砼强度不足加固方法原理和案例

《砼强度不足加固方法原理和案例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砼强度不足加固方法原理和案例（27页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、砼强度不足加固方法 原理和案例 第一部分砼强度不足基本知识 1）概述 因施工和使用不当而引起的混凝土强度不足,将会使结构的承载能力和刚度下降,挠曲变形加大,同时使结构的抗裂、抗渗和耐久性降低，影响结构使用。下图是两例砼强度不足的图片。 ? 2）引起混凝土强度不足的表现 强度不足的表现：混凝土强度不够必将伴随有抗渗能力降低，耐久性降低，更重要的会影响结构的承载能力。主要表现为三方面： 1降低结构强度、刚直下降。 2抗裂性差、产生大量宽裂缝。 3构件变形，变形大到影响正常使用。 3）引起混凝土强度不足的原因 1 原材料质量差： （1）水泥质量不良：1.水泥实际活性低；2.水泥安定性不合格； （2）

2、骨料（砂、石）质量不良：1.石子强度低；2.石子体积稳定性差；3.石子形状与表面状态不良；4.砂、石中有机杂质含量高、粉尘含量高，砂中云母含量高； （3）拌合水质量不合格； （4）外加剂质量不合格或组成配比不当 2 混凝土配合比不当： 混凝土配合比是决定强度的重要因素之一，其中水灰比的大少直接影响混凝土强度，其他如用水量、砂率、骨灰比等也影响混凝土的各种性能，从而造成强度不足事故。 （1）用水量加大：较常见的有搅拌机上加水装置计量不准；不扣除砂、石中的含水量；甚至在浇灌地点任意加水等;（2）随意套用配合比;（3）外加剂掺量不准;（4）外加剂使用不当； （5）砂石计量不准和水泥用量不足。 3 施

3、工工艺不正确 （1） 搅拌不佳，时间过短或过长造成不匀;（2） 浇筑时水泥浆漏失严重；混凝土假凝、初凝；振捣不实;（3） 养护不当；如早期缺水干燥，受冻等.4 试块未经标准养护或未按规定制作 对于混凝土强度不足的补救和处理一般采用测定实际强度，利用后期强度，减少结构荷载，结构加固、分析验算，至拆除重建等。 4）典型加固方法及适用范围： 混凝土结构强度不足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。 1、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，

4、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。 （2）置换混凝土加固法 该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空

5、，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。 （3）有粘结外包型钢加固法 外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。 该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。 （4）粘钢

6、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。 （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

7、、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。 （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C20C60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。 2、间接加固的一般方法有： （1）预应力加固法 （一）预应力水平拉杆固法 预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同

8、找曲，此时尚有一部分压力直接传递给构件底面），在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。 由于水平提杆的作用，原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压，因此，加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。 （二）预应力下撑拉杆加固法 钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，

9、抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力 该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。 （2）增加支承加固法 增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的载载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。 （3）其它加

10、固法 辅助结构加固法是采用另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁，部分或全部分担被加固梁的荷载。 在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。 3、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有： （1）托换技术 系托梁（或桁架）拆柱（或墙）、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称；属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成；适用于已有建筑物的加固改造；与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点，但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。 （2）植筋技术 系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接

11、与锚固技术；可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋；已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。 （3）裂缝修补技术 根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术；适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施。内部修补法。 内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中，结硬后起到补缝作用，并通过其胶结性使原结构恢复整体性，该方法适用于裂缝宽度较大，对

12、结构的整体性和安全性及耐久性等有影响，或有防水防渗等要求的裂缝的修补。 （4）碳化混凝土修复技术 系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。 （5）混凝土表面处理技术 系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。 （6）混凝土表层密封技术 系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。 （7）其它技术 如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。 第二部分混凝土强度不足加固工程3个案例 1. 案例1 某超低强度混凝土现浇框架结构的补强加

13、固 2. 工程概况 某纸箱厂为单幢建筑( 最大宽度109 m, 最大长度159.1m) , 总建筑面积为16 860m2, 其中: 生产车间为单层, 跨度为20m, 钢结构屋面; 成品仓库为3层钢筋混凝土框架结构; 原料仓库为8m高的单层钢筋混凝土框架结构。基础采用高强预应力管桩, 地面为结构地面, 框架结构混凝土设计强度等级均为C25。 该工程于2002年1月份开始开挖基础, 混凝土采用现场搅拌站制备和商品混凝土。施工至2002年2月份( 跨春节) 时, 完成了部分结构地面、生产车间的所有柱、原料仓库的所有结构、成品仓库3层柱后, 发现混凝土强度超低, 后经对承台、地梁、地面钢筋混凝土板、部

14、分钢筋混凝土柱、楼盖梁进行补强加固, 于2002年10月末竣工, 交付正常使用至今。 1 混凝土强度检测 为摸清混凝土质量的准确情况, 委托法定单位对已完成的混凝土构件进行了高频度的现场 钻芯取样检测, 检测结果表明: 除成品仓库二层楼盖( 用商品混凝土) 及一层楼盖板1( 用自拌混凝土) , 原料仓库屋盖( 用商品混凝土) 混凝土强度基本满足验评要求外, 其他构件的混凝土强度均不符合设计要求, 而不合格的混凝土均为现场自拌。经调查分析: 该工程混凝土强度大面积不合格, 其主要原因是现场搅拌站用错了混凝土配合比及所使用的砂较细所引起的。 1. 加固设计 2.1 加固原则 加固必须满足现行规范对

15、承载能力极限状态、正常使用极限状态、混凝土结构的耐久性要求; 被加固结构的混凝土强度按C10考虑; 采用加大截面方法进行加固。 2.2 加固范围 所有两桩及两桩以上承台; 局部地梁; 局部地面;成品仓库一层楼盖梁; 除生产车间钢屋架柱外的所有混凝土柱, 即成品仓库的1, 2, 3层混凝土柱, 原料仓库8m高的混凝土柱。 2.3 主要加固工艺 钢筋采用植筋及焊接, 为保证混凝土的耐久性符合要求, 在原混凝土面抹10mm厚FSB- 100防渗宝新型材料。加固用混凝土均为C30。 1. 加固施工 3.1 承台加固 利用原地梁未嵌入承台, 承台至地面板的空间加厚承台, 承台侧面则加厚100150 mm

16、, 以确保承台的耐久性。 施工工艺流程: 挖土凿毛原承台表面打孔安装膨胀 螺栓( 起销的作用) 清洗承台表面安放承台的加固钢筋支承台模板浇筑承台混凝土养护拆模回填土。 3.2 地梁加固 原设计将地面板与地梁设计成各自独立的构件,便于梁板单独施工, 即地梁截面为矩形。加固设计在板面给地梁再配负筋、箍筋并与板一起整浇, 使原矩形截面地梁变为T形截面。 施工工艺流程: 挖土凿毛地梁侧表面( 地梁顶应露出箍筋, 外露长度不少于12 d) 清洗地梁侧表面抹防渗宝柱打孔植筋及安装地梁加固筋焊接地梁加固筋焊接地梁箍筋浇筑混凝土。 施工注意事项: 地梁主筋能直接绕过柱的, 则直通; 不能绕过柱的, 则用植筋办

17、法锚固、加固钢筋。 3.3 地面加固 在原混凝土地面, 间距300mm植12钢筋, 再配筋并将板加厚150mm。 施工工艺流程: 凿毛原地面表面清洁板面安装板筋植12钢筋浇筑混凝土养护。 施工注意事项: 地面的配筋为负筋, 为保证钢筋的有效高度, 必须安放足够的马凳筋; 为确保地面的平整度达到要求, 采用铺道轨滚平施工工艺。 3.4 柱加固 将原柱截面加宽100200mm。 施工工艺流程: 凿毛柱表面凿出原柱边中部主筋柱头梁打孔固定角钢焊接箍筋及复合箍( 焊于已凿出的原柱中主筋上) 柱头穿楼板打孔清洗柱面安装柱模板( 2m高翻一次) 浇筑混凝土拆模养护。 施工注意事项: 柱头加密箍的安装, 必

18、须首先在与柱头相交的梁上打两个孔, 用螺栓固定角钢, 然后再将加密箍焊于角钢上( 图1) ; 由于有些柱高为8m, 柱模板必须多次向上翻, 一般将混凝土的自由落体高度控制在2m以内; 由于柱截面加固厚度较小( 50100mm) , 因此浇筑的混凝土必须采用流动性较大( 坍落度14cm) 的细石混凝土, 浇筑时必须用最小的振动棒振捣及不断地敲击模板, 以避免出现蜂窝; 已形成楼板的柱头处, 必须将楼板打穿, 通过该洞浇筑柱头混凝土; 两边或三边加大截面的, 将加固箍筋焊于原柱箍筋上。 3.5 楼面梁加固 将原梁加高100150mm并在梁头加掖, 梁加固筋采用在柱上打孔植筋的办法锚固。 施工工艺流

19、程: 凿出梁侧下箍筋且外露12 d在柱上钻孔植梁底加固筋焊接梁底加固筋焊接加固箍筋支梁加固模板浇筑及超浇筑梁加固混凝土拆模养护打掉超捣部分混凝土抹防渗宝。 施工注意事项: 由于凿梁表面只破坏钢筋保护层,因此梁一般不用临时支护; 为了加固箍筋的焊接必须凿出梁下侧的箍筋, 且露出长度必须12 d( 图2) ; 梁底角必须保证有高 度不小于30mm的直角, 梁加固模板的顶端必须做成喇叭口( 图3) , 以便于浇筑梁加固混凝土, 加固梁超捣的混凝土, 宜在其强度达到75%时凿掉。 3.6 植筋工艺 植筋采用国产JGN.AC建筑结构粘合剂。 施工工艺流程: 成孔清洁孔清洁钢筋表面配胶孔内注胶、钢筋表面涂

20、胶安放加固钢筋固化养护抽检。 施工注意事项: 钻孔深度一般比要求超钻20mm,孔径一般比钢筋直径大5 mm; 为便于操作, 植筋用材长度一般宜为3m左右, 然后再焊接加固筋, 但需满足接头规定。 1. 结语 随着社会的发展, 建筑加固已不仅局限于事故处理, 出现了更多的使用功能改变的加固, 但我国在建筑加固的理论研究、产品开发、施工工艺等方面还不能满足发展的要求,例如本工程钻芯抽检了182个构件, 群体的强度如何评定, 被加固构件的混凝土强度如何取值, 被加固混凝土的超低强度与抗震要求强度等级的不符, 框架梁端部原负筋加固后应力如何取值等, 目前尚无明确的结论。在加固施工方面, 我们的国产结构

21、胶完全可以与进口胶媲美, 且价格占有优势, 但施工成孔工具较差; 结构胶两组份混合, 现场计量难以保证准确; 注胶挤压工具原始等, 有待研究部门、结构胶生产单位、施工工具生产等单位加强研究、开发, 以促进我国建筑结构加固事业的发展。1. 案例2 某高层混凝土建筑质量问题的鉴定与加固处理 2. 工程概况 某高层混凝土结构位于东部沿海地区,为地下2层、 地上 27层的框架剪力墙结构。主楼建筑面积为 22950 m2(不含地下室和裙房 )。15层为办公、 商务、 会议和娱乐用房 , 624层为酒店客房 , 25层为茶座和观景平台 , 26层为机房。14层层高为412 m, 522层层高为 313 m

22、, 2327层层高为 412m,室内外高差为 0175 m,建筑高度为 97195 m,局部高度为 110125 m。 根据设计图纸 ,本工程抗震设防烈度为 7度(第一组 ) ,设计基本加速度值为 0115 g,框架抗震等级为 3级 ,剪力墙抗震等级为 2级;结构安全等级为 2级 ,基本风压为 0160 kN /m2,地面粗糙度按 A类取用；15层为底部加强区。混凝土设计强度:7层以下 (含 7层 )采用 C40混凝土,816层顶采用C35混凝土,17层以上均采用C30混凝土。设计使用年限为50年,室外地面以上构件所处的环境条件均为室内正常环境。本工程场地类别为 类 ,主楼采用桩筏基础 ,采用

23、 10%（面积比）时，应绑条焊加强。 （3）所有修补部位的水泥砂浆及细石混凝土均应做好养护，确保砂浆及混凝土强度。 （4）缺陷补强及加强带位置、范围，放线后要经有关单位核实后方可凿打。 （5）在缺陷补强时，凿除浮浆、浮石、除锈清刷工作完成后，应通知建设、质检、监理、设计检查满足设计要求后，再做下步工作。 （6）混凝土凿打，不能采用大锤大力撞打，应采用钢钎凿打，不得损伤旁边的混凝土，不得打断钢筋。 1. 加固处理效果 按照上述要求补强、加固后，确认整体混凝土的强度等级可达C40。经计算复核：建筑物层间位移及顶点位移满足规范限值要求；筒体剪力墙轴压比均小于0.60，满足设计要求，剪力墙仍保证一定的

24、延性，剪压比控制在规范范围内；筒体剪力墙的配筋按原设计满足要求，承载力满足使用要求，建筑物安全、可靠。 附录 混凝土结构构件加固方法分析 采用有限元方法，通过对结构构件在加固前、后的应力及位移状态的分析，对不同加固方式的作用效果进行探讨。 一、刚度问题（剪力墙开洞问题） 剪力墙开洞常采用洞口周边粘钢板加固。 1 计算模型 粘钢加固计算模型（图中橙色部分为洞口周边粘贴钢板） 2 剪力墙应力状态分析 为开洞剪力墙应力均匀（开洞前）角部应力集中（加固前） （加固后）应力向墙体内部转移（应力均匀化，避免剪力墙角部产生裂缝） 3 结论 剪力墙洞口角部为应力集中区域，易产生斜向裂缝； 剪力墙开洞为刚度问题

25、，外粘钢加固洞口能使洞口角部应力向墙体深部扩散，使应力均匀化，避免洞口角部裂纹出现，保证墙体整体刚度。 二、强度问题（梁受弯承载力问题） 梁受弯承载力不足的加固，常用的有加大截面加固法和粘纤维材料加固法。 1 计算模型 梁受弯承载计算模型 2 应力状态分析 均匀荷载作用下，正常使用状态，梁应力状态（层状受力） 均匀荷载作用下，大变形状态，梁应力状态（层状受力） 梁底加大截面加固（梁中性层下移，梁底新增截面与原有梁协同受力） 梁底粘贴纤维材料加固（应力状态与加大截面法类似） 3 结论 梁中性层位置约为梁高中部； 加大截面加固后，中性层位置下移，后增截面部分发挥作用（抵抗拉力）； 梁底粘贴纤维材料加固后，中性层位置下移，后增截面部分发挥作用（抵抗拉力），效果与加大截面做法相差不大。 三、挠度问题（梁受弯变形问题） 控制梁抗弯挠度问题常采用加大截面法和粘纤维材料法加固。 1 计算模型 2 位移状态分析 原有梁竖向位移 梁底加大截面加固 梁底纤维材料加固 3 结论 梁底加大截面对控制梁竖向位移效果明显，梁底粘贴纤维材料对控制梁竖向位移效果也有效果，但是效果略逊于加大截面法。