砼结构加固工程是对已有的混凝土结构进行增强、修复或改造,以提高其承载能力、耐久性和安全性的工程技术。以下是一些常见的砼结构加固方法:
1. 增大截面加固法:
- 原理:采用同种材料增大原构件的截面面积,提高其承载力、刚度或改变其自振频率。
- 适用范围:适用于梁、板、柱、墙等混凝土结构构件的加固。例如,当梁的抗弯承载力不足时,可在梁的底部和侧面增加混凝土层,同时配置适量的钢筋,以提高梁的抗弯能力。
- 优点:施工工艺简单,技术成熟,且加固效果可靠;能显著提高构件的承载能力和刚度。
- 缺点:湿作业时间长,养护期对工程进度有影响;会增加结构的自重,可能对原结构的基础产生附加荷载;占用一定的建筑空间,对建筑物的使用功能可能有一定限制。
2. 置换混凝土加固法:
- 原理:剔除原构件中低强度或有缺陷区段的混凝土,然后浇筑同品种但强度等级较高的混凝土进行局部增强,使原构件的承载力得到恢复。
- 适用范围:常用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土结构承重构件的加固。
- 优点:能够有效提高构件的强度和耐久性,且加固后不影响建筑物的净空。
- 缺点:施工过程较为复杂,需要对原结构进行局部拆除和清理;湿作业时间长,与增大截面加固法类似,对工程进度和建筑物的使用有一定影响。
3. 外包钢加固法:
- 原理:以角钢外包于构件的四角,角钢之间用缀板连接,分为干式和湿式两种。干式外包钢是指角钢与原构件之间不填充任何粘结材料,仅通过螺栓或焊接连接;湿式外包钢则是在角钢与原构件之间填充结构胶等粘结材料,使二者共同受力。
- 适用范围:适用于需要大幅度提高构件承载能力,且对原构件截面尺寸增加有限制的情况,常用于梁、柱的加固。
- 优点:受力可靠,施工简便,现场工作量较小;对构件的截面尺寸和外观影响较小。
- 缺点:用钢量较大,成本较高;对于处于高温、高湿等恶劣环境的结构,需要采取额外的防护措施。
4. 粘贴钢板加固法:
- 原理:用特制的结构胶粘剂,将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面,使钢板与混凝土协同工作,达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。
- 适用范围:适用于受弯、受拉构件的加固,如梁、板、柱等。可用于提高构件的抗弯、抗剪能力,以及改善构件的应力状态。
- 优点:施工简便、快捷,对结构的自重和外形影响较小;能在不影响建筑物正常使用的情况下进行加固。
- 缺点:钢板容易出现锈蚀,需要进行防锈处理;对粘结剂的性能要求较高,粘结质量直接影响加固效果。
5. 粘贴纤维布加固法:
- 原理:采用结构胶粘剂将纤维复合材(如碳纤维布、玻璃纤维布等)粘贴于原构件的混凝土表面,通过纤维布与混凝土的共同作用,提高构件的受弯、受剪及混凝土的抗压强度。
- 适用范围:适用于各种形状和尺寸的混凝土构件,尤其适用于对结构自重要求严格、对外观要求较高的结构加固,如历史建筑、桥梁等。
- 优点:纤维布具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,加固后基本不增加结构自重;施工方便,可在狭窄空间内进行操作;对结构的损伤较小,不影响原结构的整体性。
- 缺点:纤维布的耐高温性能较差,在高温环境下强度会降低;对施工人员的技术要求较高,施工质量不易保证。
6. 植筋加固法:
- 原理:通过在混凝土结构中钻孔,然后注入植筋胶,将钢筋或螺栓式锚筋植入孔中,利用植筋胶与混凝土之间的粘结力和摩擦力,使新植入的钢筋与原结构共同受力。
- 适用范围:可用于新增梁、楼板、墙体、立柱等的连接与锚固;也适用于构件加大截面加固的补筋、上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长等。
- 优点:施工简便,对原结构的损伤较小;能有效提高结构的承载能力和抗震性能。
- 缺点:对植筋胶的质量要求高,需要进行严格的质量检验;钻孔和清孔过程要求严格,否则会影响植筋效果。
7. 裂缝修补技术:
- 原理:对由于受力或其他原因造成的混凝土结构构件裂缝,采用专用的高分子材料粘结剂(如改性环氧树脂、甲凝、丙烯酸酯类等)注入裂缝中,将结构件断面粘合在一起,恢复其整体性并改善受载能力,同时起到封堵裂缝、避免钢筋锈蚀的作用。
- 适用范围:适用于各种宽度的裂缝修复,尤其是对结构的耐久性和防水性有较高要求的部位。
- 优点:施工便捷,效率高;能有效防止裂缝的进一步扩展,提高结构的安全性和耐久性。
- 缺点:修补后的裂缝可能会再次出现开裂,需要定期进行检查和维护;对于宽度较大或深度较深的裂缝,修复效果可能有限。