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[摘 要]本文以某工程加固实例，分析介绍外包粘钢技术在钢筋混凝土结构加强中的技术应用与特别应注意的问题。
[关键词]钢筋混凝土结构；外包粘钢；结构加固；技术
中图分类号：TU746.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0192-01
1 引言
在建筑业，钢筋混凝土结构则是使用最广泛的一种形式。由于实际工程中出现的设计失误、施工质量控制不当，以及功能改变等原因，可能导致结构的承载力不能满足设计或实际荷载要求，为此就需进行加固，以保证结构安全性和可靠性。但是，建筑结构加固的方法较多，如碳纤维加固法、化学植筋技术、注浆加固法、增大加固法和外包粘钢加固法等。至于选择哪种，应根据建筑结构的实际情况确定。而其中的外包粘钢加固法，则具有操作方便、施工周期短、加固效果好、结构及构件截面面积增加小等优点，因而较多的在钢筋混凝土结构加固中选用之。
2 工程加固实例分析
1）加固理由。由于某五层钢筋混凝土框架结构建筑工程主体结构竣工后，对主体结构进行抽检检测，其第一、二层框架柱的混凝土抗压强度不符合设计要求，后又经过某建筑工程测试中心专项检测，通过回弹法和钻芯法检验认定：的确这两层梁柱混凝土强度未能满足设计要求，不能满足结构安全和使用功能，因而必须要采取相应的加固措施处理。
2）加固方案与材料选择。①加固方案的选择：经分析论证，该建筑采用圆形加固受力性能较好，但会大量增加面积，且第一、二层已经预售，若减少使用面积，可能会引起用户有意见。方形加固没有圆形对柱的承载力提高得多，但属于新型加固。考虑减少结构尺寸变化，确定选择方形加固方案。以外包钢加固法对钢筋混凝土柱进行加固，用CGM水泥基灌浆料增大柱子截面，将钢板套筒外包在表面，这既能提高柱子承载力和钢板箍的横向约束作用，还能让柱子产生良好的三向应力状态，使得柱子的承载力得以大幅提高，另粘结效果还能较好地使原柱与灌浆料、外包钢套可靠地联结成整体，又对柱子的横截面增大不多。②加固材料选择：选用CGM高强无收缩灌浆料为宜。CGM是一种以高强度材料为骨料、以水泥作为结合剂的水泥基灌料，其具有强度高、微膨胀、高流态、防离析等优点。用此基料加固，28d抗压强度超过C55混凝土，膨胀率>O.O2%，在较大的温度变化范围内均能保持良好性能；操作简单，施工工效高，加水即可使用。此处加固采用CGM-4型。CGM高强无收缩灌浆料的特点：一是自流态。现场只需要加水搅拌后即可施工，无振捣的情况下也可自动填满全部间隙；二是早强、高强。1d强度最高可超过50Mpa，缩短工期；三是耐久性。经5O次冻融循环试验，200万次疲劳实验，强度改变仍不明显；四是微膨胀。能保证灌浆料与基础紧密接触。③其他材料选择：钢材均采用Q235B标准类型。
3）施工加固技术方法。①卸载处理。因加固结构前后受力性能差别较大：加固结构属二次受力结构，加固前原结构已经承受一定的荷载，特别是在对结构进行加固时，截面会存在较高的应力、应变。而加固后新加部分不能马上分担载荷，只有在第二次加载情况下才发挥作用，所以整个加固结构在其后的第二次荷载受力过程中，新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力、应变。新加部分的应力、应变值始终比原结构的累计应力、应变值要低，致使结构破坏时，原结构达到了极限状态，而新加部分可能达不到自身的极限状态，不能充分发挥承受载荷的潜力。再说，加固结构属二次组合结构，新加部分与原结构作为一个整体共同受力。因混凝土本身的强度一般比结合面混凝土的粘结强度要高，使得二次组合结构的总体承载力比一次整浇结构要低一些。通过分析也可知：在加固结构中应卸荷与加强细部处理，来改善共同受力状况。有可能时，应将所有活荷载全部去掉，也可采用施加反力的方法降低原构件的应力。此处卸荷处理方法：将原设计中240厚空心砖墙改为1/4砖并6O厚三拓板组合墙，180厚空心砖墙改为60厚三拓板轻体隔墙。②施工操作方法。一是基层处理。拆除柱边墙体与装饰，并将柱子表明混凝土风化层除掉（用角磨机），将表面凿毛或打成深度≥6mm的沟槽。二是断面控制。根据设计图纸计算出柱周加大断面的厚度，然后测出基层处理合格后的柱断面尺寸。为保证工程质量、节约用材，所有尺寸都应按平均值计算。在一柱角按算出的柱加大断面厚度，两测吊垂线，分别在距楼板上皮600、1500mm处，测出此点位柱加大断面的实际尺寸，并在柱面上做标志。为保证钢板能较好地与内部混凝土表面结合，对钢板粘贴面要除锈，并按照同钢板套筒受力方向垂直的方向进行打磨纹路，搞好粗糙处理。③钢板的焊接。按尺寸裁剪的各种钢材件进行组焊，形成几个部分，然后吊装在柱子上就位，并焊接一起。然后对加固的钢结构进行防腐处理，对柱钢板拼焊验收，合格后方能进行支模。④模板支设。防止灰尘颗粒落到下部模板影响加固质量，应该从上向下进行柱模板的支设。柱支模采用外包钢板内框法，按外包钢板之间的实测尺寸用方木支内模，其方木与柱相接的面要刨平。⑤CGM的配制方法。应将CGM灌浆料的搅拌地点尽量靠近灌浆施工处。按照随货提供的产品合格证上的推荐用水量加水进行CGM灌浆料的拌和，搅拌均匀即可使用。其拌和用水应采用饮水，用其它水源时应检验，满足《混凝土拌和用水标准》方可。对地脚螺栓锚固与载埋钢筋，可略微减少用水量。CGM灌浆料的拌和可采用机械或人工搅拌，但后者的效果一般会比前者更好，搅拌时间控制为1-2min。若用人工搅拌，应先加入2/3的用水量搅拌2min，然后再加入另外1/3水量进行搅拌均匀。而每次应根据使用量多少确定搅拌量，保证拌料在4Omin内用完。现场使用不得在CGM灌浆料中掺入任何外掺料和外加剂，避免影响加固质量。⑥CGM的浇注方法。必须沿柱高每隔1.2m的距离自下而上进行CGM的浇筑，当CGM在出气孔一侧溢满钢板套筒时，则下部CGM可随用随拌，也可连续浇注。⑦节点处理方法。钢板穿楼板遇混凝土梁时，须按图纸单肢切除钢板，并与梁头加强钢板焊接，而另一肢与上层钢板对接时，应局部切除板上钢板，该工序复杂，还难保证施工质量。⑧质量检验与注意的问题：一要严格控制柱加大断面的尺寸。切勿过分加大断面厚度，以免引起柱断面偏大、移位、错位现象，这既浪费材料，又影响建筑的使用与美观；二要搞好基层处理。这对于保证加固质量非常重要，因此应切实做好钢板粘贴面的粗糙处理，以保证传力效果，并确保新老构件能形成一整体。三要在柱钢板就位后、大面积施焊前，应仔细检查柱断面尺寸、垂直度和轴线位移等。确保符合设计图纸和规范的要求，发现问题及时调整，避免焊后返工。四要提前浇水。提前12h用水对基层混凝土和柱模板洗湿润，拆除柱接槎四周和柱根的底模，将内部杂物清除干净后浇注CGM灌浆料，以确保加固质量。五要加强检测、检验。根据设计院要求的浇注面积及厚度，对CGM质量检测与计算，现场无空鼓，经焊接后的强度检验合格。
3 结束语
工程加固完工后，经检验后必须确保满足设计强度要求。在投资少，不影响建筑使用功能的情况下，要能够较好地解决建筑下部钢筋混凝土柱结构强度不足的问题；要能够保障建筑的结构安全。
参考文献：
[1] 张熙光，王骏孙，刘惠珊.建筑抗震鉴定抗震加固手册[J].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2] 赵笑宇.外包粘钢技术在建筑结构加固中的应用实例分析[J].中国科技博览，2010（33）.
[3] 武莽，崔熙光，王帅.外包粘钢法加固柱在建筑结构中的应用[J].四川建筑，2010，30（1）.
[4] 洪成伟，修海明.建筑结构检测与加固施工技术的探讨[J].民营科技，2011，1：236.
[关键词]钢筋混凝土结构；外包粘钢；结构加固；技术
中图分类号：TU746.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0192-01
1 引言
在建筑业，钢筋混凝土结构则是使用最广泛的一种形式。由于实际工程中出现的设计失误、施工质量控制不当，以及功能改变等原因，可能导致结构的承载力不能满足设计或实际荷载要求，为此就需进行加固，以保证结构安全性和可靠性。但是，建筑结构加固的方法较多，如碳纤维加固法、化学植筋技术、注浆加固法、增大加固法和外包粘钢加固法等。至于选择哪种，应根据建筑结构的实际情况确定。而其中的外包粘钢加固法，则具有操作方便、施工周期短、加固效果好、结构及构件截面面积增加小等优点，因而较多的在钢筋混凝土结构加固中选用之。
2 工程加固实例分析
1）加固理由。由于某五层钢筋混凝土框架结构建筑工程主体结构竣工后，对主体结构进行抽检检测，其第一、二层框架柱的混凝土抗压强度不符合设计要求，后又经过某建筑工程测试中心专项检测，通过回弹法和钻芯法检验认定：的确这两层梁柱混凝土强度未能满足设计要求，不能满足结构安全和使用功能，因而必须要采取相应的加固措施处理。
2）加固方案与材料选择。①加固方案的选择：经分析论证，该建筑采用圆形加固受力性能较好，但会大量增加面积，且第一、二层已经预售，若减少使用面积，可能会引起用户有意见。方形加固没有圆形对柱的承载力提高得多，但属于新型加固。考虑减少结构尺寸变化，确定选择方形加固方案。以外包钢加固法对钢筋混凝土柱进行加固，用CGM水泥基灌浆料增大柱子截面，将钢板套筒外包在表面，这既能提高柱子承载力和钢板箍的横向约束作用，还能让柱子产生良好的三向应力状态，使得柱子的承载力得以大幅提高，另粘结效果还能较好地使原柱与灌浆料、外包钢套可靠地联结成整体，又对柱子的横截面增大不多。②加固材料选择：选用CGM高强无收缩灌浆料为宜。CGM是一种以高强度材料为骨料、以水泥作为结合剂的水泥基灌料，其具有强度高、微膨胀、高流态、防离析等优点。用此基料加固，28d抗压强度超过C55混凝土，膨胀率>O.O2%，在较大的温度变化范围内均能保持良好性能；操作简单，施工工效高，加水即可使用。此处加固采用CGM-4型。CGM高强无收缩灌浆料的特点：一是自流态。现场只需要加水搅拌后即可施工，无振捣的情况下也可自动填满全部间隙；二是早强、高强。1d强度最高可超过50Mpa，缩短工期；三是耐久性。经5O次冻融循环试验，200万次疲劳实验，强度改变仍不明显；四是微膨胀。能保证灌浆料与基础紧密接触。③其他材料选择：钢材均采用Q235B标准类型。
3）施工加固技术方法。①卸载处理。因加固结构前后受力性能差别较大：加固结构属二次受力结构，加固前原结构已经承受一定的荷载，特别是在对结构进行加固时，截面会存在较高的应力、应变。而加固后新加部分不能马上分担载荷，只有在第二次加载情况下才发挥作用，所以整个加固结构在其后的第二次荷载受力过程中，新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力、应变。新加部分的应力、应变值始终比原结构的累计应力、应变值要低，致使结构破坏时，原结构达到了极限状态，而新加部分可能达不到自身的极限状态，不能充分发挥承受载荷的潜力。再说，加固结构属二次组合结构，新加部分与原结构作为一个整体共同受力。因混凝土本身的强度一般比结合面混凝土的粘结强度要高，使得二次组合结构的总体承载力比一次整浇结构要低一些。通过分析也可知：在加固结构中应卸荷与加强细部处理，来改善共同受力状况。有可能时，应将所有活荷载全部去掉，也可采用施加反力的方法降低原构件的应力。此处卸荷处理方法：将原设计中240厚空心砖墙改为1/4砖并6O厚三拓板组合墙，180厚空心砖墙改为60厚三拓板轻体隔墙。②施工操作方法。一是基层处理。拆除柱边墙体与装饰，并将柱子表明混凝土风化层除掉（用角磨机），将表面凿毛或打成深度≥6mm的沟槽。二是断面控制。根据设计图纸计算出柱周加大断面的厚度，然后测出基层处理合格后的柱断面尺寸。为保证工程质量、节约用材，所有尺寸都应按平均值计算。在一柱角按算出的柱加大断面厚度，两测吊垂线，分别在距楼板上皮600、1500mm处，测出此点位柱加大断面的实际尺寸，并在柱面上做标志。为保证钢板能较好地与内部混凝土表面结合，对钢板粘贴面要除锈，并按照同钢板套筒受力方向垂直的方向进行打磨纹路，搞好粗糙处理。③钢板的焊接。按尺寸裁剪的各种钢材件进行组焊，形成几个部分，然后吊装在柱子上就位，并焊接一起。然后对加固的钢结构进行防腐处理，对柱钢板拼焊验收，合格后方能进行支模。④模板支设。防止灰尘颗粒落到下部模板影响加固质量，应该从上向下进行柱模板的支设。柱支模采用外包钢板内框法，按外包钢板之间的实测尺寸用方木支内模，其方木与柱相接的面要刨平。⑤CGM的配制方法。应将CGM灌浆料的搅拌地点尽量靠近灌浆施工处。按照随货提供的产品合格证上的推荐用水量加水进行CGM灌浆料的拌和，搅拌均匀即可使用。其拌和用水应采用饮水，用其它水源时应检验，满足《混凝土拌和用水标准》方可。对地脚螺栓锚固与载埋钢筋，可略微减少用水量。CGM灌浆料的拌和可采用机械或人工搅拌，但后者的效果一般会比前者更好，搅拌时间控制为1-2min。若用人工搅拌，应先加入2/3的用水量搅拌2min，然后再加入另外1/3水量进行搅拌均匀。而每次应根据使用量多少确定搅拌量，保证拌料在4Omin内用完。现场使用不得在CGM灌浆料中掺入任何外掺料和外加剂，避免影响加固质量。⑥CGM的浇注方法。必须沿柱高每隔1.2m的距离自下而上进行CGM的浇筑，当CGM在出气孔一侧溢满钢板套筒时，则下部CGM可随用随拌，也可连续浇注。⑦节点处理方法。钢板穿楼板遇混凝土梁时，须按图纸单肢切除钢板，并与梁头加强钢板焊接，而另一肢与上层钢板对接时，应局部切除板上钢板，该工序复杂，还难保证施工质量。⑧质量检验与注意的问题：一要严格控制柱加大断面的尺寸。切勿过分加大断面厚度，以免引起柱断面偏大、移位、错位现象，这既浪费材料，又影响建筑的使用与美观；二要搞好基层处理。这对于保证加固质量非常重要，因此应切实做好钢板粘贴面的粗糙处理，以保证传力效果，并确保新老构件能形成一整体。三要在柱钢板就位后、大面积施焊前，应仔细检查柱断面尺寸、垂直度和轴线位移等。确保符合设计图纸和规范的要求，发现问题及时调整，避免焊后返工。四要提前浇水。提前12h用水对基层混凝土和柱模板洗湿润，拆除柱接槎四周和柱根的底模，将内部杂物清除干净后浇注CGM灌浆料，以确保加固质量。五要加强检测、检验。根据设计院要求的浇注面积及厚度，对CGM质量检测与计算，现场无空鼓，经焊接后的强度检验合格。
3 结束语
工程加固完工后，经检验后必须确保满足设计强度要求。在投资少，不影响建筑使用功能的情况下，要能够较好地解决建筑下部钢筋混凝土柱结构强度不足的问题；要能够保障建筑的结构安全。
参考文献：
[1] 张熙光，王骏孙，刘惠珊.建筑抗震鉴定抗震加固手册[J].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2] 赵笑宇.外包粘钢技术在建筑结构加固中的应用实例分析[J].中国科技博览，2010（33）.
[3] 武莽，崔熙光，王帅.外包粘钢法加固柱在建筑结构中的应用[J].四川建筑，2010，30（1）.
[4] 洪成伟，修海明.建筑结构检测与加固施工技术的探讨[J].民营科技，2011，1：236.