论文部分内容阅读
摘要: 简述混凝土建筑常用的加固施工技术,并重点说明建筑物的加固改造的几种施工方法。
关键词: 建筑物;加固改造;技术;分析
中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0620147-01
我国有许多大型建筑是在20世纪80年代建立起来的,这些建筑许多是钢结构、混凝土、钢筋混凝土结构,年久因酸碱腐蚀而老化,随之而来的是将有一大批建筑物需要进行加固改造。对旧有建筑物加固改造好处很多:首先,既节约拆除费用又节省新建费用;其次,与新建建筑相比加固改造的施工量不会很大,因此施工工期短,影响小,一般情况下不需要长时间施工,从技术角度来讲一般的建筑物(工业厂房)都可以通过一定的加固达到继续使用的目的。本文将对目前常用的几种建筑物加固改造的施工方法进行简单的介绍,以便业主及设计人员对建筑物改造时选择。
1 粘碳纤维复合材料、粘钢板加固
当结构的承载力不够或使用荷载增加,设计、施工错误,混凝土中的钢筋强度达不到要求均可以采用在钢结构或混凝土结构外面粘结碳纤维布或钢板的方法进行补强。近年来采用碳纤维复合材料对钢筋混凝土结构、钢结构进行修复、加固和翻新的新技术,在国际上深受重视并已经获得了较多的应用和发展。目前,国内碳纤维加固使用的碳纤维布大部分是国外进口产品,其性能较好。使用的胶粘剂一般是国产的,性能与国外同类产品基本相同,但价格便宜很多。工程应用实例;某建筑物由于使用年限长,需要对承载梁进行加固补强。经过比较和分析决定采用粘碳纤维的方法进行加固。施工材料采用进口碳纤维布和国产金草田粘碳纤维胶,由专业的施工队伍施工。具体经过现场加固粘结拉拔试验,表明此项结构加固方法有效、实用。避免了使用传统加固方法导致增大结构截面占用空间的缺点,同时由于不需要焊接减少了加固施工中带来的危险。在有些时候混凝土结构也可采用粘钢板的方法对结构进行加固,其作用原理和效果与粘碳纤维基本相同。粘钢板使用的结构胶与碳纤维布的不同,要求有一定的粘稠度以便钢板和混凝土之问能够充满胶粘剂。
2 喷射混凝土扩大混凝土截面
建筑物加固也经常使用加大原有结构截面积的方法来提高结构的承载力。其优点是结构的刚性提高较多且施工成本较低,缺点是增大了原结构的体积和重量,施工较繁琐。增大截面的混凝土层通常较薄,采用一般的混凝土施工方法很难做到使混凝土自身密实,也很难达到和原有混凝土面结合牢固,因此经常使用喷射混凝土的方法。
在建筑物加固中我们特别建议采用湿式喷射混凝土工艺,因为这样可以减少喷射回弹和粉尘,保证喷射后的混凝土达到高标号。建筑物加固时,常采用在结构(梁、柱、板、墙)表面增加一层钢筋混凝土扩大原有结构的截面积来提高承载力。在某些情况下,模板的组装是困难的,且要大量准备时间,而采用混凝土喷射工艺,虽然,每立方米喷射混凝土成本较高,但是,节省的准备费用和时间使得该法比传统的立模浇灌混凝土法还要经济使用。由于喷射混凝土粘结性强,有较高的强度,所以与原有的结构面粘结牢固并可共同承载。
根据喷射方式划分施工可以分以下两种:
1)干式喷射混凝土。在该系统中,混凝土在现场进行干拌和,然后将混合料送入转子式喷射机,再由压风将混合料沿软管高速输送出去,当到达喷嘴时再加入水,由于是在输料软管的末端才加水,因此混凝土不会充分与水拌匀,在喷射过程中会产生相当数量的粉尘。这就要求正确地掌握加水量,这在很大程度上取决于喷射手的经验。为了获得一定的喷层厚度,并增强“锤击效应”,该法需要在混凝土中加一定数量的骨科,因此,回弹量会达到30%。
2)湿式喷射混凝土。在湿式喷射混凝土施工中,混凝土是在搅拌站进行拌和,然后将混合料送入湿式喷射机,再由湿式喷射机借助压风沿软管输送经喷嘴喷射到结构面。湿式喷射机实际相当一台混凝土输送泵。由于混凝土是在搅拌站拌和的,因此水灰比精确,可以喷射出高标号混凝土。在喷射过程中粉尘、回弹均较少。
工程应用实例:某建筑物,为混凝土五层框架结构,使用十几年后发现主体钢筋温凝土框架出现较为严重的钢筋锈蚀及混凝土裂缝现象,其现时承栽力较低,不能满足继续使用的要求,加固以提高结构的承载力为主。从防止结构再度锈蚀考虑,采用碳纤维加固及混凝土修补。施工时设备不拆除,但由于使用喷射混凝土的方法有很多回弹料,因此,作好设备的临时防护是必须的。
3 混凝土裂缝压力注胶修补
建筑物由于常年经受腐蚀气体的侵蚀及振动等因素的影响,混凝土结构很容易产生裂缝。裂缝是混凝土结构可能进一步破坏的第一个信号、如果不及时进行修补,随着时间的推移可能会造成结构的严重破坏,影响到建筑物的正常使用。裂缝对结构安全的影响主要有以下几个方面:
1)对结构整体强度的影响。混凝土产生裂缝后,结构的整体性遭到破坏。包括结构的抗剪强度、抗拉强度及抗弯强度都会降低,结构的应力可能重新分配。2)对钢筋强度的影响。裂缝造成结构的断面刚性降低,结构的原有应力可能会全部加载到内部钢筋上,有可能造成钢筋的承载力不够而破坏。3)耐久性的影响。混凝土产生裂缝后,水及有害气体很容易通过裂缝渗透到混凝土结构的内部,造成钢筋锈蚀、混凝土内部炭化、混凝土表面的保护层脱落、钢筋外露等,大大缩短了建筑物的使用年限。
因此,必须对混凝土的裂缝进行修补。修补可以用表面修补和内部修补两种方法,表面修补可以采用粘结碳纤维布的方法。结构内部的修补方法是:采用压力注射的方法将低粘度的高分子结构胶注入结构的裂缝中,结构胶固化后将混凝土裂缝粘好,即可恢复混凝土的整体性又封闭了裂缝防止水及有害气体对结构内部的侵蚀。所使用的裂缝结构胶必须满足流动性好、不收缩、抗压及抗弯强度高、与混凝土有良好的粘结性、固化时间较长、可以通过注射器压注充满混凝土内部等要求。
4 小结
本文仅对结构加固的常用方法进行了简单的介绍。在混凝土结构加固改造中还有很多其他方法,如植筋的方法也是经常用到的。植筋法是钢筋通过结构胶植入混凝土中,虽然不能单独称为一种加固方法,但在建筑物加固改造的各种场合中几乎都有应用。另外在结构改造时经常要拆除混凝土的某些部分,也要使用无振动的静态切割方法。此外体外预应力法及隔震、消震法也是加固改造的常用方法。
随着新材料、新技术的不断发展,适应结构加固改造的方法也会层出不穷,但对建筑物加固改造一般应遵循以下程序:了解加固改造的原因结构鉴定(检测)确定加固方案选择施工队伍、施工材料施工(必要时调整加固方案)检测施工质量定期观测加固结构。结构加固改造经常是几种加固方式同时使用,根据结构的特点、下期、成本控制、施工条件等综合考虑,选择最优的方案。
参考文献:
[1]赵彤、张晨军、谢剑、刘明国,碳纤维布加固修复砖砌体的研究与工程实践[J]建筑结构2002(3).
[2]周新刚、司伟建、李春祥,钢筋混凝土植筋锚固构件受低周反复荷载作用的恢复力特性[J].建筑结构,2002(8).
关键词: 建筑物;加固改造;技术;分析
中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0620147-01
我国有许多大型建筑是在20世纪80年代建立起来的,这些建筑许多是钢结构、混凝土、钢筋混凝土结构,年久因酸碱腐蚀而老化,随之而来的是将有一大批建筑物需要进行加固改造。对旧有建筑物加固改造好处很多:首先,既节约拆除费用又节省新建费用;其次,与新建建筑相比加固改造的施工量不会很大,因此施工工期短,影响小,一般情况下不需要长时间施工,从技术角度来讲一般的建筑物(工业厂房)都可以通过一定的加固达到继续使用的目的。本文将对目前常用的几种建筑物加固改造的施工方法进行简单的介绍,以便业主及设计人员对建筑物改造时选择。
1 粘碳纤维复合材料、粘钢板加固
当结构的承载力不够或使用荷载增加,设计、施工错误,混凝土中的钢筋强度达不到要求均可以采用在钢结构或混凝土结构外面粘结碳纤维布或钢板的方法进行补强。近年来采用碳纤维复合材料对钢筋混凝土结构、钢结构进行修复、加固和翻新的新技术,在国际上深受重视并已经获得了较多的应用和发展。目前,国内碳纤维加固使用的碳纤维布大部分是国外进口产品,其性能较好。使用的胶粘剂一般是国产的,性能与国外同类产品基本相同,但价格便宜很多。工程应用实例;某建筑物由于使用年限长,需要对承载梁进行加固补强。经过比较和分析决定采用粘碳纤维的方法进行加固。施工材料采用进口碳纤维布和国产金草田粘碳纤维胶,由专业的施工队伍施工。具体经过现场加固粘结拉拔试验,表明此项结构加固方法有效、实用。避免了使用传统加固方法导致增大结构截面占用空间的缺点,同时由于不需要焊接减少了加固施工中带来的危险。在有些时候混凝土结构也可采用粘钢板的方法对结构进行加固,其作用原理和效果与粘碳纤维基本相同。粘钢板使用的结构胶与碳纤维布的不同,要求有一定的粘稠度以便钢板和混凝土之问能够充满胶粘剂。
2 喷射混凝土扩大混凝土截面
建筑物加固也经常使用加大原有结构截面积的方法来提高结构的承载力。其优点是结构的刚性提高较多且施工成本较低,缺点是增大了原结构的体积和重量,施工较繁琐。增大截面的混凝土层通常较薄,采用一般的混凝土施工方法很难做到使混凝土自身密实,也很难达到和原有混凝土面结合牢固,因此经常使用喷射混凝土的方法。
在建筑物加固中我们特别建议采用湿式喷射混凝土工艺,因为这样可以减少喷射回弹和粉尘,保证喷射后的混凝土达到高标号。建筑物加固时,常采用在结构(梁、柱、板、墙)表面增加一层钢筋混凝土扩大原有结构的截面积来提高承载力。在某些情况下,模板的组装是困难的,且要大量准备时间,而采用混凝土喷射工艺,虽然,每立方米喷射混凝土成本较高,但是,节省的准备费用和时间使得该法比传统的立模浇灌混凝土法还要经济使用。由于喷射混凝土粘结性强,有较高的强度,所以与原有的结构面粘结牢固并可共同承载。
根据喷射方式划分施工可以分以下两种:
1)干式喷射混凝土。在该系统中,混凝土在现场进行干拌和,然后将混合料送入转子式喷射机,再由压风将混合料沿软管高速输送出去,当到达喷嘴时再加入水,由于是在输料软管的末端才加水,因此混凝土不会充分与水拌匀,在喷射过程中会产生相当数量的粉尘。这就要求正确地掌握加水量,这在很大程度上取决于喷射手的经验。为了获得一定的喷层厚度,并增强“锤击效应”,该法需要在混凝土中加一定数量的骨科,因此,回弹量会达到30%。
2)湿式喷射混凝土。在湿式喷射混凝土施工中,混凝土是在搅拌站进行拌和,然后将混合料送入湿式喷射机,再由湿式喷射机借助压风沿软管输送经喷嘴喷射到结构面。湿式喷射机实际相当一台混凝土输送泵。由于混凝土是在搅拌站拌和的,因此水灰比精确,可以喷射出高标号混凝土。在喷射过程中粉尘、回弹均较少。
工程应用实例:某建筑物,为混凝土五层框架结构,使用十几年后发现主体钢筋温凝土框架出现较为严重的钢筋锈蚀及混凝土裂缝现象,其现时承栽力较低,不能满足继续使用的要求,加固以提高结构的承载力为主。从防止结构再度锈蚀考虑,采用碳纤维加固及混凝土修补。施工时设备不拆除,但由于使用喷射混凝土的方法有很多回弹料,因此,作好设备的临时防护是必须的。
3 混凝土裂缝压力注胶修补
建筑物由于常年经受腐蚀气体的侵蚀及振动等因素的影响,混凝土结构很容易产生裂缝。裂缝是混凝土结构可能进一步破坏的第一个信号、如果不及时进行修补,随着时间的推移可能会造成结构的严重破坏,影响到建筑物的正常使用。裂缝对结构安全的影响主要有以下几个方面:
1)对结构整体强度的影响。混凝土产生裂缝后,结构的整体性遭到破坏。包括结构的抗剪强度、抗拉强度及抗弯强度都会降低,结构的应力可能重新分配。2)对钢筋强度的影响。裂缝造成结构的断面刚性降低,结构的原有应力可能会全部加载到内部钢筋上,有可能造成钢筋的承载力不够而破坏。3)耐久性的影响。混凝土产生裂缝后,水及有害气体很容易通过裂缝渗透到混凝土结构的内部,造成钢筋锈蚀、混凝土内部炭化、混凝土表面的保护层脱落、钢筋外露等,大大缩短了建筑物的使用年限。
因此,必须对混凝土的裂缝进行修补。修补可以用表面修补和内部修补两种方法,表面修补可以采用粘结碳纤维布的方法。结构内部的修补方法是:采用压力注射的方法将低粘度的高分子结构胶注入结构的裂缝中,结构胶固化后将混凝土裂缝粘好,即可恢复混凝土的整体性又封闭了裂缝防止水及有害气体对结构内部的侵蚀。所使用的裂缝结构胶必须满足流动性好、不收缩、抗压及抗弯强度高、与混凝土有良好的粘结性、固化时间较长、可以通过注射器压注充满混凝土内部等要求。
4 小结
本文仅对结构加固的常用方法进行了简单的介绍。在混凝土结构加固改造中还有很多其他方法,如植筋的方法也是经常用到的。植筋法是钢筋通过结构胶植入混凝土中,虽然不能单独称为一种加固方法,但在建筑物加固改造的各种场合中几乎都有应用。另外在结构改造时经常要拆除混凝土的某些部分,也要使用无振动的静态切割方法。此外体外预应力法及隔震、消震法也是加固改造的常用方法。
随着新材料、新技术的不断发展,适应结构加固改造的方法也会层出不穷,但对建筑物加固改造一般应遵循以下程序:了解加固改造的原因结构鉴定(检测)确定加固方案选择施工队伍、施工材料施工(必要时调整加固方案)检测施工质量定期观测加固结构。结构加固改造经常是几种加固方式同时使用,根据结构的特点、下期、成本控制、施工条件等综合考虑,选择最优的方案。
参考文献:
[1]赵彤、张晨军、谢剑、刘明国,碳纤维布加固修复砖砌体的研究与工程实践[J]建筑结构2002(3).
[2]周新刚、司伟建、李春祥,钢筋混凝土植筋锚固构件受低周反复荷载作用的恢复力特性[J].建筑结构,2002(8).