混凝土的加固

混凝土结构加固方法与技术

结构在长期的自然环境和使用环境的作用下，其功能必然逐渐减弱，我们结构工程的任务不单要作好建筑物前期的设计工作，还要能科学的评估结构损伤的客观规律和程度，并采取有效的方法保证结构的安全的使用，那么，结构的加固将成为一项重要的工作。可以预见的是21世纪，人类建筑物还会以混凝土结构、钢结构、砌体结构等为主，现阶段我认为我们在结构的加固这方面的研究应该还以此为主要突破方向。

关键词：混凝土结构的加固砌体结构的加固钢结构加固

混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

混凝土结构加固篇

一、直接加固的一般方法有：

1、加大截面加固法

在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。

在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面，通过新加部分和原构件共同工作，可有效地提高构件承载力，改善正常使用性能。

加大截面加固法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。

设计规定

1.1 本方法适用于钢筋混凝土受弯和受压构件的加固。

1.2 采用本方法时，按现场检测结果确定的原构件混凝土强度等级应不低于C10。

1.3 加固设计时，应核算原构件的应力水平βk：

βk =S k / R k

式中：S k——原构件荷载效应的标准值；

2、砼表面打磨打磨掉混凝土浮层，直至完全露出坚实新结构面，混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除，用指定材料修补，裂缝部位应首先进行封闭处理。

3、钢材表面打磨钢材粘接面，须进行除锈和粗糙处理。用砂轮磨光机打磨出金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢材受力方向垂直，其后用棉丝沾丙酮擦拭干净。

4、组装焊接根据图纸或洽商要求结合现场实际情况对钢材进行组装焊接，角钢与原结构柱尽量贴紧，竖向基本顺直，如原结构柱出现较大偏差，应进行顺直处理，缀板与角钢搭接部位须三面围焊，焊缝应符合设计及《建筑钢结构焊接规程》要求。

5、验收焊缝现场负责人检查焊接工作，请总包及监理验收，填写《隐检记录单》。

6、埋管注胶

（1）、焊缝检验合格后，用环氧砂浆沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距。如不埋管，可在角钢和缀板上钻φ6注胶孔，孔间距不大于500mm。

（2）、严格按结构胶说明书提供的配比配制，搅拌均匀后方可使用。

一次配胶量不宜过多，以40～50分钟用完为宜。

（3）、用气泵和注胶罐进行注胶，注胶时竖向按从下向上的顺序，水平方向按同一方向的顺序，注胶时待下一注胶管（孔）溢出胶为止，依次注胶，直至所有注胶管（孔）均注完。最后一个注胶管（孔）用于出气孔，可不注胶，注胶结束后清理残留结构胶。

7、竣工验收结构胶固化后用小锤轻轻敲击钢材表面，从音响判断粘接效果，如有个别空洞声，表明局部不密实，须再次高压注胶方法补实。

适用范围：

（1）、本方法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件。

（2）、本方法以环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的适用条件为限，否则应采取有效防护措施。

（3）、本方法所用胶粘剂是指有充分试验依据且性能满足使用要求的，并经过国家有关部门鉴定的结构胶。

（4）、当构件的混凝土强度低于C15，不宜采用本方法进行加固。

4、粘钢加固法

钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。

该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

粘钢加固技术的适用范围：

1、本方法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件。

2、本方法以环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的适用条件为限，否则应采取有效防护措施。

3、本方法所用胶粘剂是指有充分试验依据且性能满足使用要求的，并经过国家有关部门鉴定的结构胶。

4、当构件的混凝土强度低于C15，不宜采用本方法进行加固。

结构粘钢加固通常在以下情况应用:

（1）钢筋焊接点断裂加固

（2）施工中漏放钢筋加固

（3）混凝土标号达不到，提高结构强度加固

（4）加层抗震加固

（5）阳台根部断裂加固

（6）牛腿接点加固

（7）悬挂式吊车梁提高荷载加固

（8）楼面荷载集中力加固

（9）火灾后梁柱砼烧坏加固

（10）混凝土柱子牛腿断裂加固

（11）桥式吊车梁加固

（12）薄腹梁断裂加固

（13）爆炸冲击波破坏梁体加固

（14）提高楼面荷载加固

（15）屋架梁下弦腐蚀严重露筋加固

（16）断梁加固

（17）截柱加固

（18）减震加固

（19）梁柱受化学腐蚀的粘钢加固

（20）旧房改造综合加固

（21）生命线建筑物抗震加固

（22）剪力墙开1.6M以下的圆洞加固，开1000X 2000以下的门洞加固

（23）桥梁断裂、旧桥维修加固

（24）提高柱子承载力解决柱子轴压比超标加固，中国建筑结构加固网。

工艺介绍：

1、外部粘钢加固技术是将强度高的钢板粘贴于被加固的构件，使钢板和混凝土形成一个新的整体，从而有效提高构件的刚度和抗裂性，该技术已广泛应用于构件的抗弯抗剪，抗压加固。

2、外部粘钢加固使原结构自重增加极微，不需要基础等下部结构的连锁加固或补强，结构截面变化甚小，不改变原结构的形式，可以基本达到原结构的外观要求。

3、施工周期短，一般24小时可拆模，72小时可正常使用。施工时几乎不影响正常的生产或营业，特别对不能停产停业的单位，施工效果更佳，综合经济效益更高。

4、该技术于1983年通过了中国科学院与中国城市建设环境保护联合鉴定，并已列为我国CECS25：90标准《混凝土结构加固技术规范》。

5、工艺简单流程如下：

表面处理→结构胶配制→涂敷胶→粘贴→固定、加压→固化→卸支撑检验→防腐处理

应用范围：

1、因混凝土等级偏低。

2、结构受力钢筋配置不足或漏配。

3、因施工原因造成结构达不到原设计的承载能力。

4、使用不当或非人力的原因造成结构承载能力的降低或变形过大，裂缝宽度超过允许值。

5、结构在使用中遇到有害介质使钢筋因腐蚀而截面减少，混凝土大量剥落影响正常使用。

6、由于使用要求改变，如加层、设备改变等致使结构超载需加固、补强或需提高原结构的承载能力，构造物超龄使用而需加固等。

5、粘贴纤维增强塑料加固法

外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

化学植筋工艺：

植筋新技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生握固力，从而达到预留效果步骤：定位----钻孔----清除灰尘----注胶---植入钢筋----养护钢筋螺栓锚固法

1、施工准备施工前应认真阅读设计施工图，必须要将结构面清理干净，按设计图纸，放线标明钢筋锚固点的钻孔位置，钻孔位置标明后由现场负责人验线。

2、钻孔按设计图纸要求明确螺栓锚固位置、成孔直径及锚固深度。

3、清孔

（1）、钻孔完成后，将孔周围半径0.5米范围内灰尘清理干净，用气泵、毛刷清孔，此过程要作到三吹两刷，即吹孔三次、清刷两次，清刷完毕后，用棉丝沾丙酮，清刷孔洞内壁，使孔洞内最终达到清洁干燥；如遇较潮湿的情况，还须用加热棒，进行干燥处理。

（2）、若为水钻孔：用清水将孔内泥浆冲刷干净，用棉丝将孔擦净,等孔晾干后再进行下一道工序,如工期紧,可用加热棒进行干燥处理。

（3）、用干净棉丝将清洁过的孔洞严密封堵，以防有灰尘和异物落入。

（4）、现场负责人检查清孔工作，请总包及监理验收，做好隐检记录。

4.钢筋清理

（1）、在钢筋端部相应位置做上标记，标示好除锈清理的长度范围；要求此长度范围大于要求锚固深度50mm。

（2）、启动磨光机，用钢丝刷将除锈清理长度范围内的钢筋表面打磨出金属光泽为止。

（3）、将除锈清理好的钢筋放在干燥处整齐码放。

（4）、用棉丝蘸丙酮，将除锈清理长度范围内的钢筋表面擦拭干净。

（5）、将所有处理完的钢筋码放整齐，报请现场负责人检查。

5、钢筋埋植

（1）、钢筋锚固用胶的配制。（具体配比使用方法参见相应产品说明，或听从现场负责人要求）要求：按比例配制且搅拌均匀。

（2）、如为盲孔钢筋埋植：将锚固用胶注入孔洞内2/3 即可；将处理好的钢筋，除锈清理端朝向孔洞，一边向同一方向旋转，一边缓慢将钢筋插入洞内，直至到达孔洞底部为止。此时，如无锚固用胶从洞内溢出，说明注胶量不够，须将钢筋拔出，重新注胶，再次插入钢筋，直至能使胶溢出洞口。

（3）、如为通孔钢筋埋植：先将处理好的钢筋插入孔内，孔两端用环氧砂浆封堵，封堵时，须在一端留出注胶孔，另一端留出出气孔；待环氧砂浆凝固后方可进行高压注胶。将配制好的锚固用胶装入打胶筒内，安装打胶嘴；将锚固用胶通过注胶孔注入孔洞内，直至另一端出气孔溢出胶为止；而后，用环氧砂浆或其它材料将注胶孔及出气孔封堵死。

（4）、如是垂直通孔植筋，前期步骤同第3条，注胶时应从孔底部的注胶口向上注胶，以孔上部出气口出胶为宜。

（5）、对已埋植好的钢筋要做好保护工作，如挂明显标志牌等。以防锚固用胶在固化时间内，钢筋被摇摆动或碰撞，影响埋植效果。

（6）、用棉丝蘸少许丙酮，清理工作面遗留的胶及清理工作面的垃圾。注意：在清理遗留胶的时候，要小心轻缓，不得对钢筋进行摇摆或碰撞。

（7）、报请现场负责人检查。

6、成品保护在锚固用胶固化前应对埋植好的钢筋进行必要的违挡，固定；做好标示、标牌。

植筋：

固化时间：

使用方法：

1、钻孔：用冲击钻打出设计所要求的直径及深度的锚孔；

2、清灰：用压缩空气吹尽孔内浮灰，再用毛刷清孔，反复数次清干净为止；

3、注胶：取下胶瓶塞子，将静态混合器旋上，用胶枪将胶液通过静态混合器挤出，先少量排出前端未混匀胶液，直到胶液颜色均匀即可注胶，注胶时从孔底逐渐向外注入孔中，填充量为孔深的1/2-2/3；

4、埋植：将处理好的钢筋或锚栓插入孔中，转动、抽动数次，固定即可，养护时间常温应大于30分钟。

化学锚栓工艺

化学锚栓由非苯乙烯系合成树脂，精选石英砂，固化剂置于玻璃套管中构成，配以金属锚栓使用，是一种可替代欲埋件和膨胀螺丝的新型锚固材料。

产品特点：

能快速稳定的锚固；抗拉强度大、适合重负载；非膨胀性、适合多种基材；与结构体完全粘合，抗磨动性；不会老化、风化、酸性化；可在潮湿情况下使用；安全容易施工；施工温度范围广，从-10℃－+40℃。

与传统锚固比较:

（1）与预埋件方案比较

应用：将金属柱安装在混凝土基础中，将梁（钢制或木制）安装于混凝土柱或被包的嵌板上，固定石材挂板、幕墙，安装防护轨道、栅栏、大型户外显示屏板、广告招贴板、标志杆、设备、支撑轨道、管道等。

（2）与金属膨胀螺栓相比

安装事项：

施工安装数据：

单个锚栓平均破坏载荷（KN）

注：以上镀锌螺杆要求:

1、5.8级符合ISO-898TI

2、最低破坏强度.50Kg/mm2

3、屈服强度.40Kg/mm2

4、镀锌厚度.最少5μm

设计载荷按：镀锌螺杆拉拔力安全系数2.4-2.7，剪切力安全系数1.4-1.5；不锈钢螺杆拉拔力安全系数2.5-3.0，剪切力安全系数1.4-1.8。

凝固时间：

标准施工：

1、基材钻孔

钻孔工具：冲击式电锤。施工规格：见上述施工安装数据。

注意：请严守标准钻孔径、钻孔深度。

2、清孔：

清除混凝土的粉屑。

（1）用压缩气体如气泵或气筒吹尽孔内粉屑。

（2）用毛刷将孔內壁附着的粉屑清除。

（3）反复多次，最大限度清尽孔内粉屑。

注意：a为了防止固着强度降低，请一定要清扫孔內。b因为压缩气体只能吹尽孔内浮灰，很难将孔内壁附着的粉屑清除，所以请务必使用毛刷。

3、放入药管：

用手或是目视检查确认树脂的流动性，确认后再将药剂插入至孔底。

注意：

为了施工方便并使化学锚栓充分发挥作用建议使用时尽量让药管中白色颗粒均匀分布管中，可采用摇晃或避光处水平放置一段时间的方法。

4、旋入螺杆：

螺杆埋入前端有45度切角，后端旋入六角螺帽并用电动工具驱动旋入孔底即停，确认有树脂上升至孔口附近。

注意：

当螺杆到达到达孔底时，立刻停止搅拌，勿做多余的过剩搅拌动作。

5、固化养护：养护时间见上述参考凝固时间。

注意：在养护期内请勿摇晃螺杆。

6、固定物件：养护期过后可固定物件。

6、绕丝法

该法的优缺点与加大截面法相近；适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。

7、锚栓锚固法

该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

1. 后锚固技术分类

后锚固是相对于浇混凝土时预先埋设其中--先锚固而得名，是在已硬化的既有混凝土结构物上通过相关技术手段的锚固。主要用于结构改造加固、幕墙施工、设备固定安装、房屋装修、钢构安装等工程。

后锚固技术按锚栓工作原理可分为四类：

1．1、膨胀型锚栓，简称膨胀栓，是利用锥体与膨胀片（或膨胀套筒）的相对移动，促使膨胀片膨胀，与孔壁混凝土产生膨胀挤压力，并通过剪切摩擦作用产生抗拔力，实现对被连接件锚固的一种组件。膨胀型锚栓按安装时膨胀力控制方式的不同，分为扭矩控制式和位移控制式。前者以扭力控制，后者以位移控制。膨胀型锚栓由于定型较为粗短，埋深一般较浅，受力时主要表现为混凝土基材破坏，因此，按《建筑结构可靠度设计统一标准》精神，不适用于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接。

1．2、粘结型锚栓，又称化学粘结栓，简称化学栓或粘结栓，是以特制的化学胶粘剂（锚固胶），将螺杆及内螺纹管等胶结固定于混凝土基材钻孔中，通过粘结剂与螺杆与混凝土孔壁间的粘结与锁锚键（interlock）作用，以实现对被连接键锚固的一种组件。目前，一般定型粘结型锚栓较为粗短，锚深较浅，对基材裂缝适应能力较差，仅适用于设备固定、护栏安装、钢构安装及其他安装工程。

1．3 、孔型锚栓，简称扩孔栓或切槽栓，是通过对钻孔底部混凝土的再次切槽扩孔，利用扩孔后形成的混凝土承压面与锚栓膨胀扩大头间的机械互锁，实现对被连接件锚固的一种组件。扩孔型锚栓按扩孔方式的不同，分为预扩孔和自扩孔。前者以专用钻具预先切槽扩孔；后者锚栓自带刀具，安装时自行切槽扩孔，切槽安装一次完成。由于扩孔型锚栓锚固力主要是通过混凝土承压面与锚栓膨胀扩大头间的顶承作用直接传递，膨胀剪切摩擦作用较小。扩孔型锚栓可有条件应用于无抗震设防要求之受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接；当有抗震设防要求时，则必须保证仅发生锚固系列延性破坏，如锚栓钢材破坏。

1．4 、学植筋锚固，简称植筋，是我国工程界广泛应用的一种后锚固连接技术，是以化学粘结剂--锚固胶，将带肋钢筋用螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中，通过粘结与锁键作用，以实现对被连接件锚固的一种组件。化学植筋锚固基理与粘结型锚栓相同，但化学植筋用螺杆由于长度不受限制，与现浇混凝土钢筋锚固相似，破坏形态易于控制，一般均可以控制为锚筋破坏，故适用于静力及抗震设防烈度≤8之结构构件或非结构构件的锚固连接。