混凝土強(qiáng)度不足時(shí)的處理措施

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1 引言

　　混凝土強(qiáng)度的不足將對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力、裂縫以及耐久性等諸多方面產(chǎn)生不利影響，應(yīng)根據(jù)其不足的程度，采取相應(yīng)的處理措施。選用的加固方法有3大類，直接加固法、間接加固法、綜合加固法。

　　2 直接加固法

　　直接加固法即通過(guò)各種途徑增加結(jié)構(gòu)抗力。加固前最好能在原結(jié)構(gòu)上卸載，經(jīng)加固后再恢復(fù)使用荷載，但在原結(jié)構(gòu)上往往很難實(shí)現(xiàn)。工程中，國(guó)內(nèi)、外直接加固技術(shù)主要有如下幾種，

　　2.1增大截面加固法

　　增大截面加固法即采取增大結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積，以提高其承載力和剛度，滿足正常使用的一種加固方法?？蓮V泛應(yīng)用于混凝土、磚混等結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、墻等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固。

　?。?）該方法優(yōu)點(diǎn)，

　?、?傳統(tǒng)加固方法，技術(shù)成熟，便于操作；

　?、?質(zhì)量好，可靠性強(qiáng)；

　?、?提高構(gòu)件抗力R及剛度的幅度大，尤其對(duì)柱的穩(wěn)定性提高較大。

　　（2）該方法缺點(diǎn)，

　　① 如果設(shè)計(jì)中未能從整體結(jié)構(gòu)角度上分析，僅僅為局部加大而加大，這樣會(huì)造成整體結(jié)構(gòu)其它部分形成薄弱層而發(fā)生重大破壞。

　?、?加大構(gòu)件截面，其質(zhì)量和剛度將發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)的固有頻率也隨之改變，很有可能進(jìn)入到地震或風(fēng)震的頻率中而產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

　?、?現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響。

　?、?對(duì)原有結(jié)構(gòu)的外形以及房屋使用空間上有一定的影響。

　　2.2外包鋼加固法

　　外包鋼加固法即在混凝土、砌體等構(gòu)件四周包以型鋼的加固方法（分干式、濕式兩種形式）。適用于使用上不允許增大構(gòu)件截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力和剛度的加固。此法主要適用于混凝土、磚混結(jié)構(gòu)中的柱以及梁、桁架弦桿和腹桿的加固。這種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，現(xiàn)場(chǎng)工作量少，工期短，受力可靠，對(duì)建筑物外觀和凈空影響??；缺點(diǎn)是用鋼量較大，加固維修費(fèi)用較高。當(dāng)采用化學(xué)灌漿外包鋼加固時(shí)，型鋼表面溫度不應(yīng)超過(guò)60℃；當(dāng)環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，必須采取可靠防護(hù)措施，以提高其耐久性。

　　2.3改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法

　　改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法是以減小結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度和改變傳力路徑、減少變形，提高其承載力的加固方法，適用于房屋凈空不受限制的較大跨度的結(jié)構(gòu)加固。

　　按支承的受力性能分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種，

　?。?）增設(shè)支點(diǎn)法

　　剛性支點(diǎn)法是通過(guò)支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其他承重構(gòu)件的一種加固方法。

　?。?）彈性支承法

　　是以增設(shè)支承結(jié)構(gòu)改變上部結(jié)構(gòu)受彎或桁架作用來(lái)間接傳遞荷載的一種加固方法。

　　2.4外加預(yù)應(yīng)力加固法

　　外加預(yù)應(yīng)力加固是采用外設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體進(jìn)行加固的方法。通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力拉桿（分水平拉桿，下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿）或撐桿受力，影響并改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，從而降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平，能較好地消除一般加固方法中普遍存在的應(yīng)力-應(yīng)變滯后現(xiàn)象的影響，后加部分和原有結(jié)構(gòu)能夠較好地共同工作，結(jié)構(gòu)承載力能夠得到較大的提高。預(yù)應(yīng)力加固法主要用于大跨度支撐結(jié)構(gòu)加固，以及采用一般方法無(wú)法加固或加固效果不理想的較高應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。

　　2.5粘鋼加固法

　　粘鋼加固法即在混凝土構(gòu)件外部粘貼鋼板，以提高其承載能力和滿足正常使用的一種加固方法。此法適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉及受壓構(gòu)件的加固。優(yōu)點(diǎn)是被加固構(gòu)件基本不受損傷，可以充分發(fā)揮原構(gòu)件的作用；加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形且不影響建筑功能；施工工藝簡(jiǎn)單，施工工期短。但該方法的耐久性較差，且要求環(huán)境溫度不大于60℃，相對(duì)濕度不大于70%，以及無(wú)化學(xué)腐蝕影響，否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

　　2.6粘貼纖維復(fù)合材料加固法

　　纖維復(fù)合材料是由基體材料（環(huán)氧樹脂）和增強(qiáng)材料（纖維）所組成復(fù)合材料。這種復(fù)合材料既可以保持原有材料的特性，又發(fā)揮組合后的新特性，它可以根據(jù)需要進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，從而最合理地達(dá)到使用要求的性能。工程中常見(jiàn)的纖維復(fù)合材料有，玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等。其中以碳纖維的抗拉強(qiáng)度和彈性模量最大，其價(jià)格較貴，碳纖維片材加固的構(gòu)件在較高溫度、濕度、化學(xué)腐蝕條件下能夠保持良好的工作性能。玻璃纖維極限抗拉強(qiáng)度較低，其彈性模量一般為1.7×104MPa，與混凝土的彈性模量2.55×104MPa（C20）較接近，若能保證粘貼牢固，玻璃纖維復(fù)合材料在加固過(guò)程中能保證與混凝土的變形一致。

　　纖維復(fù)合材料加固法可廣泛適用于梁、板、柱及墻體的加固。其操作簡(jiǎn)單，施工方便，加固效率高，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ募庸谭椒ā?/p>

　　3 間接加固法

　　間接加固法是通過(guò)各種途徑減少作用效應(yīng)，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)安全度。其主要方法有，

　　3.1改變用途法

　　將重負(fù)荷樓面改為輕負(fù)荷樓面。例如將樓面使用荷載4~8kN/m²，改為一般用房的2kN/m²，使用荷載降低至原有的0.5～0.25，結(jié)構(gòu)安全度大大提高。

　　3.2隔震法

　　利用隔震技術(shù)來(lái)阻止和減少地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，從而保證結(jié)構(gòu)的可靠度。如在高烈度大地震中，很難用提高結(jié)構(gòu)抗力R的方法抵御巨大的地震力作用。如果采取在上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間設(shè)置隔震層，當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定值，上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間將產(chǎn)生滑移，即地面運(yùn)動(dòng)不能或不能全部地傳遞至上部結(jié)構(gòu)，這樣就有效減少了上部結(jié)構(gòu)所受到的地震作用，從而確保了建筑物在強(qiáng)烈地震作用下的可靠性。

　　還可采用改變結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的方法以降低結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)，有如改變結(jié)構(gòu)剛度分布，達(dá)到間接加固的目的。

　　4 綜合加固法

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特征、傳力路徑、結(jié)構(gòu)狀況等具體條件綜合采用直接加固和間接加固的各種方法，稱為綜合加固法，是目前采用最多、效果和效益最好的方法。

　?。?）綜合加固法十分重視結(jié)構(gòu)檢測(cè)的具體手段、原理、方法和過(guò)程，不同的檢測(cè)手段對(duì)應(yīng)不同的適用條件和不同的精度。

　?。?）鑒定中首先必須查明被鑒定結(jié)構(gòu)的傳力路線，并尋求新的傳力路線，按照傳力路線的計(jì)算分析、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，采用相應(yīng)優(yōu)化的加固對(duì)策。

　　（3）為保證加固結(jié)構(gòu)受力體系中的承載力和變形或剛度協(xié)調(diào)，盡可能采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)、植筋技術(shù)、碳纖維粘貼加固技術(shù)、鋼板粘錨技術(shù)和加大截面外包加固技術(shù)等。這些技術(shù)均能夠有效地減少應(yīng)變滯后現(xiàn)象，保證新、舊結(jié)構(gòu)共同工作。

　?。?）在傳力路線轉(zhuǎn)移上，宜采用增、減構(gòu)件，或改變節(jié)點(diǎn)約束條件，改善自身結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，通過(guò)荷載轉(zhuǎn)移達(dá)到綜合加固的目的。

　?。?）利用結(jié)構(gòu)造型變化減緩風(fēng)荷載效應(yīng)，改善通風(fēng)、采光、地震，這樣既加固了結(jié)構(gòu)本身，又改善了使用功能。

　　5 受拉構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不足時(shí)的處理方法

　　混凝土強(qiáng)度不足對(duì)軸心受拉構(gòu)件的承載能力不產(chǎn)生影響，故無(wú)需對(duì)受拉構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，但從耐久性的角度出發(fā)，應(yīng)對(duì)開裂部分作表面密封修補(bǔ)處理。

　　6 受壓構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不足時(shí)的處理方法

　　一般的軸心受壓構(gòu)件承載能力隨著混凝土強(qiáng)度的不足幾乎成正比下降。若混凝土強(qiáng)度不足的幅度較小，以致受壓構(gòu)件的承載能力下降不超過(guò)5%，或者按實(shí)測(cè)強(qiáng)度等級(jí)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力復(fù)核仍能滿足設(shè)計(jì)使用要求，可以不作結(jié)構(gòu)加固處理。否則，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況和使用環(huán)境，進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理。主要采用增大截面法、外包鋼法、預(yù)應(yīng)力法、外粘鋼板法、外粘玻璃鋼法、碳纖維（CFRP）加固法等，共同的特點(diǎn)是，加固截面或構(gòu)件的應(yīng)變，滯后于原截面或構(gòu)件的應(yīng)變，形成二次受力。經(jīng)加固的結(jié)構(gòu)總體承載力不是原結(jié)構(gòu)抗力與加固部分的簡(jiǎn)單疊加，不同的加固方法有不同的理論與方法。

　　7 受彎構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不足時(shí)的處理方法

　　對(duì)于混凝土強(qiáng)度不足的受彎構(gòu)件，通?？筛鶕?jù)受彎構(gòu)件在變形和裂縫方面的表現(xiàn)、混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、配筋情況、混凝土強(qiáng)度不足的幅度（即前述的強(qiáng)度等級(jí)下降系數(shù)）及混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用的要求確定處理方案，

　　（1）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不足的幅度較小，構(gòu)件控制截面的抗彎、抗剪承載能力下降的幅度均在5%以內(nèi)時(shí)，可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理。

　?。?）按實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力和變形驗(yàn)算，若能滿足設(shè)計(jì)及使用要求時(shí)，除了進(jìn)行結(jié)構(gòu)裂縫密封修補(bǔ)處理外，可以不作結(jié)構(gòu)加固處理。

　?。?）若實(shí)測(cè)的混凝土強(qiáng)度等到級(jí)使得受彎構(gòu)件的承載能力不滿足上述1、2條的要求，則應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加固處理。常用的加固方法有，加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑法、粘貼片材材料（鋼板、碳纖維等）加固法等。

　　8 結(jié)束語(yǔ)

　?。?）混凝土強(qiáng)度不足時(shí)，框架柱構(gòu)件實(shí)際承載能力隨著混凝土強(qiáng)度的下降幾乎成正比地下降，表明實(shí)際工程中應(yīng)特別注意對(duì)柱構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不足問(wèn)題的檢查及處理。

　?。?）影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能的因素很多，以現(xiàn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，較為系統(tǒng)地分析了混凝土強(qiáng)度不足對(duì)不同類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力、截面裂縫寬度及結(jié)構(gòu)耐久性的影響。分析結(jié)果表明，混凝土強(qiáng)度不足會(huì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力產(chǎn)生不同的影響，其影響的大小順序?yàn)?，受壓?gòu)件截面承載能力→受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載能力→受彎構(gòu)件正截面抗剪承載能力→受拉構(gòu)件截面承載能力；同時(shí)，混凝土強(qiáng)度的不足也會(huì)使構(gòu)件截面裂縫寬度增大和構(gòu)件的耐久性降低。

　　因此，在混凝土澆搗施工的過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行混凝土施工質(zhì)量控制，確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；對(duì)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的已建結(jié)構(gòu)，應(yīng)及時(shí)根據(jù)不同的影響程度及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要程度采取相應(yīng)的處理方法，確保建筑物能夠滿足安全和正常的使用要求。

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