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摘要：改革开放以来，我国的土木工程建设发展迅速。但在建筑工程中，混凝土结构工程往往由于不能满足设计和规范要求，大量混凝土结构老化以及受水泥质量等因素的影响，造成混凝土强度偏低，各种修补加固方法也不断出现，本文对钢筋混凝土结构的加固原因以及加固工程方案的选择进行分析，并介绍了新技术、新材料、新工艺在加固工程的应用，最后就混凝土结构修复加固技术进行了探讨。
关键词：混凝土修复加固改造
前言
越来越多的建筑物和构筑物随着我国土木工程建设的不断发展，已进入或即将进入老龄化阶段，鉴于已有建筑物及构筑物常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化、破坏，甚至自然灾害，造成混凝土结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等，影响建筑物及构筑物的安全和使用功能，已有的建筑该如何维护问题已引起了人们的重视。修复加固在建筑业中的比重逐年增加，人们预测，如果没有根本性的技术革新，不充分重视这些问题，几十年以后社会将负担不了庞大基础设施的维修和管理费用。
混凝土结构或构筑物因材料质量不符要求、设计或施工不当、遭受灾害、使用功能改变以及耐久性等原因，出现增加混凝土强度不够、灾后修补、配筋不足、荷载等情况，都需要对钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构进行加固。
1.混凝土结构加固的原因分析
（1）设计基础资料和设计方法的不准确，导致设计出来的建筑物存在着安全性问题。尚未建成但由于施工质量问题，施工方法的错误、施工管理的不善以及施工单位的偷工减料等原因，使得建筑物存在质量问题；
（2）设计规范的修订和设计标准的提高，按照原规范标准设计的结构将不能满足设计标准的要求，结构封顶尚未使用就要改造而引起的加固；
（3）原有建筑物使用功能和要求的改变，结构老化后需要对其进行改造、加固；
（4）因灾害引起的加固，由于高湿酸碱环境、温差、冻融等影响以及地震、流沙等自然灾害的作用，导致建筑物发生严重损坏。
2.加固工程方案的选择分析
混凝土结构工程加固方案的制定尤为重要，对于需要加固的结构或构筑物，应根据结构或构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。
加固设计方案有三种：方案之一是采取简易修补法，即将梁裂缝处出现的酥松混凝土凿除，露出钢筋后，将锈蚀的钢筋周圈进行除锈后，用环氧砂浆进行封闭，达到加固目的；方案二是采取加大截面加固法，即通过增大构件的截面和配筋，用以提高构件的强度、钢度、稳定性和抗裂性，并达到修补裂缝的目的；方案三是采用先進的外包钢加固施工方法，应用ＱＲ型建筑工程结构胶粘锚技术，对这十根钢筋混凝土梁进行加固。经对设计方案分析，前两种方案除具有工程造价低的优点外，还有以下不足之处：
（1）技术可行性差，由于此大梁跨度大，凿除混凝土梁则需分段进行，要用大量的临时支撑进行安全防护，造成周转材料不必要的浪费；
（2）劳动强度高，在凿除混凝土梁时，因分段施工时，只能凿一米挪一米，成倍增加了劳动强度；
（3）工效低，大量的重复劳动和落后的施工作业方法，延误了施工工期并导致劳动效率下降；
（4）安全性差，因所有大梁必须将钢筋凿除外露，大梁承载力减小，在施工时，须时刻注意防护措施是否到位，麻痹大意则易出现意外事故；
（5）产值效益小，大量的周转材料和人工费用的浪费，加大了生产成本，减少了生产效益；
（6）加大的截面影响房屋外观和空间尺寸。而方案三外包钢加固法技术先进，加固性能好，占用空间小，施工周期短，材料消耗少，工艺简便、安全并能够减轻劳动强度，提高加固质量。经过综合考虑，最终选择了方案三进行施工，达到了加固效果，并取得了良好的综合效益。
3.新技术、新材料、新工艺在加固工程的应用
（1）众所周知，一些加固工程采用过时的加固方法需要大量的人力、物力和时间，已不能满足当前加固工程质量、工期、安全、经济的要求，而化学补强加固法和碳纤维加固法越来越以其明显的优势成为加固工程中的优选方案。例如，某市面粉厂制粉车间技改工程中的加固部分，就是采取化学补强的方法，应用QR型建筑工程结构胶粘剂，对其第四层、第五层框架梁进行粘钢加固，满足了该车间在楼层增高、设备增加，荷载加大情况下的正常使用要求。某开发公司地下室梁柱加固、某水厂水泵房大梁加固工程，由于环境湿度较大，最适于采用碳纤维加固法，与其它加固工艺相比，更具有耐湿耐潮、抗腐蚀强、自重轻、强度高、施工便捷、质量好的特点，加固性能均优于目前其它加固方法。两种方法均取得了良好效果，充分显示出新技术、新材料、新工艺在加固工程中的应用成果。
（2）与混凝土结构加固改造配套使用的技术。混凝土结构加固改造配套使用的技术主要有托换技术、裂缝修补技术，碳化混凝土修复技术混凝土表层密封技术，混凝土表面处理技术等。以下结合具体工作实例进行详细介绍。托换技术系托梁(或桁架)，托柱(或墙)、托梁换柱等技术的概称，属于一种综合性技术，由相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。如某单位一宿舍楼建于1983年，为六层框架结构,基础采用片筏基础建成后出现不均匀沉降，房屋向一侧倾斜。工程竣工后，为稳定建筑物，在另一侧增加了阳台，以达到两侧力的平衡，结果房屋又向增加荷载的一侧倾斜。为此，受业主委托进行基础加固。在发生沉降的两侧设置树根桩，在沉降量大的一侧，树根桩起竖向支撑作用，在另一侧，树根桩起抗拔作用。树根桩与旧基础进行连接．钢筋接头满足规范要求。该地层软土层较厚，淤泥层厚度达8米，树根桩桩长为20米。施工在室内进行，净空高度只有2.5米，施工难度很大。该工程于1994年1月竣工，经观测。建筑物处于稳定状态。
混凝土结构修复加固补强技术分析
4.1加大截面
该技术是在原有构件表面新作钢筋混凝土或钢筋网砂浆层，用以增大原构件的截面面积，达到提供结构承载能力的目的。其优点是工艺简单，适用面宽，可用于一般梁、板、柱、墙、基础、桥梁及路面等混凝土结构的加固。加大截面法的一个主要问题是在设计和施工方面必须解决好新加部分与原有部分的整体工作问题或称共同工作问题。现有研究表明，加固结构在受力过程中，新旧混凝土的结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力，其中关键是剪力和拉力。新旧结构的结合面为受力的薄弱环节，一旦界面开裂，将导致新旧两部分过早分离而单独受力，降低结构的整体刚度和承载能力，直接影响加固补强的效果。研究新旧混凝土界面的粘结性能，建立新的计算理论和方法，改进新旧混凝土界面的粘结工艺做法，对推动既有建筑加固改造业的发展具有很大的现实意义及工程应用价值。
4.1.1植筋技术在加大截面法中的应用
化学植筋，是我国工程界广泛应用的一种后锚固连接技术，它是在已有混凝土构件或构件上，以适当的孔径和深度钻孔，然后用化学胶粘剂一锚固较，将带肋钢筋或长螺杆植入混凝土中，以达到与原结构构件可靠连接的目的。化学植筋是利用化学胶粘剂的粘结力和锁键作用使植筋与混凝土牢固粘结，使作用在植筋上的力通过化学胶粘剂传递到已有的结构上。化学植筋工艺简单、锚固快捷、安全可靠，因而广泛应用于结构加固、补强、新旧构件连接、补埋钢筋、后埋钢构件等方面。
4.1.2植筋的设计与施工
植筋的材料：锚固较、锚筋、混凝土基材。植筋的四种破坏模式：在较大的边距和中距情况下的植筋周围混凝土锥体破坏；植筋与混凝土连接部位的粘结破坏；植筋拉断或者剪断；在较小的边距情况下植筋周围混凝土劈裂破坏。植筋的工艺作法：工艺流程：钻孔→清孔→注入植筋料→插筋→养护→现场拔拉试验钻孔：孔位应按设计图要求准确布置，并依据原结构竣工图，注意避开原有钢筋。
4.2直接粘贴碳纤维布加固技术
4.2.1 CFRP加固材料
FRP材料相具有抗拉强度高、自重小等优点，过去一直应用于运载火箭、宇宙飞船、飞机等航空航天设备。将FRP材料应用于结构加固工程是近年来的新举措。FRP材料的弹性模量与建筑钢材很接近，但抗拉强度却比钢材高很多，将这种材料应用于结构加固工程意味着，达到相同的总拉力，所需要的材料截面积及自重会大大小于钢材。通常所用的FRP材料指碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。碳纤维的强度和弹性模量最高，在实际工程中应用得最广。与碳纤维相关的加固产品市场最成熟，生产工艺也最完善。
4.2.2 CFRP加固的特点
质量轻，不给加固结构带来多余负担。目前用于混凝土结构加固的碳纤维布，单位面积的质量(g/m)為300左右，其厚度在0.15mm左右。这样算来，相同体积的钢材与碳纤维布的质量的比值为3.9：l。强度高，弹性模量高。普通碳纤维布的弹性模量为2.3×105，与钢材相当，但极限抗拉强度为3500MPa，是普通钢筋HRB335屈服强度的10倍。抗腐蚀能力强，耐久性好。碳纤维布的化学性质稳定，不与酸碱盐等化学物质发生反应，因而加固后的钢筋混凝土结构具有良好的耐腐蚀性及耐久性，解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题。使用面广，施工简单。碳纤维布质地柔软，可以任意剪裁，因而可以满足各种部位，各种几何尺寸的加固需求I粘贴碳纤维布不需要大型机械，占用施工场地小，没有湿作业，因而工效很高。当然FRP材料也有缺点，与普通高碳钢类似，碳纤维布的应力应变曲线几乎为直线，断裂为脆性，因而我们用于加固不能取用碳纤维布的极限抗拉强度，需要乘一个系数进行折减。剥离破坏的存在使得纤维布的强度不能完全发挥出来。提高粘贴质量可以在一定范围延缓剥离破坏的发生，但不能完全消除。剥离破坏产生时，碳纤维布的应力很低，一般只有极限应力的1/8，这就使得CFRP加固效果大打折扣。如何更大程度的利用纤维强度，是目前CFRP加固研究的重点。粘
钢和CFRP加固广泛的使用在梁板受弯加固中。它们都是使用结构胶将加固材料粘贴干构件表面，使加固材料与构件共同工作，从而提高构件的各方面性能。二者具有施工简单、快速，环境污染小，不影响生产活动和居民生活等优点。
结 语
随着土木工程建设的飞速发展，对混凝土结构工程修复加固技术的要求越来越高，以上混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索，随着建筑科学技术的不断进步，新技术、新材料、新工艺在加固工程的应用将越来越广泛，混凝土加固技术将会有更大的发展空间。
参考文献:
[1]GB50292-1999，民用建筑可靠性鉴定标准[s]．北京：中国建筑工业出版社，1999．
[2]王文栋．混凝土结构构造手册[M]．北京：中国建筑工业出版社2003．
[3]崔京浩.建筑工程事故分析与处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．
关键词：混凝土修复加固改造
前言
越来越多的建筑物和构筑物随着我国土木工程建设的不断发展，已进入或即将进入老龄化阶段，鉴于已有建筑物及构筑物常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化、破坏，甚至自然灾害，造成混凝土结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等，影响建筑物及构筑物的安全和使用功能，已有的建筑该如何维护问题已引起了人们的重视。修复加固在建筑业中的比重逐年增加，人们预测，如果没有根本性的技术革新，不充分重视这些问题，几十年以后社会将负担不了庞大基础设施的维修和管理费用。
混凝土结构或构筑物因材料质量不符要求、设计或施工不当、遭受灾害、使用功能改变以及耐久性等原因，出现增加混凝土强度不够、灾后修补、配筋不足、荷载等情况，都需要对钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构进行加固。
1.混凝土结构加固的原因分析
（1）设计基础资料和设计方法的不准确，导致设计出来的建筑物存在着安全性问题。尚未建成但由于施工质量问题，施工方法的错误、施工管理的不善以及施工单位的偷工减料等原因，使得建筑物存在质量问题；
（2）设计规范的修订和设计标准的提高，按照原规范标准设计的结构将不能满足设计标准的要求，结构封顶尚未使用就要改造而引起的加固；
（3）原有建筑物使用功能和要求的改变，结构老化后需要对其进行改造、加固；
（4）因灾害引起的加固，由于高湿酸碱环境、温差、冻融等影响以及地震、流沙等自然灾害的作用，导致建筑物发生严重损坏。
2.加固工程方案的选择分析
混凝土结构工程加固方案的制定尤为重要，对于需要加固的结构或构筑物，应根据结构或构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。
加固设计方案有三种：方案之一是采取简易修补法，即将梁裂缝处出现的酥松混凝土凿除，露出钢筋后，将锈蚀的钢筋周圈进行除锈后，用环氧砂浆进行封闭，达到加固目的；方案二是采取加大截面加固法，即通过增大构件的截面和配筋，用以提高构件的强度、钢度、稳定性和抗裂性，并达到修补裂缝的目的；方案三是采用先進的外包钢加固施工方法，应用ＱＲ型建筑工程结构胶粘锚技术，对这十根钢筋混凝土梁进行加固。经对设计方案分析，前两种方案除具有工程造价低的优点外，还有以下不足之处：
（1）技术可行性差，由于此大梁跨度大，凿除混凝土梁则需分段进行，要用大量的临时支撑进行安全防护，造成周转材料不必要的浪费；
（2）劳动强度高，在凿除混凝土梁时，因分段施工时，只能凿一米挪一米，成倍增加了劳动强度；
（3）工效低，大量的重复劳动和落后的施工作业方法，延误了施工工期并导致劳动效率下降；
（4）安全性差，因所有大梁必须将钢筋凿除外露，大梁承载力减小，在施工时，须时刻注意防护措施是否到位，麻痹大意则易出现意外事故；
（5）产值效益小，大量的周转材料和人工费用的浪费，加大了生产成本，减少了生产效益；
（6）加大的截面影响房屋外观和空间尺寸。而方案三外包钢加固法技术先进，加固性能好，占用空间小，施工周期短，材料消耗少，工艺简便、安全并能够减轻劳动强度，提高加固质量。经过综合考虑，最终选择了方案三进行施工，达到了加固效果，并取得了良好的综合效益。
3.新技术、新材料、新工艺在加固工程的应用
（1）众所周知，一些加固工程采用过时的加固方法需要大量的人力、物力和时间，已不能满足当前加固工程质量、工期、安全、经济的要求，而化学补强加固法和碳纤维加固法越来越以其明显的优势成为加固工程中的优选方案。例如，某市面粉厂制粉车间技改工程中的加固部分，就是采取化学补强的方法，应用QR型建筑工程结构胶粘剂，对其第四层、第五层框架梁进行粘钢加固，满足了该车间在楼层增高、设备增加，荷载加大情况下的正常使用要求。某开发公司地下室梁柱加固、某水厂水泵房大梁加固工程，由于环境湿度较大，最适于采用碳纤维加固法，与其它加固工艺相比，更具有耐湿耐潮、抗腐蚀强、自重轻、强度高、施工便捷、质量好的特点，加固性能均优于目前其它加固方法。两种方法均取得了良好效果，充分显示出新技术、新材料、新工艺在加固工程中的应用成果。
（2）与混凝土结构加固改造配套使用的技术。混凝土结构加固改造配套使用的技术主要有托换技术、裂缝修补技术，碳化混凝土修复技术混凝土表层密封技术，混凝土表面处理技术等。以下结合具体工作实例进行详细介绍。托换技术系托梁(或桁架)，托柱(或墙)、托梁换柱等技术的概称，属于一种综合性技术，由相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。如某单位一宿舍楼建于1983年，为六层框架结构,基础采用片筏基础建成后出现不均匀沉降，房屋向一侧倾斜。工程竣工后，为稳定建筑物，在另一侧增加了阳台，以达到两侧力的平衡，结果房屋又向增加荷载的一侧倾斜。为此，受业主委托进行基础加固。在发生沉降的两侧设置树根桩，在沉降量大的一侧，树根桩起竖向支撑作用，在另一侧，树根桩起抗拔作用。树根桩与旧基础进行连接．钢筋接头满足规范要求。该地层软土层较厚，淤泥层厚度达8米，树根桩桩长为20米。施工在室内进行，净空高度只有2.5米，施工难度很大。该工程于1994年1月竣工，经观测。建筑物处于稳定状态。
混凝土结构修复加固补强技术分析
4.1加大截面
该技术是在原有构件表面新作钢筋混凝土或钢筋网砂浆层，用以增大原构件的截面面积，达到提供结构承载能力的目的。其优点是工艺简单，适用面宽，可用于一般梁、板、柱、墙、基础、桥梁及路面等混凝土结构的加固。加大截面法的一个主要问题是在设计和施工方面必须解决好新加部分与原有部分的整体工作问题或称共同工作问题。现有研究表明，加固结构在受力过程中，新旧混凝土的结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力，其中关键是剪力和拉力。新旧结构的结合面为受力的薄弱环节，一旦界面开裂，将导致新旧两部分过早分离而单独受力，降低结构的整体刚度和承载能力，直接影响加固补强的效果。研究新旧混凝土界面的粘结性能，建立新的计算理论和方法，改进新旧混凝土界面的粘结工艺做法，对推动既有建筑加固改造业的发展具有很大的现实意义及工程应用价值。
4.1.1植筋技术在加大截面法中的应用
化学植筋，是我国工程界广泛应用的一种后锚固连接技术，它是在已有混凝土构件或构件上，以适当的孔径和深度钻孔，然后用化学胶粘剂一锚固较，将带肋钢筋或长螺杆植入混凝土中，以达到与原结构构件可靠连接的目的。化学植筋是利用化学胶粘剂的粘结力和锁键作用使植筋与混凝土牢固粘结，使作用在植筋上的力通过化学胶粘剂传递到已有的结构上。化学植筋工艺简单、锚固快捷、安全可靠，因而广泛应用于结构加固、补强、新旧构件连接、补埋钢筋、后埋钢构件等方面。
4.1.2植筋的设计与施工
植筋的材料：锚固较、锚筋、混凝土基材。植筋的四种破坏模式：在较大的边距和中距情况下的植筋周围混凝土锥体破坏；植筋与混凝土连接部位的粘结破坏；植筋拉断或者剪断；在较小的边距情况下植筋周围混凝土劈裂破坏。植筋的工艺作法：工艺流程：钻孔→清孔→注入植筋料→插筋→养护→现场拔拉试验钻孔：孔位应按设计图要求准确布置，并依据原结构竣工图，注意避开原有钢筋。
4.2直接粘贴碳纤维布加固技术
4.2.1 CFRP加固材料
FRP材料相具有抗拉强度高、自重小等优点，过去一直应用于运载火箭、宇宙飞船、飞机等航空航天设备。将FRP材料应用于结构加固工程是近年来的新举措。FRP材料的弹性模量与建筑钢材很接近，但抗拉强度却比钢材高很多，将这种材料应用于结构加固工程意味着，达到相同的总拉力，所需要的材料截面积及自重会大大小于钢材。通常所用的FRP材料指碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。碳纤维的强度和弹性模量最高，在实际工程中应用得最广。与碳纤维相关的加固产品市场最成熟，生产工艺也最完善。
4.2.2 CFRP加固的特点
质量轻，不给加固结构带来多余负担。目前用于混凝土结构加固的碳纤维布，单位面积的质量(g/m)為300左右，其厚度在0.15mm左右。这样算来，相同体积的钢材与碳纤维布的质量的比值为3.9：l。强度高，弹性模量高。普通碳纤维布的弹性模量为2.3×105，与钢材相当，但极限抗拉强度为3500MPa，是普通钢筋HRB335屈服强度的10倍。抗腐蚀能力强，耐久性好。碳纤维布的化学性质稳定，不与酸碱盐等化学物质发生反应，因而加固后的钢筋混凝土结构具有良好的耐腐蚀性及耐久性，解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题。使用面广，施工简单。碳纤维布质地柔软，可以任意剪裁，因而可以满足各种部位，各种几何尺寸的加固需求I粘贴碳纤维布不需要大型机械，占用施工场地小，没有湿作业，因而工效很高。当然FRP材料也有缺点，与普通高碳钢类似，碳纤维布的应力应变曲线几乎为直线，断裂为脆性，因而我们用于加固不能取用碳纤维布的极限抗拉强度，需要乘一个系数进行折减。剥离破坏的存在使得纤维布的强度不能完全发挥出来。提高粘贴质量可以在一定范围延缓剥离破坏的发生，但不能完全消除。剥离破坏产生时，碳纤维布的应力很低，一般只有极限应力的1/8，这就使得CFRP加固效果大打折扣。如何更大程度的利用纤维强度，是目前CFRP加固研究的重点。粘
钢和CFRP加固广泛的使用在梁板受弯加固中。它们都是使用结构胶将加固材料粘贴干构件表面，使加固材料与构件共同工作，从而提高构件的各方面性能。二者具有施工简单、快速，环境污染小，不影响生产活动和居民生活等优点。
结 语
随着土木工程建设的飞速发展，对混凝土结构工程修复加固技术的要求越来越高，以上混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索，随着建筑科学技术的不断进步，新技术、新材料、新工艺在加固工程的应用将越来越广泛，混凝土加固技术将会有更大的发展空间。
参考文献:
[1]GB50292-1999，民用建筑可靠性鉴定标准[s]．北京：中国建筑工业出版社，1999．
[2]王文栋．混凝土结构构造手册[M]．北京：中国建筑工业出版社2003．
[3]崔京浩.建筑工程事故分析与处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．