混凝土结构维护及加固的要点运用分析

摘要:本文结合工程实例分析介绍了混凝土结构的保养、裂缝修补、结构加固技术应用。

关键词:混凝土结构；维护；加固；应用

0 引言

本文介绍混凝土结构的保养、裂缝的修补、结构的加固等技术。以及混凝土结构加固技术在某工程的应用。

1 钢筋混凝土构件的修理、保养

(1)对于钢筋混凝土构件出现的收缩裂缝，可采取素水泥浆封闭裂缝的措施；

(2)对于处于干湿交替、混凝土易碳化的环境下的钢筋混凝土构件，可加做水泥砂浆抹灰层；对于原已有抹灰层的构件，如果抹灰层脱落，就应及时修补。因为二氧化碳渗入混凝土主要是以气体方式进入，因此在混凝土构件表面加抹灰层就等于增加一道抵抗二氧化碳气体渗透的屏障，从而能明显地延缓混凝土的碳化。抹灰层越致密，防水性能越好，延缓混凝士碳化的效果就越好；

(3)对于像酸洗车间等存在腐蚀性气体影响的工业厂房，厂房内的钢筋混凝土板、粱、柱构件表面应涂刷耐腐蚀涂料，如过氯乙烯漆、沥青漆、环氧漆等，并定期检查保养。

2 钢筋混凝土构件沿筋裂缝的修补钢筋混凝土构件一旦产生微细沿筋裂缝，应及时治理维修，采取以下相应措施。

(1)对于缝宽δ≤0．2mm 的微细沿筋裂缝，可采用聚合物水泥浆涂刷于裂缝表面，涂覆宽度为20～30mm；

(2)对于0．2mm

(3)当缝宽δ>2mm或出现因钢筋锈胀而造成混凝土保护层剥落的状况，则应剔除已碳化的混凝土保护层。清除钢筋锈皮，然后浇灌新混凝土，强度等级应比旧混凝土提高一级，必须确保钢筋被新的及未碳化的混凝土包裹，如图1(2)所示。为使新旧混凝土有良好的粘结，应在清凿后的旧混凝土及钢筋表面刷一道水泥浆。

图1 构件沿筋裂缝的修补

在对沿筋裂缝的修补过程中应注意两点：① 当受力主筋因锈蚀而断面损失大于6％时，应进行承载力验算，以确定是否需要对主筋补强；② 在清除已碳化的混凝土保护层时，应周密考虑构件的承载情况，必要时对构件作好支顶、卸载，以确保施工安全和结构安全。

3 钢筋混凝土构件的加固

3．1 裂缝的修补

裂缝的修补工作应待裂缝的开展基本稳定，不再进一步扩展后进行，其修补可采取以下方法：① 当裂缝宽度小于0．3mm时，如果裂缝浅而细且条数很多，宜用环氧树脂浆液或水泥浆液进行表面封闭，裂缝细而深，宜用甲基丙烯酸酯类浆液或低粘度环氧树脂浆液灌缝；②当裂缝宽度大于或等于0．3mm 时，宜用环氧树脂浆液灌缝；③当裂缝宽度大于1．0mm时，可用微膨胀水泥浆液修补。修补前，应在裂缝表面涂刷一层水泥浆界面剂。

3．2 构件的加固

加大截面加固法。即采取增大混凝土构件的截面面积， 以提高其承载能力和满足正常使用的一种加固方法，广泛用于钢筋混凝土板、梁、柱构件的加固。图2为钢筋混凝土梁的加大截面加固示意图，采用加大截面加固钢筋混凝土构件时，必须按照《混凝土结构设计规范》的基本规定并考虑新混凝土与原结构构件协同工作，对加固构件承载力进行计算并满足构造要求。当用混凝土围套进行加固时，应设置封闭箍筋；当用单侧或双侧加固时，应设置U形箍筋，见图3。

加固施工时，在受力钢筋施焊前廊采取卸荷或支顶措施，将原构件表面凿毛或打成深度不小于6mm间距不大于200mm的沟椭，并将原有混凝土表面冲洗十净，浇注混凝土前刷水泥浆等界面剂，以利新旧混凝土的粘结。

外包钢加固法。即住混凝土构件四周包以型钢的加固方法，

适用于不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度提高承载力的混凝土构件的加固。钢筋混凝土梁柱外包型钢加固，当以乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘结时，称为湿式外包钢加固，其承载力应按照《混凝土结构设计规范》的规定进行计算：铲筋混凝土柱采用外包型钢加固，当型钢与原柱间无任何连绝，或虽填塞有水泥砂浆仍不能确保结合面剪力有效传递时，称为干式外包钢加固，其外包钢构架各杆件的承载力应按《钢结构设计规范》的规定进行计算，干式外包钢加固柱的总承载力为钢构架承载力与原混凝土柱承载力之和，采用外包钢加固时，应同时满足构造规定。

(3)预应力加固法。即采用外加预应力的钢拉杆(分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种)或撑杆，对混凝土结构进行加固的方法。采用预应力拉杆加固时，其预加应力的施工方法宜根据工程条件和需加预应力的大小选定。预应力较大时宜用机张法或电热法；预应力较小(在15kN 以下)，则宜用横向张拉法。图4为预应力下撑式拉杆对梁加固示意图，其构造是通过设置在梁两端的钢板托套锚固预应力拉杆，用设在梁底跨中的拉紧螺栓(直径不小于16mm)沿横向张紧钢拉杆建立预应力。对于预应力撑杆对钢筋混凝土柱的加固,预应力撑杆所用角钢的截面不应小于50mm×5Omm×5mm，缀板厚度不得小于6mm，宽度不得小于80mm，拉紧螺栓的直径不小于16mm，施工时通过拧紧在弯折处的拉紧螺栓(即横向张拉)建立预应力。

(4)改变结构传力途径加固法。主要有增设支点法，该法是以减小结构的计算跨度和变形，提高其承载力的加固方法。按支撑结构的受力性能分为刚性支点和弹性支点两种。刚性支点法是通过支撑构件的轴心受力将荷载直接传给基础或其他承重结构的一种加固方法(图5)。弹性支点是以支撑结构的受弯或桁架作用来间接传递荷载的一种加固方法。

l一被加固构件；2一支柱、支撑结构；3一支点处的包套

(5)粘钢加固法。粘钢加固用是用粘结剂(建筑结构胶)将钢板粘贴到构件需要加固的部位，以提高混凝土构件承载力的一种加固方法。粘钢加固的设计计算可按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》规定进行。图6 表示受弯构件正截面受拉区加固，图7表示构件斜截面受剪承载力不足的加固。

粘钢加固法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件，其混凝土强度等级不应低于CI5。该加固法以环境温度不超过60℃ ，相对湿度不大于70％及无化学腐蚀的使用条件为限。加固用钢板以3号钢或16号锰钢为宜，其厚度以2～6mm为宜。粘结钢板所用的粘结剂为JGN胶。其施工流程为：被粘混凝土和钢板表面处理――对固构件卸荷，同时配制粘结剂――在混凝土表面和钢板表面涂胶――粘贴――用支撑固定或用夹具加压――固化――卸支撑、检验――水泥砂浆保护。

(6)碳纤维布加固法。碳纤维布加固是用粘贴树脂将碳纤维布粘贴到混凝土构件的相关部位，以提高混凝土构件承载力的一种加固方法。结构加固用的粘贴树脂通常选用环氧基类。该类树脂的力学性能指标可满足使用要求，耐久性好，长期受力性能优良，易于施工。其施工流程为：混凝土构件表面处理(清洗、打磨、修补)一涂敷基底树脂并用腻子找平构件表面――涂树脂――铺贴碳纤维布――涂表面树脂层。

4 工程实例

4．1 工程概况

某住宅楼于1993年10月设计，1996年1月竣工。该建筑呈矩形，总长度为67．4m，其总宽度为14．60m，层数9层，层高：1―7层为2．8m，8层为3．2m，9层为3．0m，房屋总高度26．1m，总建筑面积约7000m2异形柱框架结构，砼设计强度等级：基础为C20，柱：1层为C35，2～4层为C30，5～9层为C20，梁板均为C20。

4．2主要问题

因住户在装修中发现存在楼板开裂及楼板厚度偏薄等问题，受我公司委托，相关部门进行检测，通过对混凝土强度的超声回弹综合法试验、芯样强度试验，以及用钢筋探测仪对钢筋的实测，发现主要问题有：因施工质量低劣，楼板厚度不满足设计要求，部分梁柱砼标号不满足设计要求，部分楼板露筋、钢筋锈蚀。

4．3 加固方案选择与设计

根据检测报告，针对结构损坏程度的不同，以尽量减少对原结构的变更、缩短加固时间、减少加固费用为原则，由原设计院对该建筑重新进行结构计算。根据计算结果及多种加固方法的比较(见表1)，对该建筑不满足设计要求的梁、柱、板等构件均进行加固处理。

表1 加固方法优缺点比较

(1)框架异形柱的加固：为了增加柱子刚度提高性子轴压比，采用湿式外包钢法进行加固，对轴压比满足规范要求仪抗弯强度不足的住子采用粘钢板法进行加固；

(2)框架梁加固：对于实际配筋与应配钢筋相差较小的构件，采用粘钢加固法进行加固；对个别实际配筋较小的梁，因计算所需钢板厚度大于6mm，不满足《混凝土结构加固技术规程》(CECS25：90)“钢板厚度应为2～6mm”的规定，根据计算分别采用碳纤维加固处理及加大截面加固法处理；

(3)楼板的加固：楼板问题多产生于板厚度不足，故对地面未装修的房间，采用板上加40mm厚C20细石砼内配φ6@200钢筋网解决板的强度、裂缝问题，对于地面已装修的房间，采用板底粘钢板法进行加固；

(4)对于计算结果满足要求，但出现裂缝的构件，因裂缝宽度多数在0．5mm左右，则用环氧树脂灌缝处理；

(5)对于计算结果满足要求，但有露筋、钢筋锈蚀现象的构件，先除锈，然后浇灌比旧混凝土高一强度等级的新混凝土。

本方案经有关专家论证通过，并委托了专业公司进行加固施工，对加固后的结构重新检测，最终确保了本方案的顺利完成，混凝土强度均达到设计要求。

5 结论

混凝土结构应用于工业与民用建筑已有逾百年的历史，构设计理论已日趋成熟。然而随着建筑使用年限越来越长、施工质量原因、各种外界环境的影响，混凝土结构因而出现各种问题，通过正确采用混凝土的保养、裂缝的修补、结构的加固等技术措施。可延长建筑物的使用寿命，高混凝土结构的耐久度，保证人们的生命及财产安全。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。