淺談新型砼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用
2015-06-01
已有建筑物的鑒定，改造加固已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)重點(diǎn)之一，由此也產(chǎn)生并推動(dòng)了加固技術(shù)的不斷發(fā)展。在我國(guó)，在經(jīng)過(guò)幾十年大規(guī)模的基本建設(shè)后，已有建筑物的維修、改造和加固必將占據(jù)其應(yīng)有的重要地位。因此，將其視為一個(gè)體系加以研究和探討。已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)現(xiàn)有建筑物實(shí)施管理的一項(xiàng)完整對(duì)策。
1.結(jié)構(gòu)加固概述
1.1 加固原因加固學(xué)是隨同房屋結(jié)構(gòu)學(xué)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。從加固的范圍看主要原因有：（1）尚未建成但由于施工質(zhì)量問(wèn)題；（2）結(jié)構(gòu)封頂尚未使用就要改造而引起的加固；（3）結(jié)構(gòu)老化后進(jìn)行改造加固；（4）因?yàn)?zāi)害引起的加固。
1.2 加固工作程序可靠性鑒定-加固方案選擇-加固設(shè)計(jì)-施工組織設(shè)計(jì)-施工-驗(yàn)收。
2.傳統(tǒng)加固方法
即加大截面法，是在現(xiàn)有混凝土構(gòu)件外加鋼筋混凝土，增大原混凝土構(gòu)件截面面積，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載力的目的，加大截面法的優(yōu)點(diǎn)是容易施工，適用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響；對(duì)結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定影響，且嵌入的鋼筋銹蝕和混凝土劣化的危險(xiǎn)性很大。加在截面法的加固效果與原結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的應(yīng)力水平，結(jié)合面構(gòu)造處理，施工工藝，材料性能以及加固時(shí)是否卸載等因素直接相關(guān)。加大截面法在設(shè)計(jì)構(gòu)造方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問(wèn)題。試驗(yàn)研究表明，加固結(jié)構(gòu)在受力過(guò)程中，結(jié)合面會(huì)出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復(fù)雜應(yīng)力，其中關(guān)鍵是剪力和拉力。今后欲使這一加固技術(shù)更有效的分法是使用具有高張拉應(yīng)變能力，低收縮性能的材料。
3.新型技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用
3.1 粘鋼加固技術(shù)
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)粘鋼加固是一種建筑結(jié)構(gòu)工程的加固新技術(shù)。用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面，能達(dá)到加固和增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的目的。施工簡(jiǎn)便、快捷，被加固件斷面尺寸和重量增加量很少；建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板（或型鋼）與砼緊密粘結(jié)，將加固件與被加固件結(jié)合為一體。
結(jié)構(gòu)粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性，主要有：1、堅(jiān)固耐用：經(jīng)過(guò)多年來(lái)的工程實(shí)踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度都能滿足設(shè)計(jì)的要求。膠粘劑老化試驗(yàn)?zāi)途眯阅軡M足要求。粘鋼加固后的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，也證明強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)方法是正確的和可靠的。2、施工快速：在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，快速完成施工任務(wù)，并能根據(jù)業(yè)務(wù)要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工，受到用戶的普遍贊揚(yáng)。3、簡(jiǎn)潔輕巧：與其它加固方法比較，粘鋼加固的施工，干凈利落，比較簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)誤作業(yè)。完成加固后的結(jié)構(gòu)外觀不改變，比較輕巧，鋼板薄，結(jié)構(gòu)自重極微，不會(huì)導(dǎo)致建筑物內(nèi)其它構(gòu)件的連鎖加固。4、靈活多樣：粘鋼加固法的適應(yīng)性很強(qiáng)，能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關(guān)問(wèn)題。粘貼鋼板的方案多種多樣，靈活巧妙。還可粘貼型鋼、加固鋼結(jié)構(gòu)及磚砌體結(jié)構(gòu)等。5、經(jīng)濟(jì)合理：由于施工快，避免或減少工廠停產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約加固材料，與其它加固方法比較，粘鋼加固的費(fèi)用大為節(jié)省，經(jīng)濟(jì)效益很高。
3.2 碳纖維加固技術(shù)
特點(diǎn)：碳纖維加固是近年來(lái)美日等國(guó)家所研發(fā)的應(yīng)用在土木工程中的新型補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。該方法采用同一方向排列的碳纖維織物，在常溫下用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，具有良好的耐久性及耐酸堿鹽各類化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，不需要定期維護(hù)，利用其緊密粘著混凝土表面，使二者作為一個(gè)新的整體，共同受力，是一種非常簡(jiǎn)單且優(yōu)良的加固補(bǔ)強(qiáng)方法，與傳統(tǒng)的粘鋼加固不同，施工簡(jiǎn)便，不受形狀限制，易貼附，施工質(zhì)量易保證，碳纖維片的抗拉強(qiáng)度高于普通鋼10-15倍，彈性模量與鋼接近；碳纖維加固在不增加結(jié)構(gòu)物的荷重的前提下達(dá)到高效加固的目的。具有良好的耐水性：在70oC條件下，浸漬3天，抗拉強(qiáng)度不降低；并具有良好的耐熱和耐寒性：長(zhǎng)期在-54oC至83oC條件下使用，強(qiáng)度不發(fā)生變化。
3.3 干濕法外包鋼技術(shù)
特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)便、快捷，被加固件斷面尺寸和重量增加量很小；使用化學(xué)粘結(jié)劑填充于型鋼（或鋼板）與被加固件之間，使兩者成為整體，共同承受載荷作用；能夠較大幅度地提高物體的承載力。
適用范圍：環(huán)境溫度小于60oC，相對(duì)濕度小于70%，無(wú)化學(xué)腐蝕；要求較大幅度提高構(gòu)件承載力，鋼板厚度大（或需有型鋼與鋼板組合）、構(gòu)造較為復(fù)雜、難以處理的構(gòu)件。
施工工藝：
1、化學(xué)澆灌外包鋼加固工藝流程： 構(gòu)件表面和型剛表面處理 → 可能時(shí)加固件卸載 → 包焊加固件 → 封縫埋設(shè)灌漿嘴 → 配制灌膠液 → 灌漿 → 固化→ 檢驗(yàn) → 需要時(shí)刷防護(hù)層。
2、化學(xué)澆灌裂縫加固工藝流程：裂縫處理 → 埋設(shè)灌漿嘴 → 封縫 → 配制灌膠液 → 灌漿 → 封口密封 → 檢驗(yàn)
4.展望
由于加固技術(shù)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)久，在各種不同的加固方法中，我們對(duì)修復(fù)與加固混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)經(jīng)驗(yàn)有限，很多加固方法特別是較新型的加固技術(shù)缺少必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)各種加固方法的受力特性及施工要點(diǎn)的研究還需要進(jìn)一步深入。如加固結(jié)構(gòu)的二次受力工作機(jī)理及計(jì)算方法研究；各種加固材料及外包和粘貼形式對(duì)原有結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪、抗疲勞、延性、耐久性等試驗(yàn)研究。結(jié)構(gòu)膠的力學(xué)性質(zhì)，是保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與各種加固板材能否形成——個(gè)整體聯(lián)合工作的關(guān)鍵，但對(duì)結(jié)構(gòu)膠本身的力學(xué)特性如其本身與結(jié)構(gòu)關(guān)系、抗拉性能、抗剪性能、流變性能有待進(jìn)一步研究。
5.結(jié)語(yǔ)
我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，按照混凝土結(jié)構(gòu)老化的規(guī)律，從20世紀(jì)開(kāi)始，我國(guó)需要加固的結(jié)構(gòu)逐年增多，特別是20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不僅大量老化混凝土結(jié)構(gòu)需要加固，有些使用時(shí)間不長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)也因功能改變等也需要加固改造。當(dāng)今的混凝土結(jié)構(gòu)加固可用日新月異來(lái)形容。更新的技術(shù)，更新的工藝，更新的材料，更加深入更加成熟的研究成果，必將伴隨著我們跨入新世紀(jì)而到來(lái)！
