建筑结构加固

建筑结构加固
白伟
随着国家基础建设进程的加快以及城市的不断推进，建筑业也在不断的发展，有更多的大型建筑也正在建设中，其中也会出现建成的建筑混凝土强度不满足要求、裂缝等安全隐患问题以及建筑物空间改造的问题，则需要进行建筑物的加固。
加固包括民砼建筑加固、工业建筑加固、土工建筑加固、桥梁隧道加固、公共建筑加固、大型建筑加固等等。加固的项目有：增层或夹层加固、砖混结构托梁拆墙加固、基础扩大截面加固、框架结构托梁抽柱加固、高温烧伤修复加固、混凝土板墙开洞加固、高酸碱盐腐蚀环境结构加固、钢筋混凝土结构开裂加固、改变混凝土大型截面加固等等，加固的技术也有很多，包括：高强不锈钢胶线-聚合物砂浆加固技术、高低温环境下加固技术、动荷载条件下加固技术、CGM胶灌浆包钢技术、钢筋混凝土阻锈技术、结构胶植筋（栓）技术、CGM植筋（栓）技术、复合纤维补强技术、环氧砂浆补强技术、浸渍液补强技术、喷射混凝土技术、结构胶粘钢技术、碳纤维补强技术等等，下面就以上常用的加固技术方法进行进一步论述。
碳纤维补强技术：
碳纤维材料一直是航空、航天、体育用品等方面使用的高性能材料,近年来，由于成本降低,已大量用于市政，建筑等方面补强加固。它是将聚丙烯腈，沥青和粘胶经纺丝、焙烧、稳定化处理及碳化处理；然后通过在纤维表面着胶，卷取等工序制成的一种纤维材料。其具有:（1）高强高效：1.）抗拉强度2500～3550Mpa，2.）弹性模量2.35X105～5.0X105Mpa；（2）重量轻、厚度薄：比重1.8g/cm3，每层厚0.1～0.2mm，基本不增加加固构件自重及截面尺寸；（3）适用面广：广泛适用于建筑物桥梁隧道等各种结构类型，结构形状的加固修复和抗震加固及节点的结构加固；（4）施要便捷：不需大型机具、没有湿作业、无需动火、无需其他固定措施、施工工效高；（5）高耐久性：由于不会生锈，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。工艺流程：1.）表面清理：清除粘贴部位混凝土表面浮灰、油渍、杂质，并打磨平整，直至露出混凝土主体，构件转角粘贴处须打磨成圆弧状，表面打磨后用吹风机吹净；2.)涂刷底胶：按胶料产品说明书规定的配比，配制底胶，并均匀地涂刷在加固构件表层；3.）修补找平：若加固件表面高低不平，应用修补材料将表层修复平整；4.）胶料配制：按胶料产品说明书规定的配比，调制粘贴胶，调制前要对甲乙两组分别搅拌，然后再将胶料按比例混合，最后进行充分搅拌；5.）粘碳材料：先将配制后的粘贴胶均匀地涂抹在粘贴部位的混凝土表面，将按设计要求的尺寸裁剪好的碳纤维粘贴在混凝土表层上，并用滚筒沿碳纤维方向多次滚压，是粘贴胶充分浸透在碳纤维中；6.）表面防护：在粘贴的碳纤维最后一层均匀涂抹一道粘贴胶；7.）检验：在粘贴碳纤维完工后，检验粘贴部位密实度，对局部不密实处应立即采取补救措施，进行修补。
粘钢加固技术：
粘钢法是采用结构胶粘剂，将钢板粘贴到被加固构件表面，增加结构断面的配筋率，粘钢法不仅提高了被加固构件的强度，对构件的裂缝展开及挠度发展也有抑制，尤其能大幅提高结构承载力。优点及特性：1.）施工简便，快捷，基本不增加被加固断面尺寸和重量；2.）钢板端部锚固非常重要，处理不当易出现撕脱现象，属脆性破坏；3.）加固钢板宜在2～6mm之间，若此厚度不能满足设计要求，可用湿式外包钢法或粘碳纤维法；4.）基层温度在5摄氏度以下时使用粘钢法需辅以升温措施，加快固化；5.）若加固梁柱时钢板较厚时，则采用外包钢法，此方法在增层及抗震加固中经常使用。6.）当原构件处于高应力状态时，宜采用卸荷方案，消除新旧材料的应变不同步；7.）框架节点负弯矩段构造较难处理，建议采用局部调幅法，尽量优先粘贴梁底。工艺流程：1.）表面处理：清除旧混凝土粘贴面上浮灰，尘土，油渍，污垢。若表面有蜂窝，裂缝应修补、嵌平、打磨后露出混凝土本体，对钢板的粘贴面进行整平，打磨及除锈处理；2.）胶料配制：按称量比例调制粘贴胶，调制前对甲乙两组分别搅拌，混合后再充分搅拌；3.）粘贴：把配制好的胶料同时涂抹在已处理好的钢板和混凝土表层，是钢板与混凝土粘贴；4.）加压：钢板粘贴后立即进行加压固定，直至钢板周边同时出胶液为止；5.）固化及养护：钢板加压不得中途局部减压，经24小时候方可卸压，3天后可受力使用；6.）防护处理：经固化卸压后，需进行防锈，防腐处理；7.）检验：粘钢固化后，应检验粘贴部位的密实度，对局部不密实处应立即采取补救措施，进行修补。
无收缩灌浆加固
灌浆加固法是采用无收缩自找平预拌型胶结灌浆材料，对建筑物的梁，柱，板加大截面，机床地基，预制构件，混凝土锚固，桥墩底座、洞穴、沟缝、凹处等任何需要填充的沟缝进行加固。优点及特性：1.）早强，高强：高性能灌浆料早期强度高，一天强度可达30Mpa或以上；终极强度高，可达60Mpa以上，可满足各种结构要求，设备安装完毕后一天即可运行生产；2.）自流态：现场只需加水搅拌后，直接灌入设备基础，不需振捣便可填充设备的全部间隙；3.）微膨胀：保证设备与基础紧密接触，基础与基础之间无收缩；4.）防冻性：在-10摄氏度环境下施工；5.）抗油渗：在机油中浸泡30天后其强度比浸油前提高10%以上；6.）耐久性：200万次疲劳试验，50次冻融循环试验强度无明显变化。
裂缝修补加固
我国目前的土木建筑工程，仍以混凝土结构占主导地位，混凝土结构由于内外因素的作用不可避免存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力，耐久性及防水性降低的主要原因。裂缝化学灌浆法加固，采用低粘度，高抗拉强度灌浆材料，通过高低压注浆机将灌注胶浆强行注入混凝土构件的裂缝，空洞中，扩散、胶凝、固化达到粘结、结合，恢复构件整体性的目的，是理想的加固技术。在钢筋混凝土结构中产生裂缝是，因钢筋锈蚀及水泥中性化会缩短建筑物使用年限。采用裂缝补强技术，将高流动性结构胶注入裂缝深处，恢复混凝土原有强度。适用于修补混凝土结构所出现的裂缝（温度缝、收缩缝、受力缝、沉降缝），恢复其整体性和使用功能。应用范围：墙体、柱、梁、板、地下室、桥梁、水坝、预制板等各种裂缝补强。工艺流程：1.）表面处理：清除旧混凝土粘贴面上浮灰、尘土、油渍、污垢，时期露出结构本体；2.）裂缝清理：消除裂缝周围混凝土松散物并刷环氧底漆；3.）埋设注浆嘴及排气管：待环氧底漆干固后，埋设注浆嘴，并尽量埋置在裂缝较宽处及裂缝交叉处，间距20cm～30cm；4.)封缝：用环氧胶泥将裂缝封闭，用刮刀压实刮平；5.）试压检查：注浆前先用压缩空气检查裂缝封闭情况和注浆嘴是否漏气，并在封闭带和注浆嘴周围刷上肥皂水，发现有泡沫即表明有漏气，可用快干胶封闭；6.）配制灌注胶液：按灌注胶要求进行配制胶液；7.）灌浆：注浆压力保持在0.2～0.3Mpa，当浆液从注浆嘴进入而从排气，出胶嘴溢出时，立即将排气，出胶嘴封闭，稳压2～3分钟割断乳胶管拆除压力注浆机；8.）检查有无漏浆：检查封缝出有无漏浆，有漏浆应及时用快干胶修补封缝；9.）去嘴封口：经过灌浆，裂缝中浆液不再流动，可将注浆嘴打下，快用快干胶补平即可；10.）检查：检查封缝有无漏浆，密封胶泥有无疏松，脱落现象，如有应及时处理修补。
如上所述为较常用结构加固处理方法。因结构的多样化，复杂化及不确定性加固方法也在不断地改进当中。
参考文献：
1．《建筑结构检测、鉴定与加固》张立人武汉理工大学出版社。
2．《民用建筑设计通则》 GB 50352-2005