浅谈新型砼结构加固技术特点及应用
2015-06-01
已有建筑物的鉴定，改造加固已经成为经济发达国家的建设重点之一，由此也产生并推动了加固技术的不断发展。在我国，在经过几十年大规模的基本建设后，已有建筑物的维修、改造和加固必将占据其应有的重要地位。因此，将其视为一个体系加以研究和探讨。已经成为我国对现有建筑物实施管理的一项完整对策。
1.结构加固概述
1.1 加固原因加固学是随同房屋结构学发展而发展起来的。从加固的范围看主要原因有：（1）尚未建成但由于施工质量问题；（2）结构封顶尚未使用就要改造而引起的加固；（3）结构老化后进行改造加固；（4）因灾害引起的加固。
1.2 加固工作程序可靠性鉴定-加固方案选择-加固设计-施工组织设计-施工-验收。
2.传统加固方法
即加大截面法，是在现有混凝土构件外加钢筋混凝土，增大原混凝土构件截面面积，达到提高结构承载力的目的，加大截面法的优点是容易施工，适用面广，可广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固。缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定影响；对结构外观及房屋净空也有一定影响，且嵌入的钢筋锈蚀和混凝土劣化的危险性很大。加在截面法的加固效果与原结构在加固时的应力水平，结合面构造处理，施工工艺，材料性能以及加固时是否卸载等因素直接相关。加大截面法在设计构造方面必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明，加固结构在受力过程中，结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力，其中关键是剪力和拉力。今后欲使这一加固技术更有效的分法是使用具有高张拉应变能力，低收缩性能的材料。
3.新型技术的特点及应用
3.1 粘钢加固技术
特点：结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术。用特制的结构胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。施工简便、快捷，被加固件断面尺寸和重量增加量很少；建筑结构胶将钢板（或型钢）与砼紧密粘结，将加固件与被加固件结合为一体。
结构粘钢加固方法，与其他的加固方法比较，有许多独特的优点和先进性，主要有：1、坚固耐用：经过多年来的工程实践，已经证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。胶粘剂老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。2、施工快速：在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工，受到用户的普遍赞扬。3、简洁轻巧：与其它加固方法比较，粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无误作业。完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，结构自重极微，不会导致建筑物内其它构件的连锁加固。4、灵活多样：粘钢加固法的适应性很强，能够解决生产上和生活上各种有关问题。粘贴钢板的方案多种多样，灵活巧妙。还可粘贴型钢、加固钢结构及砖砌体结构等。5、经济合理：由于施工快，避免或减少工厂停产时间，节约加固材料，与其它加固方法比较，粘钢加固的费用大为节省，经济效益很高。
3.2 碳纤维加固技术
特点：碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型补强技术。该方法采用同一方向排列的碳纤维织物，在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，具有良好的耐久性及耐酸碱盐各类化学介质的腐蚀，不需要定期维护，利用其紧密粘着混凝土表面，使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同，施工简便，不受形状限制，易贴附，施工质量易保证，碳纤维片的抗拉强度高于普通钢10-15倍，弹性模量与钢接近；碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。具有良好的耐水性：在70oC条件下，浸渍3天，抗拉强度不降低；并具有良好的耐热和耐寒性：长期在-54oC至83oC条件下使用，强度不发生变化。
3.3 干湿法外包钢技术
特点：施工简便、快捷，被加固件断面尺寸和重量增加量很小；使用化学粘结剂填充于型钢（或钢板）与被加固件之间，使两者成为整体，共同承受载荷作用；能够较大幅度地提高物体的承载力。
适用范围：环境温度小于60oC，相对湿度小于70%，无化学腐蚀；要求较大幅度提高构件承载力，钢板厚度大（或需有型钢与钢板组合）、构造较为复杂、难以处理的构件。
施工工艺：
1、化学浇灌外包钢加固工艺流程： 构件表面和型刚表面处理 → 可能时加固件卸载 → 包焊加固件 → 封缝埋设灌浆嘴 → 配制灌胶液 → 灌浆 → 固化→ 检验 → 需要时刷防护层。
2、化学浇灌裂缝加固工艺流程：裂缝处理 → 埋设灌浆嘴 → 封缝 → 配制灌胶液 → 灌浆 → 封口密封 → 检验
4.展望
由于加固技术出现的历史并不长久，在各种不同的加固方法中，我们对修复与加固混凝土结构的实质经验有限，很多加固方法特别是较新型的加固技术缺少必要的试验数据，设计施工标准及试验标准。对各种加固方法的受力特性及施工要点的研究还需要进一步深入。如加固结构的二次受力工作机理及计算方法研究；各种加固材料及外包和粘贴形式对原有结构的抗弯、抗剪、抗疲劳、延性、耐久性等试验研究。结构胶的力学性质，是保证钢筋混凝土结构与各种加固板材能否形成——个整体联合工作的关键，但对结构胶本身的力学特性如其本身与结构关系、抗拉性能、抗剪性能、流变性能有待进一步研究。
5.结语
我国是一个发展中国家，按照混凝土结构老化的规律，从20世纪开始，我国需要加固的结构逐年增多，特别是20世纪80年代以来，随着我国国民经济的发展，不仅大量老化混凝土结构需要加固，有些使用时间不长的结构也因功能改变等也需要加固改造。当今的混凝土结构加固可用日新月异来形容。更新的技术，更新的工艺，更新的材料，更加深入更加成熟的研究成果，必将伴随着我们跨入新世纪而到来！
