浅议建筑物结构的加固与改造

摘要:喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定配合比的水泥、砂、石子及外加剂等拌和料,通过喷头喷射到受喷面上,在较短时间内凝结硬化而成型的混凝土,达到补强加固的目的。这种加固方法具有施工方便,施工速度快,不需要模板,施工成本低等特点。介绍了混凝土建筑物加固改造中目前常用的施工技术,为新、旧建筑物的加固改造提供了可供选择的几种施工方法。

Abstract: Shotcrete is a method with the spray machine through the use of compressed air or other power and a certain mix of cement,sand,gravel and additives such as mixing materials,sprays to be sprayed through the nozzle surface,hardens in a relatively short period of time and forms the shape of the concrete to achieve the purpose of reinforcement. This strengthening method has the features of convenient for construction,high construction speed,no template,low cost. The construction technology in the reinforcement of concrete structures is introduced which provides several alternative construction methods for new and old buildings retrofitting.

关键词:建筑物加固改造;植筋;碳纤维;喷射混凝土;裂缝

Key words: building retrofitting;anchorage;carbon fiber;sprayed concrete;crack

中图分类号:TU31 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0094-01

1植筋

植筋,即钢筋的后生根技术。作为钢筋锚固用的化学材料,现在市场上通用的均为结构胶,以取代纯环氧树脂或水泥砂浆。结构胶作用机理较为复杂,在此可简化理解是由钢筋与胶、胶与混凝土之间的粘结力共同作用产生的锚固力,来完成整体(钢筋与混凝土)受力的目的。锚固力包含:胶与钢筋表面的粘结力、胶与混凝土界面的粘结力、胶体自身胶结力、各介质之间的摩阻力等。

通过对锚固钢筋抗拉力值的检测,其主要破坏形式有以下三种:①钢筋破坏:在锚固深度大于或等于建议锚固深度时,锚固胶及锚固质量为合格;②胶体破坏:表现形式为钢筋与胶体脱离、胶体与基材脱离,多发生于锚固深度小于建议锚固深度,且后者多发生于前者;③基材破坏:在不同锚固深度下均可发生,与基材强度有直接关系。从破坏形式可判定材料整体性能及施工质量是否合格。

2粘碳纤维复合材料、粘钢加固

当结构的抗弯、抗剪承载力不够或建筑抗震达不到要求时,引起原因有:设计失误、施工错误、混凝土强度过低等,都可以采用在混凝土结构外面粘贴碳纤维布(板)或钢筋的方法进行补强。粘钢板的施工工法已被业内广为熟悉,在《混凝土结构技术加固规范》中已有明确阐述。

碳纤维片材、板材在我国研究和应用是近几年开始发展起来的,但发展非常迅速,工程应用范围不断扩大。这种高科技的符合材料也越来越被更多的业内人士认同。目前国内碳纤维加固使用的碳纤维布大部分是国外进口产品,其性价比较好。上述两种材料使用的胶粘剂一般是国产产品,性能与国外同类产品基本相同,但价格便宜得多。碳纤维片材对混凝土的加固原理与粘钢板相同。但其独有的特殊性能是钢板无法取代的,诸如:质量轻、施工便捷、不增加构件截面积、强度高、耐腐防锈等。

3喷射混凝土扩大混凝土截面

建筑物加固也经常使用加大原有结构截面积的方法来提高结构的承载力。其优点是结构的钢性提高较多且施工成本较低,缺点是增大了原结构的体积和重量,施工比较烦琐。增大截面的混凝土层通常较薄,采用一般的混凝土施工方法很难做到混凝土自身密实,也很难达到和原由混凝土面结合牢固,因此经常使用喷射混凝土的方法。二十世纪七十年代,我国首先在煤炭系统应用喷射混凝土方法用于地下工程中。随着技术日臻成熟,该方法在地面建筑物加固、建筑基坑和岩石边坡护坡等工程中得到广泛应用,满足了工程的需要。喷射混凝土具有以下特点:建筑物加固时,常采用在结构(梁、柱、板、墙)表面增加一层钢筋混凝土扩大原有结构的截面积来提高承载力。由于喷射混凝土粘结性强,有较高的强度,故与原有结构面粘结牢固,达到共同承载的目的。从喷射方式划分施工可以分为两种:①干式喷射混凝土:在该系统中,混凝土在现场进行干拌合,然后将混合料送入转子喷射机,再由高速运动的压风将混合料沿软管输送,当到达喷射时再加入水。要求正确地掌握加水量,这在很大程度上取决于喷射手的经验。为了获得一定的喷射厚度,并增强“锤击效应”,该法需要在混凝土中加一定数量的骨料,因此,回弹量会达到30%。②湿式喷射混凝土:在湿式喷射混凝土施工中,混凝土是在搅拌站进行拌合,然后将混合料送入湿式喷射机,再由湿式喷射机沿软管输送混凝土料,当到达喷咀时压风将混合料喷射到结构面。

4混凝土裂缝压力注胶修补

工业与民用建筑主体出现裂缝是非常普遍的。裂缝产生的原因也是相当复杂的。近年来,随着商品混凝土的广泛使用,混凝土中的一些添加成分也是引起裂缝的直接原因。裂缝是混凝土结构可能进一步破坏的第一个信号,如果不及时进行修补,随着时间的进行可能会造成结构的严重破坏,影响到正常使用。修补可以有表面修补和内部修补两种工法,表面修补可以采用粘结碳纤维布的方法。

常用结构内部的修补方法是:采用压力注射的方法将低粘度的高分子结构胶注入结构的裂缝中,结构胶固化后将混凝土裂缝粘好,即可恢复混凝土的整体性又封闭了裂缝防止水及有害气体对结构内部的侵蚀。所使用的灌缝结构胶流动性好,不收缩,抗压、抗弯强度高,和混凝土有良好的粘结性,固化时间较长,可以通过注射器压注充满混凝土内部。此种方法常用于修复0.2~2mm混凝土的裂缝。

裂缝修补施工近年来使用的多为专用灌注胶,配合封缝胶一起使用。专用灌注胶具有粘度低、粘结力大、无收缩等特点,可灌注时间加长至1~2小时。采用低压注射法灌注施工比较简单,不需要大型设备很适合在正在使用的建筑物改造加固中应用。现在市面上还推出一种专用灌注工具,具有体积小,施工便捷,成本低廉等优点。前几年在裂缝灌注施工中,多使用纯环氧树脂或自行调配过的环氧树脂浆液。由于不能对化学原材料的质量进行有效控制,通常使得所用胶体稀稠不一,赞成灌浆结果不够理想。注胶处理过裂缝混凝土,可采用压力注水来检测密封性,必要时可做切块送检。必须指出的是,这种裂缝注胶工法,所适用的对象是混凝土结构或具备一定强度的基材,而不适用于砖砌体结构。

5结束语

由于篇幅有限,现仅对结构加固常用的几种方法进行简单的介绍。另外在结构改造时经常要拆除混凝土的某些部分,也可使用无振动的静态切割的方法。此外体外预应力法及隔震、消震法也是工程中经常用到的施工方法,这些方法均属加固改造的常用方法。

参考文献:

[1]周新钢,司伟建,等.钢筋混凝土植筋锚固构件受低周反复荷载作用的恢复力特性[J].建筑结构,2002(8).