钢筋混凝土加固方法及应用

摘 要：阐述了混凝土结构的加固方法及裂缝修补，结合工程实例重点介绍了粘钢加固法在修补裂缝中的应用。

关键词：混凝土结构；加固方法；裂缝修补 中图分类号：TU37 文献标识码：Ａ

由于建筑物使用功能的改变，或由于设计施工因素以及材料质量、耐久性等原因，需对建筑物进行加固和修补。目前，对建筑物加固的技术方法很多，各有其侧重点。下面仅笔者在一工程实例中所应用的加固方法，阐述对加固设计的体会。 １ 建筑物概况

某中学教学楼，建筑物东西长５５．９０ ｍ，宽２０．６５ ｍ，总建筑面积５ ９４７．９６ ｍ２。房屋一至四层每层高３．８ ｍ，第五层层高４．２ ｍ，室内外高差０．９ ｍ，房屋总高度２３．６０ ｍ。本建筑结构类型为框架结构，柱网为７．８ ｍ×７．８ ｍ，７．８ ｍ×６．９ ｍ等。填充墙为空心黏土烧结砖，容重要求，包括抹灰不大于１０ ｋＮ/ｍ３，建筑安全等级为二级，设计使用年限为５０年。建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为七度。框架结构抗震等级为三级，场地属Ⅲ类建筑场地。 ２ 问题的提出

本工程在开工３个月，施工完四层主体后，先后发现框架梁及部分次梁中有多处竖向裂缝，工程质量监督检验站对本结构进行现场调查发现，本结构梁中一层共有２根、二层５根、三层８根、四层１０根，共计２５根梁有不同程度的裂缝，裂缝基本为梁侧通长，宽度０．２ ｍｍ左右，位于跨中１/３范围内，形态表现为中间宽，两边窄，呈梭形。 ３ 现场检测情况

工程质量监督检验站所提供的混凝土梁裂缝检测报告：

（１）检测情况。第一，钻芯取样。在二层４/Ｄ－Ｅ、三层６/Ｄ－Ｅ、四层９/Ｄ－Ｅ三根框梁裂缝处距梁底１０ ｃｍ分别取d １００mm芯样一个。第二，混凝土梁缝普查。对一至四层所有框梁、次梁进行普查，普查裂缝的位置、长度及裂缝大小。第三，混凝土回弹测强。对一至四层中二层、四层梁采用回弹法测强，每层随机抽取１０根梁进行回弹，每根梁１０个测区，共回弹２００个测区。

（２）检测结果。第一，从所取３个芯样观察，二层、四层芯样中各有一条贯通的裂缝，三层芯样中裂缝表现不明显。第二，对裂缝普查结果。一层有２根梁，二层有５根梁，三层有８根梁，四层有１０根梁，共计２５根梁存在程度不同的裂缝，裂缝均位于跨中１/３内，有的梁甚至出现多条裂缝，裂缝基本上沿梁侧面通长。裂缝基本形态表现为中间大、两边小。第三，二、四层回弹。检测结果表明：二层混凝土现龄期推定值为３６．２ ＭＰａ，满足混凝土设计强度Ｃ３５的要求。四层混凝土龄期强度推定值为３５．１ ＭＰａ，满足混凝土设计强度Ｃ３５的要求。 ４ 裂缝原因分析

（１）从所抽检的两层混凝土回弹结果可以看出：混凝土现龄期强度推定值均大于３５ ＭＰａ，满足混凝土原设计强度等级Ｃ３５的要求，裂缝的产生与混凝土强度无关。

（２）从裂缝的形态分析，裂缝普遍发生在梁侧面，形态呈中间大、两边小，梁下裂缝不明显，说明裂缝与梁上、下配筋不足关系不十分密切。

（３）《混凝土结构设计规范》（ＧＢ ５００１０—２００２）第１０．２．１６条对梁的配筋作出了新的规定：ｈｗ≥４５０ ｍｍ时，梁侧应沿高度配置纵向构造配筋，每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋）的截面面积不应小于腹板截面面积ｂｈｗ的０．１％，且其间距不宜大于２００ ｍｍ。本工程由于未配置梁侧腰筋，是导致梁侧产生垂直于梁轴线收缩裂缝的主要原因。

（４）收缩裂缝的开展也与环境温度、湿度的变化有关，由于施工周期短，拆模时间提前，混凝土养护条件差等原因，加速了收缩裂缝的产生。

结合工程质量监督检验站的混凝土梁裂缝检测报告，从混凝土的施工强度及裂缝的形态分析，现有混凝土裂缝的产生与混凝土强度无关，与梁上、下配筋不足关系不十分密切。推测为混凝土干缩裂缝。 ５ 建筑物加固总则

首先对建筑结构的受力性能和抗震能力进行细致的鉴定、核算工作，对结构的体系、构造措施、结构构件和节点现状以及质量情况等进行相应的检测和鉴定，认为该工程从目前的状况分析，８０％的裂缝宽度≤０．２ ｍｍ，满足混凝土结构设计规范ＧＢ ５００１０—２００２第３．３．４条结构材料最大裂缝宽度的限值，但考虑结构的刚度及建筑物的整体性以及混凝土构件的干缩尚未完成等因素，确定对本工程中裂缝宽度大于０．２ ｍｍ的梁进行加固。 ６ 加固设计

梁的加固方法常用的有：加大截面法、碳纤维加固法、外包钢加固法和外部粘钢加固法。介于本工程的特点，优先选用粘贴钢板加固。

粘贴钢板加固的优点：工期短，黏结剂硬化速度快；工艺简单，施工方便，黏结剂强度高于混凝土，与加固体系形成良好的整体；粘贴钢板所占空间小，几乎不增加应当加固构件的断面尺寸和重量；可大幅度提高结构构件的抗裂性，抑制裂缝开展，提高承载力。存在的问题：粘贴钢板存在着应力滞后现象，在处理荷载裂缝时需充分考虑应力滞后情况，对粘钢强度进行折减，折减系数为０．８，并按《混凝土结构设计规范》的有关规定进行计算。

（１）加固材料。钢板采用Ｑ２３５热轧钢板，设计强度２１０ ＭＰａ；黏结剂采用ＪＧＮ型建筑结构胶，植筋采用ＪＧＮ型建筑结构锚固胶。

（２）裂缝修补。对梁实行粘钢加固前，先采用化学灌浆法修补混凝土出现的裂缝，恢复结构的整体性和使用功能。灌缝材料的选择，根据裂缝的性质，静止裂缝还是活动裂缝，以及裂缝的宽度确定。本工程经观测资料分析：裂缝为静止裂缝，缝深且细，因此采用低黏度的环氧树脂浆液波灌注。

（３）粘钢加固。对裂缝宽度大于０．２ ｍｍ或有贯通裂缝的梁进行粘钢加固。由前述，引起梁裂缝的主要原因是由于梁截面偏大，且沿梁侧未配置梁侧腰筋，导致梁侧产生垂直于梁轴线的收缩裂缝。加固方法：梁两侧分别粘贴宽１００ ｍｍ，厚４ ｍｍ的钢板两条，梁两支座处粘5个Ｕ型套箍板加固。Ｕ型箍板宽３０ ｍｍ，厚３ ｍｍ，间距１００ ｍｍ，钢板表面以Ｍ２０水泥砂浆抹面。设计原则：梁两侧钢板条等效于梁侧构造腰筋，约束干缩缝的发展，增加梁整体刚度，支座端Ｕ型套箍板用以保证粘贴钢板在支座处的锚固。

随着成品混凝土的应用，施工周期的缩短，混凝土养护条件等因素影响以及建筑功能的改变，加固工程会越来越多。因此以市场为导向，因地制宜地选择经济、快捷、有效的加固改造方法，是我们努力的方向。 参考文献

［１］ 四川省建设委员会．ＧＢ ５０２９２—１９９９ 民用建筑可靠性鉴定标准［S］．北京：中国建筑工业出版社，１９９９．

［２］ 中国建筑科学研究院．ＪＧＪ １１６—９８ 建筑抗震加固技术规程［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９８．

［３］ 四川省建筑科学研究院．ＣＥＣＳ ２５：９０ 混凝土结构加固技术规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，１９９２． （责任编辑：胡建平）