完毕后，即时采用机械打磨。打磨纹路应与钢材受力方向相垂直，且打磨面不得遗漏。打磨完毕，再次用丙酮将打磨面清洗一道。钢板堆放时，打磨面必须朝下，并放置在通气干燥之处。
3） 金属粘结内胀螺栓的安装
砼钻孔的直径比内胀螺栓套管的直径大1～2mm，孔深比螺栓埋深大10～20mm。将内胀螺栓套管扩大后，轻轻打入混凝土预留孔内，先缓慢的扩大螺栓端部，然后加力扩大紧固。
4） 钢板安装落位
按钻孔位置在钢板上钻孔或割孔。用内胀螺栓将钢材紧固于混凝土构件表面，在紧固螺栓的同时，要采用锤打、卡压等办法，使钢材与混凝土表面间隙尽量减小，一般应小于2～4mm。缀板应紧贴在砼表面，并与角钢平焊连接。焊好后，采用环氧胶泥将型钢周围封闭，并留出排气孔。梁柱接头单片钢板延伸处，采用M12@200锚固。
5） 钢板焊接
通过现场试焊，确定合适的焊接工艺，焊接电流，焊条直径。注意起焊的填满和长弧时防弧坑咬肉。立焊时，焊接电流比平焊电流小10～15%（相同条件状况下），尽量采用短弧焊接，弧长一般为2～4mm。收弧时，要采用弧法将弧坑填满，把电弧移至溶池中再停弧。仰焊时，要注意焊条与焊接方向成70～80度，并宜用小电流短弧焊接。
6） 钢材周边及螺栓周边密封
根据环境气温，现场试调“速凝耐压密封胶”。密封前预埋入注胶口及排气口。慢速挤压封边，将密封胶满铺一层（厚度为5～10mm）。密封后的钢材不得锤击、振动或焊接。
7） 灌注结构胶
注胶前由专人先进行现场试配。配制好的结构胶由专人灌注，应在1～2小时内使用完毕；必须采用“低压低速注胶法”，或尽量应用“多孔缓流注胶法”、“吊浆法”缓慢的将结构胶注入钢与混凝土间隙内，提高密实性及浸润性。垂直方向灌注结构胶（如墙、柱），应由下而上，逐步注胶。水平方向灌注结构胶（如梁、板），应从中部向两侧逐步深入注胶，排尽空气后应再注胶直至排气管内胶升至50mm以上，用以补偿浸润和提高密实性。边注浆边用小铁锤或钢板，轻轻敲击，促使胶流动和检查密实情况。灌注结构胶后，12h内，由专人检查密封情况，出现“漏胶”立即密封，直至结构胶固化或不能渗透流出来为止。注胶后，3d内不得振动钢材。
二、柱加大截面加固法
由于该方法加大了原柱的混凝土截面及配筋量，不仅可以提高柱子的承载力，还可降低柱子的长细比，提高柱子的刚度。但加大的截面影响房屋外观和空间尺寸。加大截面加固钢筋混凝土柱，一般可根据原构件和荷载作用下的内力情况，在被加固柱一侧、双侧或四周采用增大混凝土截面、增加配筋进行加固。本工程设计采用三（四）面增加截面和钢筋量。外包的混凝土采用支模浇捣。
1.钢筋混凝土围套厚度为100mm，地下室外墙柱新加纵向钢筋为7Φ18，其余为13Φ22。箍筋φ8@100/200。根据设计要求：新加部分设置U型箍筋，-0.05以上箍筋与原箍筋焊接，双面焊接（5d）。
2.地下室附墙柱采用U型箍筋，并与内胀螺栓双面焊接（5d）。两侧内胀螺栓部位各增加一根Ф16钢筋，箍筋亦与之焊接。
3.新加纵筋与楼面相交处，一般不宜在楼面处截断锚固，应穿过楼板锚固。与基础相交处，应钻孔入基础，锚固长度应满足钢筋锚固要求。上节点及中节点，在梁高的范围内，附加M8@300膨胀螺栓与柱锚固，并在楼层梁上下平面于柱各设一道加强钢筋箍；下节点，从室内地坪至基顶，加作50～100mm厚钢筋混凝土围套锚固。
4.应将原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛或打成沟槽，沟槽深度不宜小于6L，间距不宜大于箍筋间距，被包混凝土棱角应打掉，同时应除去浮渣、尘土。
5.原有混凝土表面应冲洗干净，浇筑混凝土前，原混凝土表面应用水泥浆进行处理。
6.为提高结合面的黏结性能，保证新旧两部分混凝土能整体工作，共同受力，要求加固混凝土收缩性小。本工程在混凝土中加入12%的HEA膨胀剂以减少后浇混凝土的收缩。
7.由于在后浇混凝土仅为100mm厚，并且在该范围内配有大量的钢筋。加固混凝土设计强度为C30，为保证混凝土的浇筑质量，混凝土的坍落度不能太小，水灰比不能太大，因此在混凝土中按水泥用量的1%掺入高效减水剂，以保证混凝土的强度和坍落度。
8.为保证混凝土的质量，施工过程中应加强振捣。浇筑时不可一次下料过多，在下料500mm高度后应停止下料，待振捣密实后方可再次下料。由于加固部分截面较小，且柱子较高，为防止出现断柱现象，在下料时，应用铁锤轻敲模板外壁，以使混凝土在中间不被隔断，并且以此方法检查已浇筑混凝土部分是否饱满。振捣时以小直径插入式振捣棒振捣为主，同时模外也用外振动器振捣。
9.因后浇混凝土比较薄，其背面就是原有混凝土面，在养护的过程中要保证混凝土对水分的需求，现场要定时洒水，保证其表面长期保持湿润状态。养护期不得小于14天。
10.按规范要求留置混凝土试块，同条件养护达到600℃・d、标准养护28天，试块试压。按普通混凝土的质量评定标准和规定进行评定。
三、钢筋混凝土梁加大截面加固法
梁采用加高截面的加固方法，只要采用必要的构造措施和施工工艺，就能确保新、旧混凝土整体工作，整体工作承载力大于单体的叠加。为了确保新、旧混凝土整体工作，必须做到：
1.将原构件与新混凝土粘结部位的表面凿毛。梁表面不平整度大于6mm，并在原构件的浇筑面上每隔一定距离凿槽，以使新混凝土形成剪力键。
2.将原构件浇筑面凿毛、冲洗干净，并用纯水泥浆浇两道后用C30细石混凝土浇筑。
3.新增混凝土厚度为60mm。
4.石子宜用坚硬的卵石或碎石，其最大粒径不宜大于20mm。本工程采用C30细石混凝土。
5.加固梁的纵向受力钢筋设计采用螺纹钢Φ20、Φ22、Φ25。U型箍筋采用φ8@200，与原箍筋双面焊接（5d）、单面（10d）。
6.后加的受力钢筋与原构件的受力钢筋的净距不应小于20mm，当新加钢筋与原受力钢筋相距比较靠近时，可通过焊接短筋进行连接；当相距较远时，可采用弯起钢筋进行焊接连接，箍筋采用U型箍筋，并按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）对箍筋的构造要求进行设置。
① 加固的受力钢筋与原构件采用短筋焊接时，短筋的直径为Φ20@500（≤500），L=150mm（≥5d）。
② 新加梁钢筋按图纸施工，经图纸会审，钢筋两端无须锚入柱内。一般梁中新加受力钢筋，根据该筋在锚固区的受力情况和构造特征，分别采用穿孔螺栓连接、化学植筋等锚固方法。
7.施工要求：
1） 应将原构件混凝土存在的缺陷清理至密实的部位，并将表面凿毛或打成沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不宜大于箍筋间距，被包混凝土棱角应打掉，同时应除去浮渣、尘土。
2） 原有混凝土表面应冲洗干净，浇筑混凝土前，原混凝土表面刷两道纯水泥浆。
3） 对原有和新设钢筋应进行除锈处理；如在受力钢筋上施焊，则施焊前应采取卸载或支撑措施，并应逐根分区分段分层进行焊接，以减少焊接热影响区对钢筋的影响。
4） 对跨度大的梁，在打凿前进行支撑。
5） 模板搭设、钢筋安置和新混凝土的浇筑和养护，应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的要求。
工程加固的目的就是要通过加固施工达到修复、补强、提高承载力、增强使用功能、满足使用要求，因此，选择加固方案要以提高加固工程质量为根本目的。对于不同的加固方案也有不同的施工方法和质量评定标准。根据《混凝土结构加固技术规范》（CE-CS25：90）中几种典型的加固方法，依照施工经验，不同的加固方法在施工时应重点做到：？
1）混凝土构件外部粘钢加固法？？此法施工较为简单，但首先需要着重注意混凝土和钢板的表面处理，对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用水冲洗，再对粘合面进行打磨，除去2～3L厚表层，露出新面和平整，将粉尘清除干净；对于混凝土表面较好的，则可直接对粘合面进行打磨，去掉1～2L厚表层，使之平整，清去粉尘，再用丙酮擦拭表面即可；钢板表面处理应根据其锈蚀情况，可用喷砂、砂布、砂轮机打磨，使钢板出现金属光泽，打磨纹路尽量与受力方向垂直，然后用丙酮擦试干净。其次要注意对胶粘剂的选择，目前国内市场建筑结构胶粘剂鱼龙混杂，对胶粘剂的选择一定要慎重。第三要注意在配胶、粘贴过程中的细节，胶粘剂要严格按照说明书要求的比例配制，尤其是要掌握好固化剂的用量，搅拌要均匀，同时在粘贴时要保证粘贴面的饱满、密实。最后要注意在固化阶段不能对钢板有任何扰动。
2）加大截面法 新浇混凝土的最小的厚度，加固板时不应小于40L，加固梁柱时不应小于60L，用喷射混凝土时不应小于50L。石子宜用坚硬耐久或碎石，其最大粒径不宜大于20L。加固板的受力钢筋直径宜用6～8L，加固梁柱的纵向受力钢筋宜用带肋钢筋，钢筋最小直径对于梁不宜小于12L，对于柱不宜小于14L，最大直径不宜大于25L，封闭式箍筋直径不宜小于8L，U型箍直径宜与原有箍筋直径相同。
原构件结合面基层应坚实，表面应粗糙、清洁，新浇混凝土收缩应小，粘结性能应好，尽量采用喷射混凝土。
五、实施效果
根据此方案，顺利完成了鑫财大厦结构加固的施工，节约了工期，保证了工程质量和安全，满足设计要求和效果，积累了施工经验，同时也为类似结构加固改造的施工提供了一定的借鉴作用。
六、结束语
一般来说，加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等，随着科学技术的不断进步，应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法，如化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法应运而生，并开始广泛应用于各类加固工程中。每种加固方法各有其特点及适应范围，只要行之有效，技术成熟，既满足加固要求，又经济实用，均可采用。具体哪个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点，应根据需要加固的构件情况，综合确定加固方法。？
