郭立阳
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摘要:目前在我国建筑工程领域,由于混凝土强度偏低严重影响到建筑工程质量,为了解决这一问题,必须采取科学有效的措施对混凝土进行加固补强。本文就混凝土在加固施工中的新材料、新方法与新技术进行研究探讨,从而保证并提高建筑工程的质量。
关键词:混凝土加固方法施工技术
建筑行业作为我国国民的支柱产业,是国民发展战略中的重点及先行行业,随着我国城市化进程的不断深入,建筑行业在社会发展中占据的地位越来越明显。建筑项目的投资规模越来越大,人们对建筑质量越来越重视,混凝土加固技术的应用在很大程度上促进了建筑工程整体质量的提升,保障了人民的财产安全以及生命安全,所以必须重视混凝土加固技术在建筑工程建设中的具体应用,结合具体的工程施工选择合理的混凝 土加固技术,充分发挥混凝土加固技术的优势,切实提升建筑工程的整体质量。
1 建筑施工中混凝土加固原则
混凝土加固是针对已经建成的建筑而言,由于其结构受力特征比较特殊,就决定了加固技术与新建混凝土工程的施工工艺是存在较大区别的,所以对建筑物进行混凝土加固的时候一定要 严格遵循既定的加固原则,最大限度的保障建筑加固效果能够切实满足技术要求,一般建筑施工中混凝土加固原则遵循以下几点,首先必须保障混凝土加固操作完成后,新的结构能够分担建筑物的一部分载荷,充分发挥其加固的作用,当然在发挥加固作用的时候不可对原有的混凝土结构造成不利的影响,需要将原有的结构性能尽量的保存完好,一些不需要更换的构件尽量完好的保存;其次加固操作的时候需要采取必要的措施减少对原有建筑性能的影响,切不可由于混凝土加固操作对原有建筑产生任何负面的影响,不能使建筑的基础及整体结构 受到损坏;混凝土加固完成后需要做好力学分析及校正工作,分析、校正过程需要严格遵循结构设计的基本原则,将可能出现的一些影响加固性能的问题充分考虑在内,新材料及旧材料的协同工作必须配合好,加固完成后构件的截面形及刚度变化等因素也需要考虑在内。
2 混凝土结构加固施工的常用方法
2.1 直接粘贴碳纤维布加固
2.1.1 CFRP加固材料
FRP材料相具有抗拉强度高、自重小等优点,过去一直应用于运载火箭、宇宙飞船、飞机等航空航天设备。将FRP材料应用于结构加固工程是近年来的新举措。FRP材料的弹性模量与建筑钢材很接近,但抗拉强度却比钢材高很多,将这种材料应用于结构加固工程意味着,达到相同的总拉力,所需要的材料截面积及自重会大大小于钢材。通常所用的FRP材料指碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。碳纤维的强度和弹性模量最高,在实际工程中 应用得最广。与碳纤维相关的加固产品市场最成熟,生产工艺也最完善。
2.1.2 CFRP加固的特点
质量轻,不给加固结构带来多余负担。目前用于混凝土结构加固的碳纤维布,单位面积的质量(g/m)为300左右,其厚度在0.15mm左右。这样算来,相同体积的钢材与碳纤维布的质量的比值为3.9:l。强度高,弹性模量高。普通碳纤维布的弹性模量为2.3×105,与钢材相当,但极限抗拉强度为3500MPa,是普通钢筋HRB335屈服强度的10倍。抗腐蚀能力强,耐久性好。碳 纤维布的化学性质稳定,不与酸碱盐等化学物质发生反应,因而加固后的钢筋混凝土结构具有良好的耐腐蚀性及耐久性,解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题。使用面广,施工简单。碳纤维布质地柔软,可以任意剪裁,因而可以满足各种部位,各种几何尺寸的加固需求I粘贴碳纤维布不需要大型机械,占用施工场地小,没有湿作业,因而工效很高。当然FRP材 料也有缺点,与普通高碳钢类似,碳纤维布的应力应变曲线几乎为直线,断裂为脆性,如何更大程度的利用纤维强度,是目前CFRP加固研究的重点。粘钢和CFRP加固广泛的使用在梁板受弯加固中。它们都是使用结构胶将加固材料粘贴干构件表面,使加固材料与构件共同工作,从而提高构件的各方面性能。二者具有施工简单、快速,环境污染小,不影响生产活动和居民生活等优点。
2.2 加大截面法
2.2.1 植筋技术在加大截面法中的应用
化学植筋是工程界广泛应用的一种后锚固连接技术,它是在已有混凝土构件或构件上,以适当的孔径和深度钻孔,然后用化学胶粘剂一锚固较,将带肋钢筋或长螺杆植入混凝土中,以达到与原结构构件可靠连接的目的。化学植筋是利用化学胶粘剂的粘结力和锁键作用使植筋与混凝土牢固粘结,使作用在植筋上的力通过化学胶粘剂传递到已有的结构上。化学植筋工艺简单、锚固快捷、安全可靠,因而广泛应用于结构加固、补强、新旧构件连接、补埋钢筋、后埋钢构件等方面。
2.2.2 植筋的设计与施工
(1)植筋的材料:锚固较、锚筋、混凝土基材。(2)植筋的四种破坏模式:在较大的边距和中距情况下的植筋周围混凝土锥体破坏;植筋与混凝土连接部位的粘结破坏;植筋拉断或者 剪断;在较小的边距情况下植筋周围混凝土劈裂破坏。(3)植筋的工艺作法:工艺流程:钻孔→清孔→注入植筋料→插筋→养护→现场拔拉试验钻孔:孔位应按设计图要求准确布置,并依据原结构竣工图,注意避开原有钢筋。
3 建筑施工中混凝土加固技术
3.1 砖混结构的加固方法
3.1.1 砖混结构的直接加固方法
砖混结构混凝土直接加固方法包括钢筋混凝土外加层加固方法,增设扶壁柱混凝土加固方法以及钢筋水泥砂浆外加层混凝土加固方法。图一为砖混结构加固节点构造详图。钢筋混凝土外加层加固方法是一种比较简单易行的工艺,并且应用范围较广,应用过程中受到的限制因素较少,所以实际应用过程受到了 广泛的青睐,相对应其他加固工艺,该种加固方式工艺成熟,借助该种加固方式进行施工大幅度提升了承载能力,但是该种加固方法也存在自身的不足,那就是在具体施工过程中需要消耗大量的时间开展湿作业,完工后对周围的环境也会造成一些不好的影响。增设扶壁柱混凝土加固方法与上述的方法有些类似,例如施工工艺相对简便,施工工艺相对比较成熟,其应用缺陷就是限制承载能力,抗震性能不佳,所以如果施工地区属于地震重灾区,那么切不可使用该种加固方式;钢筋水泥砂浆外加层混凝土加固方法施工成本较低,承载力强,同钢筋 混凝土上层加固方法比,承载力相对较差,使用范围相当,该种加固方法应用用于两侧穿墙钢筋封闭施工中。
3.1.2 砖混结构的间接混凝土加固方法
砖混结构间接混凝土加固方法是相对应砖混结构直接混凝土加固方法而言的。该种加固方式包括无粘结外包型钢筋混凝土加固方法,预应力撑杆混凝土加固方法。无粘结外包型钢筋混凝土加固方法是一种比较传统的加固方式,如果原构件的截面尺寸不能变大,但是需要截面的承载能力较大,可以使用该种加固方式,该种混凝土加固方式的优点就是施工操作简单易行,需要现场实际工作的内容不多,同时湿作业的工作量也相对比较少,该种加固方式也存在自身的缺陷,那就是施工成本比较高,并且需要借助钢结构做好防护措施;预应力撑杆混凝土加 固方法在加固高应力高应变状态的砌体中应用广泛,不仅能够大大提升承载能力,还能够起到较为理想的加固作用,但是该种加固方式对施工环境温度有很高的要求,在温度高于65摄氏度的环境中不可使用;将混凝土结构改变是一种常用的加固方式,应用过程需要将综合空间协作因素考虑在内,将混凝土内部载荷的分布情况改善,还可以将边界条件改变,当然结合具体的需要还可以增加杆体和支撑构建,达到良好的混凝土结构加固的目的。
3.2 混凝土结构的间接加固方法
混凝土结构间接加固方法一般借助预应力及促进支撑增加的方式开展,由于预应力加固方法能够起到较好的加固效果,被加固的构件能够降低应力同时还可以优化对混凝土结构的承载能力,促进支撑增加的加固方式既简单又实用,但是对于施工条件有着严苛的要求,如果不注意可能影响建筑物的外观, 所以在使用的时候需要格外注意。
4 结束语
综上所述,就目前来看,这些混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,更好的加固施工方法将会有更大拓展,因此,加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
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