刍议钢筋混凝土结构之加固方法及预防措施

摘要：钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，特别是最近20年来，泵送商品混凝土获得广泛应用之后，混凝土均质性有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本文概述了钢筋混凝土结构加固方法和裂缝的预防措施。

关键词：钢筋混凝 结构加固 裂缝成因 预防措施

一、钢筋混凝土结构加固方法

当前,各种类型的钢筋混凝土结构,其构造是复杂多样的,在建筑工程中,钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题,通过工程实践及设计经验,本文将一些加固方法进行总结比较。

1.碳纤维加固法。近年来,碳纤维材料以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注,成为研究与应用的热点。工程实践和试验研究表明:采用碳纤维对钢筋混凝土柱进行抗震加固;可以有效约束混凝土的变形,增强耗能能力,从而使其承载能力及延性能力有很大的提高,可取得良好的抗震加固效果。碳纤维片材由于其强度高,弹性模量大,用于横向包裹钢筋混凝土柱时,可以有效提高柱的承载能力和延性性能,其作用机理体现在两个方面:一方面,碳纤维片材横向包裹,其作用类似受剪钢筋,协同钢筋承受剪力。由于碳纤维的抗拉强度远远大于钢筋的抗拉强度,相当于配筋率大大提高,使其抗剪承载力得以显著提高,斜裂缝出现以后构件的变形性能也得以明显改善;另一方面,横向包裹碳纤维,还会对其内部的混凝土起到有效的约束作用,当受压区混凝土达到峰值应力后,具横向膨胀变形急剧增大,碳纤维环向应变显著增大,环向约束力增大,这就使得混凝土应力―应变曲线的下降变得平缓,极限压应变得以提高,因而推迟了受压区混凝土的破坏过程,充分发挥了纵向钢筋的塑性变形性能,显著改善构件的延性。

2.粘钢加固法。用粘结剂(建筑结构胶)将钢板粘贴在已开裂构件需要加固的部位上,以提高结构承载力的一种方法。该方法的应用研究始于20世纪60年代。在国际上它是一种适用面较广的加固方法,不仅用于建筑,而且用于公路桥梁的加固补强。这项技术简称粘钢加固技术。与传统加固方法比较,它有以下特点:(1)工艺简便,只需对被加固构件的表面进行处理,用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体,使钢板和原构件很好地共同工作。(2)加固施工所需的场地、空间都不很大,且钢板粘贴在已开裂构件上一般2d即可受力使用,对生产和生活影响很小,特别适用于应急的加固工程。(3)粘钢加固所用的钢板厚度,一般为2mm~6mm,所以,加固后不影响结构外观,重量增加也不多。(4)加固效果比较明显。3.化学植筋技术。植筋技术是运用高强度的化学粘合剂,使钢筋、螺杆等与混凝土产生握力,从而达到预期效果。施工后产生高负荷承载力,不易产生移位、拔出,并且密实性能良好,无需做任何防水处理。由于其通过化学粘合固定不但对基材不会产生膨胀破坏,而且对结构有补强作用,施工简便迅速安全并符合环保要求,是建筑工程中钢筋混凝土结构变更,加固的最有效的方法。它可以应用在各类建筑结构增建、变更等预留钢筋锚定中,还可以用于横梁、柱头、楼板、剪力墙等加固预留钢筋锚定中,也可用于各类钢结构、机械设备等的螺杆锚定中。它主要的技术特点就是:(1)具有高的承载力(剪力、拉力)。(2)对固定的基材不产生膨胀力,适宜边距、间距小的部位。(3)施工简便,时间短。

4.注浆加固法。注浆加固法主要是针对钢筋混凝土结构物由于各种原因产生的各种裂缝,采用环氧树脂类粘合剂及密封剂灌浆加固修补,在不影响生产运营的情况下可以达到预期的强度,延长结构的使用寿命,施工快捷,加固效果安全可靠。它的特点是:(1)采用慢速,附压延续灌浆,可以确保树脂注入裂缝细微部位。(2)可以控制注入量,必要时可以补充灌浆料。(3)可根据裂缝大小,注入状况的需要,调整压力。(4)注入量和注入情形可以目视观察。这种技术主要应用范围:混凝土建筑物裂缝的修补,各种构筑物的修补以及桥梁、铁路的附属构件如桥墩、桥台、桥面、隧道等的修补。5.增大加固法。增大加固法是指在原受弯构件的上面或下面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋,以提高原构件承载力的方法,是工程中常用的一种加固方法。补浇的混凝土处在变拉区时,对补加的钢筋起到粘结和保护作用,当补浇层混凝土在受拉区时,增加了构件的有效高度,从而提高了构件的抗弯、抗剪承载力,并增加了构件的刚度,因此其加固效果也是很显著的。实际工程中,在受拉区补浇混凝土层的情况较多,原配筋率较低,其混凝土变压区高度较小,因此在受拉区补加纵向钢筋并浇混凝土是提高该梁抗弯承载力的有效方法。

二、裂缝的预防措施 预防混凝土裂缝的主要措施是通过对设计、施工、原材料等方面进行综合控制。包括：选择合理结构形式，加强构造配筋，减小水灰比、降低砂率，增加骨料粒径，选用适宜的外加剂和掺合料，采取保温保湿的养护措施等。这样把预防工作提前，有效防止裂缝的出现。

1、设计方面的控制措施(1)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。当无法回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋。(2)在结构设计中，应重视对于构造钢筋的配置，特别是对于现浇箱梁、楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。(3)控制混凝土板内管线的预埋，板内不应预埋水管。其他管线预埋宜与钢筋成斜交布置，应避免管线立体交叉，严禁多层管线交错叠放，必要时宜在管线集散处增设垂直于管线的钢丝网，增加双层双向抗裂构造配筋等加强措施。(4)对于大体积混凝土，可考虑采用60天龄期强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用混凝土掺合料。

2、原材料及配比的控制(1)水泥品种的选用和水泥用量的控制选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热，减少混凝土内外温差而出现裂缝的有效途径。比如选择矿渣硅酸盐、普通硅酸盐等低水化热水泥。(2)掺合料和外加剂粉煤灰具有减水、作用，能改善混凝土的粘聚性和流动性，减少水泥用量降低水化热，减少混凝土收缩。大量研究实践表明，在泵送混凝土中掺入适量高等级的粉煤灰能替代部分水泥。选用具有减水、增强和缓凝的外加剂，可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能。实践表明，采用高效减水剂能提高混凝土的泵送性能，降低用水量和水泥用量，降低水化热，减少温度裂缝。(3)骨料的选择增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配，减少骨料的孔隙率，可以减少胶结材料数量，降低水化热，提高混凝土的抗裂性能，以保证板面混凝土的整体性，防止裂缝出现。

(4)水灰比的控制由于商品混凝土生产厂家为便于混凝土的运输和泵送，往往会增大用水量，造成混凝土水灰比和坍落度过大，引起混凝土表面浮浆过厚，产生干缩裂缝和沉陷裂缝，因此严格控制混凝土的水灰比是解决混凝土裂缝最有效途径之一。3、施工过程工艺控制严格按配合比要求计量称重和控制搅拌时间，混凝土搅拌均匀，从而保证混凝土质量；严格控制混凝土坍落度，对商品混凝土应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度；同时控制混凝土车运输和停留时间，避免因运输、停留时间过长，减少水分损失；对较大跨度的桥梁箱梁和高层建筑板面混凝土施工时，混凝土泵出料口宜采用布料机施工作业，使作业面布料均匀，避免混凝土不均的离析现象；施工时应要求做到振捣密实，防止出现混凝土漏振和过振现象。保证混凝土密实，提高混凝土的抗裂性能。4、养护、保护早期养护。刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段，水化速度较快，须采取覆盖保湿措施防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。因此加强混凝土早期养护，尤其在7 d内始终保持混凝土湿润状态是防止裂缝出现的重要环节；成品保护。混凝土浇筑完后，待混凝土达到一定强度后方可允许在混凝土表面进行施工作业；严格控制拆模时间，待混凝土强度达到设计和规范要求后方可拆模，避免因拆模过早而产生裂缝。

参考文献：

【1】林文修,陈昌松.混凝土加固方法与技术[M].北京:中国建筑工业出版社.

【2】张海峰. 浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施[J]. 今日科苑, 2008,(04) .