直接加固法修復(fù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例

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1. 前言

　　隨著現(xiàn)代化改造和維修加固蓬勃發(fā)展，加固這門新學(xué)科在我國發(fā)展異常迅速，在混凝土結(jié)構(gòu)加固、危舊房改造及工程事故處理等大量的工程實(shí)踐中，取得很大的成果?；炷两Y(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。本文采用加大截面加固法與碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)。

　　2. 碳纖維加固

　　碳纖維材料（CFRP）用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家，我國起步很晚，國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心引進(jìn)開發(fā)了此項(xiàng)目，強(qiáng)高效，適用面廣，質(zhì)量易保證，施工便捷，工效高，沒有濕作業(yè)，不需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少，耐腐蝕及耐久性能極佳。

　　3. 工程實(shí)例

　　加固方案湖州某服裝有限公司職工公寓樓工程，主體結(jié)構(gòu)（三層、四層）混凝土強(qiáng)度經(jīng)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站檢測(cè)中心檢測(cè)，未達(dá)到設(shè)計(jì)值，經(jīng)建筑設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)院對(duì)本工程進(jìn)行驗(yàn)算，確定需進(jìn)行加固處理。整體結(jié)構(gòu)加固的施工順序如圖所示，另外，二/三/四層D軸原240mm磚墻改為120mm磚墻。

　　3.1結(jié)構(gòu)加固方案選擇框架柱是受壓構(gòu)件，同時(shí)承受軸向力、彎矩和剪力作用。就破壞特性而言，它是由于鋼筋或混凝土的強(qiáng)度達(dá)到極限而破壞的，但若柱的軸壓比很大，當(dāng)荷載超過其臨界荷載后，構(gòu)件就會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞。主要采用化學(xué)植筋增大截面法加固柱與梁。增大截面加固法是采用增大構(gòu)件或建筑物的截面和配筋，以提高其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性來滿足構(gòu)件正常使用要求的一種加固形式。框架梁在主要承受彎矩的階段，有可能產(chǎn)生垂直裂縫，當(dāng)荷載增大后，框架梁可能沿垂直裂縫發(fā)生正截面受彎破壞；在彎矩和剪力共同作用的區(qū)段內(nèi)，框架梁常產(chǎn)生斜裂縫，隨著載荷的增大，框架梁還可能發(fā)生斜截面破壞。綜合考慮一層柱、二層柱、三層柱、四層柱采用化學(xué)植筋增大截面法加固，四層板、屋頂板采用碳纖維片材進(jìn)行加固；所用材料采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30；鋼筋I(lǐng)級(jí)鋼筋——HPB235級(jí)鋼筋；II級(jí)鋼筋——HRB級(jí)鋼筋；其它鐵件為Q235鋼；碳纖維布型號(hào)為CFC2.235-010-100，其主要力學(xué)性能參數(shù)

　　3.2梁柱加固工藝。梁柱加固示意圖如圖1所示，植筋工序?yàn)椋褐步疃ㄎ?rarr;在相應(yīng)部位提供工作平臺(tái)→鑿除植筋部位混凝土保護(hù)層→鉆孔→清孔→注膠→插筋→后續(xù)工序施工。其操作要點(diǎn)為:（1）鋼筋表面應(yīng)潔凈，無損壞，油漬，鐵銹等，在使用前清除干凈，帶有顆粒狀或片狀及老銹的鋼筋不得使用，加工好的鋼筋應(yīng)平直，無局部曲折，現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼筋時(shí)按設(shè)計(jì)圖，鋼筋表核對(duì)安裝，專人復(fù)核。（2）受力鋼筋保護(hù)層要先做好砂漿墊塊控制，保證鋼筋的正確位置。凡是采用焊接的鋼筋接頭，應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行取樣試驗(yàn)，同時(shí)鋼筋焊接應(yīng)檢查焊條的合格證，附上焊條（劑）的合格證。（3）鋼筋單面焊接，焊接長度不小于10倍鋼筋直徑。（4）樓板鉆孔時(shí)，應(yīng)進(jìn)行放線定位，控制穿孔鋼筋位于孔邊，以便于混凝土能從孔中注入。（5）植筋工藝，植筋定位→在相應(yīng)部位提供工作平臺(tái)→鑿除植筋部位混凝土保護(hù)層→鉆孔→清孔→注膠→插筋→后續(xù)工序施工。

　　3.3板的加固與操作要點(diǎn)

　　3.3.1加固施工工藝與操作要點(diǎn)。板的加固一般采用板面加固的方法，碳纖維片材宜采用多條密布方案。因?yàn)榘迕嫔弦话阍O(shè)計(jì)為40～50mm厚的墊層及15～30mm的面層，板面缺陷部分在墊層和面層范圍內(nèi)加固，既不影響使用，又比較經(jīng)濟(jì)，且施工方便。

　　梁柱加固示意圖其施工程序?yàn)?在板底中部，用頂撐作支撐以消除舊板厚撓度并承受施工荷載（頂撐沿次梁跨度方向每米設(shè)置一根）；（1）混凝土基底處理，用鋼鑿、風(fēng)鎬或沖擊鉆等工具將板面有缺陷部分鑿毛，鑿毛深度一般為5mm左右，清掃后用高壓水沖洗干凈?？p寬小于0.20mm的裂縫，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行表面涂抹密閉；大于或等于0.20mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫；對(duì)貼片范圍的定位，劃墨線，按修復(fù)，補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行；（2）涂底層涂料，用滾筒刷均勻地涂抹底層涂料；指觸干燥時(shí)間因氣溫不同，一般在3h到1d之間變化；底層涂料固化后，在構(gòu)件表面有凝結(jié)凸起時(shí)，要用砂紙磨光。磨光后若露觸混凝土基面，應(yīng)再補(bǔ)涂底層涂料；（3）構(gòu)件表面的殘缺修補(bǔ)，構(gòu)件表面凹陷部位（蜂窩，麻面，小孔等）應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇剑迯?fù)至表面平整。內(nèi)角（段差，起拱等）要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)，使之平順。在殘缺修補(bǔ)中使用環(huán)氧膩?zhàn)訒r(shí)，要在氣溫5℃以上，相對(duì)濕度RH＜85%的條件下施工。膩?zhàn)油抗魏?，表面仍存在的凹凸糙紋，應(yīng)再用砂紙打磨平整。（4）粘貼碳纖維片，貼片前應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸裁切碳纖維片，每段長度一般以不超過6m為宜。纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上。用羅拉（專用工具）沿著纖維方向在碳纖維片上滾壓多次，使粘貼樹脂充分滲浸入碳纖維束中；纖維片施工30分鐘（根據(jù)干燥程度）后，用滾筒刷均勻涂抹粘結(jié)樹脂，用脫泡羅拉沿纖維方向用力滾壓2～3次，使纖維內(nèi)部補(bǔ)充，滲浸粘結(jié)樹脂；進(jìn)行空鼓檢查，并進(jìn)行處理。（5）養(yǎng)護(hù)，粘結(jié)碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化，并應(yīng)保證固化期間不受干擾；在每道工序以后樹脂固化之前，宜用塑料薄膜等遮擋以防止風(fēng)沙或雨水侵襲；碳纖維片粘貼后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需自然養(yǎng)護(hù)的時(shí)間需要1周。在此期間應(yīng)防止貼片部分受到硬性沖擊。

　　3.3.2碳纖維片材錨固要點(diǎn)。對(duì)于板，在碳纖維片材延伸長度范圍內(nèi)應(yīng)通長設(shè)置垂直于受力碳纖維方向的壓條。壓條宜在延伸錨固長度范圍內(nèi)均勻布置，且在延伸長度端部必須設(shè)置一道。［3］每道壓條的寬度不宜小于受彎加固碳纖維布條帶寬度的1/2，壓條的厚度不宜小于受彎加固碳纖維布厚度的1/2。當(dāng)碳纖維布的延伸長度小于按公式（1）計(jì)算所得長度的1/2時(shí)，應(yīng)采取可靠的附加機(jī)械錨固措施。 ld=Ecfεcf·Acfτcf·bcf（1） ld——碳纖維片材從強(qiáng)度充分利用截面向外延伸所需的粘結(jié)長度； εcf——充分利用截面處碳纖維片材的拉應(yīng)變； τcf——碳纖維片材與混凝上間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取0.5MPa；bcf——受拉面上粘貼的碳纖維片材的寬度；對(duì)板取1000mm板寬范圍內(nèi)粘貼的碳纖維片材寬度。

　　4. 結(jié)論

　　危房加固的方法很多，但首先是進(jìn)行房屋安全鑒定檢查、檢測(cè)出房屋的破損情況，并查明原因，選取合適的加固方法，本項(xiàng)目經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，加固工程一次通過率達(dá)95%以上，個(gè)別有缺陷點(diǎn)經(jīng)重新處理后均能達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。以達(dá)到既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又能保證房屋使用安全的目的。

　　參考文獻(xiàn)：

　?。?］楊勇新，王敬，張小冬.碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能初步研究［J］.港工技術(shù)，2002，（2）:25-27。

　　［2］趙彤，鄭宏，戴自強(qiáng)，等.碳纖維布增強(qiáng)鋼筋混凝土柱正截面承載力的試驗(yàn)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)， 2000， 30（7）: 35～39。

　　［3］CECS25-90，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范［S］。

　?。?］萬墨林，韓繼云.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社。