混凝土结构的加固方法.docx
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混凝土结构的加固方法.docx
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混凝土结构的加固方法
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
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直接加固的一般方法有:
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1、加大截面加固法|z(|p!
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该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
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2、置换混凝土加固法{zxAqP
该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
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3、有粘结外包型钢加固法rOs29$m
该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于6000C以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
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4、粘贴钢板加固法#c6M-mf
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
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5、粘贴纤维增强塑料加固法:
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除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
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6、绕丝法i/d%{pd
该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
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7、锚栓锚固法()/) 该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。 Su$Pi 9Z[zo=f+H 间接加固的一般方法有: +G{d4=8zQ 1、预应力加固法HecwS7N 该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下,不能用于温度在600C以上环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。 u^6t2* 2、增加支承加固法05jLc[ 该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。 HTvPSu| 与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有: r88? B6Z 1、托换技术&rG;#6muy0 系托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墙,以下同)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上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,具有施工时间短、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。 -6}7btK+ 2、植筋技术]Q-mhI 系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如: 施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,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,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。 3{I,$;]q 3、裂缝修补技术: D5hH&3[I 根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。 CE0K#S 4、碳化混凝土修复技术(还不成熟)>g*TFfG 系指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。 5gUU4! @Y 5、混凝土表面处理技术H-n07/& 系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。 s\re|$Zf 6、混凝土表层密封技术hgl,.{(R2 系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。 cQ7jvn 7、其它技术,nPwCSNY s`6AB=s 如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。 砌体结构加固方法: 3sSpDp 砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。 适用于砌体结构的直接加固方法一般为: jQcu*y3n 1、钢筋混凝土外加层加固法|Em0k&&B[k 该法属于复合截面加固法的一种。 其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。 }"a*@l 2、钢筋水泥砂浆外加层加固法Iz4hQdR 该法属于复合截面加固法的一种。 其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。 lG@z`( 3、增设扶壁柱加固法Rls: )Y 该法属于加大截面加固法的一种。 其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。 适用于砌体结构的间接加固方法一般为: Y? V&~4 1、无粘结外包型钢加固法9''i\20 该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可*;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。 NwI]3^Hx 2、预应力撑杆加固法9wF_Lt6ltr 该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可*;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。 q'8k$v'1t 砌体结构构造性加固与修补: -/^+8> 1、增设圈梁加固jv4y~`w 当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固。 -B|MF{Lk 2、增设梁垫加固: &nO3jl' 当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。 ? /7W/(FtM 3、砌体局部拆砌Pkiio>kat 当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。 i;W;7E! 4、砌体裂缝修补$1ZDxJ>e 在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。 钢结构加固方法: +zQ^|=0 钢结构加固的主要方法有: 减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。 当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。 z{B'Q`(, 1、改变结构计算图形"WNra+rP~ 改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;`-I'uG 改变结构计算图形的一般加固方法: 'LfGl"p[T) (1)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固: %WU18%pC A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;ew#": c B、加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;|G$s? sCc5 C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;rCQG]@D D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;20B4cj} E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。 GhP,YcH (2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固: vnauIho< A、改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;8,.#q|G) B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;HaKF]&.FT C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;Ipnre4>| D、调整连续结构的支座位置;? u|%Zs12A E、将结构变为撑杆式结构;>_],/~ F、施加预应力。 $yw.;F (3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固: J/;$;XI"_ A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构;X}.~sX*k B、加设预应力拉杆。 kvSs+P*_B 2、加大构件截面的加固@*s+/Os 采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。 &}L3,L 3、连接的加固与加固件的连接,.bfn[ 钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。 &kO0{/61 钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。 当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。 q++e>(<& 4、裂纹的修复与加固3V{]&h0B 结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。 在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。 嶂山闸加固工程混凝土裂缝的防碳化处理 一、工程现状L>lT > b+-5OuIl 嶂山闸位于江苏省宿迁市嶂山村西1.1km处,1959年10月开工建设,1961年4月建成,是沂沭泗河洪水东调南下工程的重要组成部分,是骆马湖主要排洪出口。 嶂山闸设计流量80000m3/s,校核流量10000m3/s,为1级水工建筑物。 由于嶂山闸兴建于大跃进年代,受历史条件限制,主要部位混凝土设计强度等级偏低,基本为C14,且无抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性措施,施工中水泥用量偏少,掺用部分劣质粉煤灰,骨料级配不均匀,鹅卵石较多,加之混凝土浇筑振捣不实,致使闸底板、上游护坦、下游消力池、闸墩等部位存在空洞和裂缝。 工程建成运行一年后,即发现闸墩、闸底板出现许多裂缝,1964年底,又发现闸墩混凝土表面严重脱落,上游护坦破损,交通桥桥面严重磨损等。 I`'Bi{k N"-84a) 嶂山闸运行40多年来,之间经过7次加固处理,其中对闸墩主要进行了两次加固处理,1965年对闸墩表面进行打毛喷浆,1991年对闸墩表面喷砂浆进行炭化处理。 u'%1k! ;R6^Z=+: @& 二、加固内容及产品性能d;XgTG" )U^VhR 本次工程加固为控制混凝土碳化深度的继续增加及保证其与新建闸室协调美观,对闸室段上下游两侧的外露混凝土面进行防碳化处理,主要包括原闸墩及底板老混凝土的防碳化处理等。 3\j! )]6 8$]`cX6 根据施工现场条件,本次闸室段防碳化处理拟采用两种防碳化处理方式。 A: 以弧门侧轨为界,下游闸墩砼外露面防碳化处理采用上海森泰ST-9608聚合物防水防腐涂料;B: 上游闸墩、下游底板砼外露面及弧门侧轨下游2m范围内闸墩砼防碳化处理采用苏州科利源KLY-改性水泥砂浆抹面。 +{AI"! 4@! d y^#O9.H 上海森泰ST-9608聚合物防水防腐涂料采用高分子复合乳液与无机材料经改性、添加助剂等材料而形成的复合聚合物厚浆涂料。 聚合物乳液在混凝土表面通过钙离子交换而形成单离子膜,起到保护混凝土的作用。 和混凝土基层粘结强度高,能嵌入混凝土表面凹凸不平及细微裂缝,具有良好的延伸性、弹性和防腐性,它既有有机材料的柔性和防水防腐性,又有无机材料良好的力学性能,使用寿命达20年以上。 上海森泰ST-9608聚合物防水防腐涂料具有先进的防水防腐理念,工艺先进,达到国际先进水平,已荣获上海科技博览会银奖、上海市新产品三等奖、上海市科技二等奖、上海市建筑科学研究院科技一等奖。 1TaX;b )LsvcIJ{] 上海森泰ST-9608聚合物防水防腐涂料在天津屈家淀枢纽永定新河进洪闸、潮白河里子沽闸、宁车沽闸、独流减河进洪闸等多座大中型水闸加固工程中推广使用,取得了良好的防碳化效果。 Aw({w#A(q Mr$M@1 苏州科利源KLY-改性水泥砂浆是将由丙烯酸乳液为主料的多种水性聚合物改性剂按比例掺入水泥砂浆,可在建筑物混凝土表面形成具有优越的粘接强度、抗折强度、耐磨性、抗冲击性、耐久性和抗渗性的保护层,达到防碳化效果。 C5: ~ jO! [%fa7 苏州科利源KLY-改性水泥砂浆在宿迁闸除险加固工程中被采用,效果显著,也取得了良好的防碳化效果。 wIoL? : c%M`n7^K 三、原材料控制yU_lNm ruC=`6[6 1、砂: 砂浆采用的砂料质地坚硬、清洁、级配良好,要求粒径为0.15~5mm,细度模数为2.5~3.0。 0hW7B+tV E2&(WK&Y 2、水泥: 水泥品质除符合现行的国家标准及有关部级标准的规定外,运至工地后,需有厂家质检试验报告,并按批量抽验。 水泥在使用及存放中应做到: /tGMPLY P3eE$x]hLh ①水泥运输过程中应防止水泥受潮。 KwXbSXX ;KT)BTS ②应设足够数量和容量的仓库,仓库宜设置在干燥地点,并应有排水通风设施。 )5b[<#&s cu ③堆放袋装水泥时,应设防潮层,距离地面、边墙30cm,堆放高度不超过10袋。 袋装水泥贮运时间超过三个月,使用前应重新检验。 gQE;~D TH$DiH8 3、KLY-水泥改性剂: KLY-水泥改性剂品质除符合现行的国家标准及有关部级标准的规定外,运至工地后,应有厂家质检试验报告,其在使用及存放中应做到: \T9RI~ {rj: H ①运输过程中应按一般化学品要求运输。 yjL;lEC[G /=bD`FB^ ②应设足够数量和容量的仓库,仓库宜设置在干燥地点,并应有排水通风设施,0℃以上密封储存,防止大雨直接冲淋及烈日曝晒。 S3D>Bl8} c-Bwm[ 4、KLY-改性水泥砂浆: 拌制KLY-改性水泥砂浆,须严格按照试验确定的配合比进行配料,严禁擅自更改。 KLY-改性水泥砂浆采用人工拌制,并根据砂料含水量的变化情况,随时调整用水量,以保证水灰比的准确性,KLY-改性水泥砂浆应随拌随用,在其初凝前必须使用完毕。 {sxg}N1 gEBEPcu{A 5、上海森泰防水防腐涂料储存时应保持在0℃以上,避免日光的曝晒;底层涂料配制量以实际面积计算,保证配制好的底层涂料在2h内用完,随配随用,以免硬结;底层涂料必须用机械搅拌,保证材料拌制均匀。 `2$ D(ieQmQ(' 四、防碳化施工&>K}z7q MgHq0_ (一)下游防水防腐涂料施工dEAY[! ) 24xSc] 1、原混凝土基面喷砂处理B: R/k /(}]Dev: 将闸墩、底板老混凝土表面用风砂枪喷砂,使原混凝土碳化面完全剔除,剔除厚度1mm左右,暴露出新鲜混凝土(砂浆)表面。 使用砂料为质地坚硬、清洁、级配良好的石英砂,粒径为0.15~5mm,细度模数为2.5~3.0。 rhFV%#d RZI9H_p 剥落或松动的砂浆人工凿除至新鲜基面,再用清水将混凝土表面清洗干净,用KLY-改性水泥砂浆分层抹平。 B{r^%R{ -2Yuf 2、配料,jMc7Qd L2^yUwE 上海森泰防水防腐涂料分为底层涂料和面层涂料两部分,底层涂料配合比为A组料: B组料=1: 1.8~2.2,涂料随配随用,一次配置量控制以2h用完为原则,以免涂料硬结;面层涂料可直接涂刷。 6hrN$i@ Dfbs^Q 3、防碳化施工kN}&lTS )aiS-hL 上海森泰防水防腐涂料施工宜在5℃~25℃气温条件下进行,当气温超过30℃时,要在混凝土表面提前用滚刷刷水降温。 29cg-W ajpqe@1 上海森泰防水防底层涂料分A、B两种型号,A型为白色乳液,B型为灰色粉末状,本工程底层涂料配合比为A: B=1: 2.0,两种材料混合后用电动工具搅拌,搅拌至涂料均匀、无粉粒状为止。 底层涂料分两次用胶板批刮,厚度均为0.2mm,批刮必须均匀,不得多次来回批刮,以免影响涂料质量。 第一遍涂层充分干燥后方可进行第二遍涂层批刮,第二遍批刮后的涂层不得有气泡、漏批现象,特殊情况可酌情增加涂层遍数,拌好的涂料必须在2h内用完。 AdLx` ^oNx}`/nj 面层滚涂两道森泰防水防腐涂料,每道工序间隔时间不得小于2h保证最终涂层厚度不小于0.4mm。 (Wi}! G PVS+/z8z (二)上游科利源KLY-改性水泥砂浆施工%>YA*8Yh P;v[D7v 1、原混凝土基面凿毛处理=>-`Kotr ;,i0Tfy 弧门侧轨上游侧与新接长闸墩之间的砼外露面,以弧门侧轨面与新接长闸墩混凝土表面连线为基准,凿除2cm,使原混凝土碳化层完全剔除,暴露出新鲜混凝土表面,局部老闸墩凸出部分可达6cm;弧门下游侧闸墩老混凝土表面人工凿除2cm,并在2m范围内与原闸墩表面顺接;下游侧底板老混凝土表面人工凿除2~5cm,并与弧门底坎在1m范围内顺接。 采用钢丝刷将凿毛时松动剥落的石子刷掉,再用清水将混凝土表面清洗干净。 5,+tm! sed +ROi|j'H 在凿毛检验合格的闸墩上,每隔1.5~2m充一道KLY-改性水泥砂浆灰筋,并挂线进一步检查墙面的平顺度,人工剔除局部高出部位,保证KLY-改性水泥砂浆抹灰厚度不小于10mm。 OwX6+@Koq : 6: #Rk>q[ 2、防碳化KLY-改性水泥砂浆施工){olp~|3j Gp*Djh) 将检查合格的混凝土基面提前用清水湿润后,保持表面润湿(但不积水)状态,用毛刷涂刷界面处理剂一遍,要求涂刷薄而且均匀,随刷随填抹KLY-改性水泥砂浆打底。 待到底层砂浆达到一定的强度后,(一般以表面结硬成膜不脱粉为准),填抹面层KLY-改性水泥砂浆,抹平压光。 C%! L 9iWg}? 界面处理剂采用(水泥: KLY-水泥改性剂: 水=1: 0.8: 0.2重量比)配制。 界面层要求做到薄而均匀。 xj@\iJM|u 2qrfl&%ne 砂浆层采用(水泥: KLY-水泥改性剂: UEA-膨胀剂: 砂: 水=1: 0.25: 0.08: 2.8: 0.2重量比)配制成改性砂浆在界面层上做一层0.8-1cm厚的砂浆,厚度超过1cm要分层进行。
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