加固的方法

2．1增大截面法

增大截面法是指通過采用同種材料（鋼筋混凝土）來增大原結構的截面面積來提高結構構件的承載力和構件剛度，是一種傳統(tǒng)的加固方法。其優(yōu)點是有長期的使用經(jīng)驗，施工簡單，適應性強。缺點是濕作業(yè)，施工工期長，降低了房間使用空間，且容易形成肥梁胖柱，同時，增大了結構自重。適用于梁、板、柱等一般混凝土構件的加固。特別是原截面尺寸顯著偏小或者軸壓比明顯偏高的構件加固。

2．2外包鋼法外包鋼加固法是以型鋼（一般為角鋼）外包于構件四角的加固方法，通常是在要求不顯著增大原構件截面，同時又可以大幅度提高結構承載能力的情況下采用。適用于梁、柱、屋架以及大型大跨結構。其優(yōu)點是受力可靠，能夠顯著改善結構性能，對使用空間影響較小，施工簡便。缺點是鋼材耗量大，外露鋼件應進行防火防腐處理。

2．3粘鋼加固法

粘鋼加固法是在混凝土表面用特制的建筑結構膠粘劑粘貼鋼板，從而提高結構的抗彎和抗剪強度。增強其結構的安全性能。該方法通常適用于承受靜力作用下雨正常濕度環(huán)境中的一般受彎受拉構件及中輕級工作制吊車梁的加固。這種方法使現(xiàn)有結構系統(tǒng)幾乎沒有改變，鋼板固定于受張混凝土表面增加了混凝土結構的抗彎剛度，并相應減少了撓度和開裂。是近年來發(fā)展最快的一種方法。但是，有機膠的長期持荷強度較低，耐老化性能差，不耐火，環(huán)境溫度、濕度要求較高，不適宜于承受動力疲勞荷載及設計使用年限較長的新建工程加固。同時，由于節(jié)點處理較為困難，不宜用于框架結構加固。

2．4粘貼纖維復合材加固法

粘貼纖維復合材加固是以碳纖維、玻璃纖維等復合材料，用結構膠粘貼于構件主要受拉部位，以提高截面受彎、受剪及混凝土抗壓強度的加固方法。其特點是輕質高強，施工簡便，可曲面或轉折粘貼。缺點是有機膠的長期持荷強度較低，耐老化性能差，不耐火，不能焊接，環(huán)境溫度、濕度控制要求較嚴。適用于因配筋量不足的受彎、受拉構件加固，特別是簡支梁板及無障礙的連續(xù)梁板加固。對于設計使用年限較長的新建工程外貼纖維復合材料法加固，應有可靠的防腐和附加錨固措施。對于框架結構加固，應有可靠的錨固和節(jié)點構造措施。

2．5其他加固方法

置換混凝土法是指用新混凝土置換原結構混凝土從而提高構件承載能力的加固方法，適用于一切構件，優(yōu)點在于不改變結構原貌，不影響使用空間，缺點是濕作業(yè)較長，新老混凝土結合面較難處理。

繞絲加固是通過纏繞鋼絲或各種纖維絲是被加固構件混凝土受到約束，從而提高其結構位移延性，軸壓承載力及受剪承載力的加固方法。缺點在于僅適用于圓形截面構件。

預應力加固法是指采用預應力鋼拉桿或型鋼撐桿對結構構件或總體進行加固的方法。其優(yōu)點是可顯著減小原結構變形，缺點是外露鋼件需要做防火防腐處理，適用于大偏心受壓構件。

增設支點加固是用增設支撐點來減小結構計算跨度，達到減小結構內(nèi)力及相應提高結構承載能力的加固方法。優(yōu)點是受力明確，簡便可靠，切易拆卸，復原。缺點是顯著影響使用空間。適用于對使用空間和外觀效果要求不高的梁、板及桁架等水平結構加固。

3．混凝土結構加固施工技術措施及工藝

以增大截面加固施工，粘貼纖維復合材料加固和外包鋼加固施工為例。

3．1增大截面加固施工

增大截面加固主要包括柱截面增大，梁截面增大，剪力墻加厚，板加厚等方面，本文主要研究柱截面和梁截面的增大。

柱截面增大包括柱四面加大，三面加大以及主要受力的兩面加大。對于截面承載力不足的著重增配鋼筋，對于軸壓比超標或混凝土強度偏低的，則著重增大截面面積和混凝土強度。

梁截面增大包括梁上下加高，或四面加厚。對于簡支梁，僅正截面受彎承載力不足時，一般采用梁底部加高，增配鋼筋加固。若斜截面受剪承載力也不足時，應三面包套并加配箍筋加固。對于連續(xù)梁，僅支座部位負彎矩受彎承載力不足時，可在梁頂部增配鋼筋加固，若正負受彎承載力均不足時，則應上下雙面增配鋼筋加固，若受剪承載力也不足時，尚應三面或四面圍套并加配鋼筋加固。

3．1.1施工工藝

柱截面增大加固主要施工工序為：混凝土界面處理——鉆孔——植筋——箍筋制作、安裝——模板安裝——混凝土澆筑及養(yǎng)護——驗收。

梁截面增大加固主要施工工序為：界面處理——鉆孔——植筋——箍筋焊接——模板安裝——混凝土澆筑、養(yǎng)護——驗收。

3．1.2施工要點及技術措施

A、柱截面增大加固施工

要保證新老混凝土間的結合能力，原結構結合面必須進行鑿毛處理，剔除一切風化酥松層、碳化銹蝕層及嚴重油污層，直至完全露出堅實的基層為止，并在此基層上鑿毛，使表面凹凸差約為5mm，然后用水沖洗干凈，并在澆筑混凝土前涂刷混凝土界面結合劑一道。對于較薄的混凝土加固層，首選噴射混凝土澆筑工藝。

要保證新老混凝土整體工作，共同受力，在施工過程中抗剪鋼筋非常重要。對于柱，在設置了拉鉤筋固定住主筋后，還需在柱上設置封閉箍筋增加構件的整體性。

新加的受力鋼筋在基礎上一般采用植筋技術進行錨固，中間穿透各層樓板，上端穿屋面板后彎折環(huán)抱梁并互焊。若在中間層停止加固，則需保證足夠的錨固長度，做成一個斜面收口。植筋施工時，包括縱筋和抗剪拉筋或U型箍筋植筋，一定要保證植入深度，按照規(guī)范植入深度不小于22d（d為鋼筋的直徑）。同時，要選用國家認可的結構膠，要控制植筋施工時的可操作溫度和時間，要保證灌膠密實。

在植筋施工時，植筋前，鋼筋或錨栓在錨入部位進行除銹處理，用砂紙先打磨除銹至露出金屬光澤為止，無法擦拭出金屬光澤的錨固部分再用丙酮擦洗。植筋時，將成品植筋膠注入孔內(nèi),垂直孔可將膠液緩慢細流注入孔中，水平孔須先將膠注入灌漿注漿器中，然后注入孔中。孔外溢出粘合劑為最佳狀態(tài)，灌膠應一次完成。同時將錨固部位的鋼筋用膠裹滿，緩慢放入孔中，放入時緩慢轉動鋼筋，讓孔與鋼筋全面粘合，然后用堵孔膠堵口。放入鋼筋時要防止氣泡發(fā)生并將孔中空氣擠出。應注意的是孔內(nèi)塵屑是否清凈、鋼筋是否除銹、膠配比是否準確、是否攪拌均勻、孔內(nèi)膠是否密實決定了錨固效果的好壞，推薦的配膠攪拌時間應予以保證，配膠工具不得混用。

模板安裝時，為避免模板脹模，模板每500mm高設一道加固箍，在中部用500mm高一道的螺栓拉結，穿高強螺栓拉結，螺母用兩個，拉桿連接在鋼管上。為防止?jié)仓炷習r模板移位，模板內(nèi)縱橫向每500mm設置1根Φ14鋼筋做為內(nèi)撐，鋼筋內(nèi)撐采用植筋。為防止漏漿，接縫處壓膠帶防止漏漿。為防止柱爛根，在澆筑前要充分清理柱基礎，且要鑿毛，在模板四周植入8根直徑20的短鋼筋固定模板的位置，防止滑移。

混凝土澆筑時，要選擇合適粒徑的混凝土，對混凝土的塌落度要嚴格控制，且宜選用較高塌落度的混凝土。同時，要準備小直徑的振搗棒或外掛附著式振搗器進行振搗，從而保證混凝土密實。當混凝土澆筑到離梁100mm范圍時從一邊下料排出梁底空氣，待梁另一邊混凝土被擠壓到梁底以上200mm至300mm時方可兩邊下料振搗。如下圖：

圖3-1梁柱接頭處梁下混凝土澆筑方法示意圖

澆筑完成后要及時養(yǎng)護，要注意成品保護。若柱與樓板處混凝土在澆筑混凝土后產(chǎn)生沉實裂縫采用壓力注漿法修補處理。

B、梁截面增大施工（以梁底加高為例）

在基層處理時，須將梁側混凝土保護層剔除離梁底約10倍箍筋直徑高度，露出箍筋，便于新加箍筋與原箍筋進行焊接固定。梁底鑿毛與柱截面增大鑿毛一樣施工。

根據(jù)植筋施工規(guī)范要求，植筋需保證邊距和間距要求。一般要求第一根鋼筋植筋位置到原結構表面的距離不小于2.5d（d為鋼筋直徑），同時相鄰植入的鋼筋間距一般不小于5d（d為鋼筋直徑）。因此，對于梁底增配鋼筋較多的，且梁寬度不能滿足植筋間距和邊距要求的，需要采取其他的構造措施進行鋼筋的錨固，在具體施工過程中應及時和設計單位溝通和協(xié)商，找出解決的辦法。

在模板安裝過程中，由于梁底加高，若模板三面封死，則混凝土將無法進行澆注。針對于此種情況，在關模施工時需要在梁的2個側面中留一個側面將模板關成如下形狀，然后通過在板上用水鉆鉆孔將混凝土通過這個斜口流進梁底。

圖3-2梁底加厚模板安裝示意圖

在混凝土澆筑時需要需用一級配的混凝土，即細石混凝土，且要嚴格控制混凝土的和易性。振搗時盡量用外掛附著式振搗器進行振搗，以保證混凝土的密實程度。拆模后，再將多余混凝土剔除掉。

3．2粘貼纖維復合材料加固施工

纖維復合材料主要包括碳纖維片材和玻璃纖維片材。主要有柱粘纖維復合材料加固，板加固，梁加固等。本文以柱粘碳纖維片材加固為例闡述。

3．2.1碳纖維片材加固原理分析

碳纖維材料具有優(yōu)良的力學性能，起抗拉強度約為普通鋼材的10倍。但是，碳纖維材料制成碳纖維布（片材）后其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低荷載時，一部分應力水平較高的碳纖維絲首先達到抗拉強度并退出工作狀態(tài)，以此類推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘膠劑后，各碳纖維絲能夠很好的共同工作，大大提高了碳纖維布的抗拉強度，故碳纖維加固首先必須使個碳纖維絲能夠共同工作。因此，結構粘膠劑對碳纖維布的加固起著非常關鍵的作用，它既要確保個碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結構共同工作，從而達到補強、加固的目的。

值得注意的是，使用碳纖維布加固時，具體粘貼層數(shù)需要經(jīng)過計算確定，考慮到各層的共同工作系數(shù)，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般不宜過層。

應用碳纖維對混凝土柱進行抗震加固，是通過用碳纖維布橫向包裹鋼筋混凝土柱來提高其延性二實現(xiàn)的。碳纖維的主要作用是對其內(nèi)部混凝土起到了約束作用，這種約束時一種被動約束。隨著混凝土柱軸向壓力的增大，橫向膨脹促使外包碳纖維布產(chǎn)生環(huán)向伸長，從而提高側向約束力。碳纖維約束混凝土表現(xiàn)出兩個階段受力過程:第一階段，混凝土處于類似素混凝土的線彈性階段，橫向變形小，故碳纖維布橫向變形也小，分界點在素混凝土峰值應力附近；第二階段，構件達到極限承載力后，混凝土橫向膨脹極具增加，碳纖維環(huán)向應變顯著增加，環(huán)向約束力增加，混凝土極限壓應變得以提高，因而推遲了受壓區(qū)混凝土的壓碎，充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形能力，顯著改善構件延性。

3．2.2施工工藝

柱粘碳纖維片材加固施工工藝為：基層處理——底膠涂刷——粘貼碳纖維布——養(yǎng)護——成品保護。

3．2.3施工要點及技術措施

1）基層處理施工

（1）用砂輪機或磨光機將混凝土表面劣化層（風化層、石灰游離、砂漿剝離、粉刷層、污物等）除去并打磨至粗骨材出現(xiàn)為止。

（2）打磨過后用毛刷或高壓空氣槍將粉塵及松動物質去除，并確保作業(yè)表面充分干燥、平整無灰塵。

（3）若柱面存在凹面部位時，須使用環(huán)氧樹脂砂漿修整（找平作業(yè)），使其凹面成曲線平滑化，以利于片材粘貼。

2）底膠涂刷

選用適當膠材料針對經(jīng)過上述處理后的施工面進行底膠涂刷施工。施工過程及注意事項如下：

（1）將底膠的甲料和乙料嚴格按照生產(chǎn)廠家規(guī)定配比，置于攪拌槽中用低速電動攪拌器充分攪拌均勻，一次攪拌量應為在可使時間內(nèi)所用的施工量，超過可使時間的材料不能繼續(xù)使用（可使時間依據(jù)材料使用說明書的指示）。

（2）施工面用滾筒毛刷含浸底膠均勻涂刷，涂刷量隨施工面的狀況不同而定，要斟酌使用，涂刷次數(shù)依據(jù)現(xiàn)場狀況決定是否需要涂刷第二道，涂刷第二道時必須等第一道初凝后才能進行。

（3）底膠的指觸干燥時間約3～12小時。

（4）施工現(xiàn)場嚴禁火源，施工人員必須使用適當?shù)姆雷o工具。

3）粘貼

（1）涂刷浸漬樹脂前必須先確認底膠狀況為指觸干燥。

（2）碳纖維片材應預先用剪刀或刀片依據(jù)設計尺寸裁切。

（3）將環(huán)氧樹脂甲料及乙料依據(jù)規(guī)定配比稱重后置于攪拌槽中用低速電動攪拌均勻，一次攪拌量應為在可使時間內(nèi)所用的施工量，超過可使時間的材料不能繼續(xù)使用（可使時間依據(jù)材料使用說明的指示）

（4）施工時用滾筒毛刷把浸漬膠均勻涂刷在施工面上。碳纖維片材平順的貼在涂有浸漬膠的施工區(qū)域，并用刮刀沿纖維方向刮平以除去氣泡和貼平片材。利用適當工具（脫泡滾輪或凹槽式塑料滾輪）沿纖維方向來回滾壓以便使碳纖維片材充分浸透和除去氣泡，拱起的部位和角落容易產(chǎn)生氣泡，須小心除泡。

（5）在己貼好的碳纖維片材上，再涂刷一道用含浸漬膠，用滾筒毛刷將浸漬膠重復（4）步驟，使碳布完全浸透。碳纖維片材粘貼1層30分鐘后才可能進行2層粘貼，在此期間要注意片材是否有浮移或錯位現(xiàn)象，若有則要用刮刀或滾筒壓平修整。

（6）碳纖維片材搭接時，纖維方向搭接處長度須大于200mm。

（7）施工人員須穿著適當?shù)姆雷o工具（如面罩、眼鏡、手套）。

4）養(yǎng)護

室外施工時為了不使雨水、砂、灰塵等附著于碳纖維片材上，須使用塑料布養(yǎng)護。其養(yǎng)護原則如下：

（1）纖維片材粘貼施工后要用塑料布覆蓋24小時以上，以防止雨淋或風砂、灰塵的污染，注意覆蓋布不可碰觸到施工面。

（2）溫度20℃時須養(yǎng)護1周，溫度10℃時須養(yǎng)護2周。

（3）平均溫度在10℃以下時，初期硬化養(yǎng)護時間約2天；平均溫度在10～20℃時，初期硬化養(yǎng)護時間約1～2天；平均溫度在20℃以上時，初期硬化養(yǎng)護時間約1天。

5）碳布表面保護

碳纖維施工完成后，需對其表面涂刷防腐涂料并按照設計要求進行抹灰。

值得注意的是，在柱加固施工時，遇到柱與剪力墻相交時，碳纖維布不能夠閉合形成環(huán)狀箍，則需要在墻上錨固，一般采用2條豎向的碳纖維布做壓條，用結構膠粘劑把碳纖維布壓在墻上，從而達到加固效果。

對于梁柱核心區(qū)，碳纖維布不能夠包裹柱，一般采用鋼筋進行等強代換，等強鋼筋穿梁后相互焊接成一個整體，對柱進行圍箍，鋼筋的具體型號規(guī)格根據(jù)實際情況計算而得。值得注意的是，等代鋼筋必須將柱牢牢箍緊，否則，便失去了作用。在施工過程中會經(jīng)常遇見等強鋼筋不能夠緊貼柱穿梁，從而不能夠實現(xiàn)等代作用。在施工過程中可以采用鋼楔頂住鋼筋與柱的空隙，從而是等代箍筋受力。或者采用韌性更好的鋼絲或鋼絞線進行等強代換。

3．3外包鋼加固施工

外包鋼加固施工指外包型鋼（一般為角鋼）與混凝土結構外，然后與結構共同工作，從而大大提高混凝土構件的承載能力的加固施工。主要有梁包鋼加固，柱包鋼加固，框架節(jié)點包鋼加固及剪力墻、桁架包鋼加固施工。

外包鋼法用于現(xiàn)澆框架梁加固時，一般是在梁底兩角外包通常角鋼以及在梁頂面外包通常扁鋼，用以提高梁的正截面受彎承載力；在梁兩側豎向用穿板螺桿，上下兩面橫向用綴板，形成閉合螺桿箍，用以提高梁的斜截面受剪承載力；螺桿和綴板兼有多角鋼及扁鋼的附加錨固作用。若梁僅受剪承載力不足，可省去道長角鋼和扁鋼，保留螺桿和綴板，但梁底兩角應以短角鋼做螺桿和綴板的焊接連接件。

對于柱加固，作為獨立柱時，一般采用角鋼加綴板的搭配方式；當為壁柱時，墻面一側角鋼應該扁鋼，垂直于墻面兩側綴板改為螺桿，螺桿穿墻與角鋼和扁鋼連接。

用于框架節(jié)點加固時，一般采用全封閉焊接鋼板外包整個節(jié)點區(qū)域，并輔以穿透螺栓對拉傳遞剪力，最后以高壓灌注環(huán)氧樹脂使之結合為一體，并

這里仍以柱包鋼加固為研究對象。

3．3.1施工工藝

柱包鋼施工工藝為：基層處理——卸載及加固件就位固定——嵌補縫隙——灌膠——固定與加壓——表面防護。

1）表面處理

表面處理（包括加固構件的結合面處理及鋼板的貼合面處理）是最關鍵的工序，應認真進行。如局部有破損，應首先鑿毛，用高強水泥修不后再進行處理。對于混凝土構件結合面，根據(jù)構件表面的新舊、堅實、干濕程度，分別按一下四種情況處理。

（1）對很舊很臟的混凝土構件的粘合面，應先用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用冷水沖洗，再用角磨機的等對粘合面進行打磨，除去2～3mm厚表層，直至完全露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒。

（2）對混凝土粘合面進行打磨，去掉1～2mm厚表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。

（3）對于濕度較大的混凝土構件或齡期再三個月內(nèi)的混凝土構件，除滿足上述要求外，尚須進行人工干燥處理。

對于鋼板粘結面，應根據(jù)鋼板銹蝕程度，分別按以下兩種方法處理：

（1）如鋼板未生銹或輕微銹蝕，可用噴砂，砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨粗糟度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直，其后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。

（2）如鋼板銹蝕嚴重，須先用適度鹽酸浸泡20分鐘，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，中和酸離子，最后用平砂輪打磨出紋道，用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。

2）卸載及加固件就位固定

為了減輕和消除包鋼的應力應變滯后現(xiàn)象，加固前對原結構的活荷載進行卸荷。加固件就位用卡具將角鋼及扁箍貼于預定結合面，經(jīng)校準后彼此焊牢固定。綴板應緊貼混凝土表面，否則用環(huán)氧樹脂砂漿填滿縫隙。

3）嵌補縫隙

將加固件全部構件沿縫隙用封縫膠嵌補嚴密，在利于灌漿的適當位置鉆孔、粘貼漿咀（通常在較低處）并留出排氣孔間距約1米，待膠泥固結后通氣試壓。

4）灌膠

用0.2～0.4MPa壓力將樹脂從灌漿咀壓入，當排氣孔出現(xiàn)漿液后，停止加壓以樹脂膠泥封堵排氣孔，再以較低壓力維持10分鐘左右，以膠泥堵孔。由上至下，由左到右，依次灌注。灌漿后不再對加固件進行錘擊、移動和焊接。

5）固定與加壓

鋼板粘貼好后立即用卡具、支撐用膨脹螺栓或化學錨栓等固定，并適當加壓，以使膠液剛從鋼板邊沿擠出為度。若有局部不貼合處可用木楔打入，將鋼板與混凝土表面壓實。膨脹螺栓或化學錨栓一般兼作鋼板的永久附加錨固措施，其埋沒空洞應與鋼板一道與涂膠前配合。

6）防護處理

包鋼或粘鋼加固后，加固件的外露便面，應按