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加固的方法

2．1增大截面法

增大截面法是指通过采用同种材料（钢筋混凝土）来增大原结构的截面面积来提高结构构件的承载力和构件刚度，是一种传统的加固方法。其优点是有长期的使用经验，施工简单，适应性强。缺点是湿作业，施工工期长，降低了房间使用空间，且容易形成肥梁胖柱，同时，增大了结构自重。适用于梁、板、柱等一般混凝土构件的加固。特别是原截面尺寸显著偏小或者轴压比明显偏高的构件加固。

2．2外包钢法外包钢加固法是以型钢（一般为角钢）外包于构件四角的加固方法，通常是在要求不显著增大原构件截面，同时又可以大幅度提高结构承载能力的情况下采用。适用于梁、柱、屋架以及大型大跨结构。其优点是受力可靠，能够显著改善结构性能，对使用空间影响较小，施工简便。缺点是钢材耗量大，外露钢件应进行防火防腐处理。

2．3粘钢加固法

粘钢加固法是在混凝土表面用特制的建筑结构胶粘剂粘贴钢板，从而提高结构的抗弯和抗剪强度。增强其结构的安全性能。该方法通常适用于承受静力作用下雨正常湿度环境中的一般受弯受拉构件及中轻级工作制吊车梁的加固。这种方法使现有结构系统几乎没有改变，钢板固定于受张混凝土表面增加了混凝土结构的抗弯刚度，并相应减少了挠度和开裂。是近年来发展最快的一种方法。但是，有机胶的长期持荷强度较低，耐老化性能差，不耐火，环境温度、湿度要求较高，不适宜于承受动力疲劳荷载及设计使用年限较长的新建工程加固。同时，由于节点处理较为困难，不宜用于框架结构加固。

2．4粘贴纤维复合材加固法

粘贴纤维复合材加固是以碳纤维、玻璃纤维等复合材料，用结构胶粘贴于构件主要受拉部位，以提高截面受弯、受剪及混凝土抗压强度的加固方法。其特点是轻质高强，施工简便，可曲面或转折粘贴。缺点是有机胶的长期持荷强度较低，耐老化性能差，不耐火，不能焊接，环境温度、湿度控制要求较严。适用于因配筋量不足的受弯、受拉构件加固，特别是简支梁板及无障碍的连续梁板加固。对于设计使用年限较长的新建工程外贴纤维复合材料法加固，应有可靠的防腐和附加锚固措施。对于框架结构加固，应有可靠的锚固和节点构造措施。

2．5其他加固方法

置换混凝土法是指用新混凝土置换原结构混凝土从而提高构件承载能力的加固方法，适用于一切构件，优点在于不改变结构原貌，不影响使用空间，缺点是湿作业较长，新老混凝土结合面较难处理。

绕丝加固是通过缠绕钢丝或各种纤维丝是被加固构件混凝土受到约束，从而提高其结构位移延性，轴压承载力及受剪承载力的加固方法。缺点在于仅适用于圆形截面构件。

预应力加固法是指采用预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或总体进行加固的方法。其优点是可显著减小原结构变形，缺点是外露钢件需要做防火防腐处理，适用于大偏心受压构件。

增设支点加固是用增设支撑点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力及相应提高结构承载能力的加固方法。优点是受力明确，简便可靠，切易拆卸，复原。缺点是显著影响使用空间。适用于对使用空间和外观效果要求不高的梁、板及桁架等水平结构加固。

3．混凝土结构加固施工技术措施及工艺

以增大截面加固施工，粘贴纤维复合材料加固和外包钢加固施工为例。

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，剪力墙加厚，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两面加大。对于截面承载力不足的着重增配钢筋，对于轴压比超标或混凝土强度偏低的，则着重增大截面面积和混凝土强度。

梁截面增大包括梁上下加高，或四面加厚。对于简支梁，仅正截面受弯承载力不足时，一般采用梁底部加高，增配钢筋加固。若斜截面受剪承载力也不足时，应三面包套并加配箍筋加固。对于连续梁，仅支座部位负弯矩受弯承载力不足时，可在梁顶部增配钢筋加固，若正负受弯承载力均不足时，则应上下双面增配钢筋加固，若受剪承载力也不足时，尚应三面或四面围套并加配钢筋加固。

3．1.1施工工艺

柱截面增大加固主要施工工序为：混凝土界面处理——钻孔——植筋——箍筋制作、安装——模板安装——混凝土浇筑及养护——验收。

梁截面增大加固主要施工工序为：界面处理——钻孔——植筋——箍筋焊接——模板安装——混凝土浇筑、养护——验收。

3．1.2施工要点及技术措施

A、柱截面增大加固施工

要保证新老混凝土间的结合能力，原结构结合面必须进行凿毛处理，剔除一切风化酥松层、碳化锈蚀层及严重油污层，直至完全露出坚实的基层为止，并在此基层上凿毛，使表面凹凸差约为5mm，然后用水冲洗干净，并在浇筑混凝土前涂刷混凝土界面结合剂一道。对于较薄的混凝土加固层，首选喷射混凝土浇筑工艺。

要保证新老混凝土整体工作，共同受力，在施工过程中抗剪钢筋非常重要。对于柱，在设置了拉钩筋固定住主筋后，还需在柱上设置封闭箍筋增加构件的整体性。

新加的受力钢筋在基础上一般采用植筋技术进行锚固，中间穿透各层楼板，上端穿屋面板后弯折环抱梁并互焊。若在中间层停止加固，则需保证足够的锚固长度，做成一个斜面收口。植筋施工时，包括纵筋和抗剪拉筋或U型箍筋植筋，一定要保证植入深度，按照规范植入深度不小于22d（d为钢筋的直径）。同时，要选用国家认可的结构胶，要控制植筋施工时的可操作温度和时间，要保证灌胶密实。

在植筋施工时，植筋前，钢筋或锚栓在锚入部位进行除锈处理，用砂纸先打磨除锈至露出金属光泽为止，无法擦拭出金属光泽的锚固部分再用丙酮擦洗。植筋时，将成品植筋胶注入孔内,垂直孔可将胶液缓慢细流注入孔中，水平孔须先将胶注入灌浆注浆器中，然后注入孔中。孔外溢出粘合剂为最佳状态，灌胶应一次完成。同时将锚固部位的钢筋用胶裹满，缓慢放入孔中，放入时缓慢转动钢筋，让孔与钢筋全面粘合，然后用堵孔胶堵口。放入钢筋时要防止气泡发生并将孔中空气挤出。应注意的是孔内尘屑是否清净、钢筋是否除锈、胶配比是否准确、是否搅拌均匀、孔内胶是否密实决定了锚固效果的好坏，推荐的配胶搅拌时间应予以保证，配胶工具不得混用。

模板安装时，为避免模板胀模，模板每500mm高设一道加固箍，在中部用500mm高一道的螺栓拉结，穿高强螺栓拉结，螺母用两个，拉杆连接在钢管上。为防止浇筑混凝土时模板移位，模板内纵横向每500mm设置1根Φ14钢筋做为内撑，钢筋内撑采用植筋。为防止漏浆，接缝处压胶带防止漏浆。为防止柱烂根，在浇筑前要充分清理柱基础，且要凿毛，在模板四周植入8根直径20的短钢筋固定模板的位置，防止滑移。

混凝土浇筑时，要选择合适粒径的混凝土，对混凝土的塌落度要严格控制，且宜选用较高塌落度的混凝土。同时，要准备小直径的振捣棒或外挂附着式振捣器进行振捣，从而保证混凝土密实。当混凝土浇筑到离梁100mm范围时从一边下料排出梁底空气，待梁另一边混凝土被挤压到梁底以上200mm至300mm时方可两边下料振捣。如下图：

图3-1梁柱接头处梁下混凝土浇筑方法示意图

浇筑完成后要及时养护，要注意成品保护。若柱与楼板处混凝土在浇筑混凝土后产生沉实裂缝采用压力注浆法修补处理。

B、梁截面增大施工（以梁底加高为例）

在基层处理时，须将梁侧混凝土保护层剔除离梁底约10倍箍筋直径高度，露出箍筋，便于新加箍筋与原箍筋进行焊接固定。梁底凿毛与柱截面增大凿毛一样施工。

根据植筋施工规范要求，植筋需保证边距和间距要求。一般要求第一根钢筋植筋位置到原结构表面的距离不小于2.5d（d为钢筋直径），同时相邻植入的钢筋间距一般不小于5d（d为钢筋直径）。因此，对于梁底增配钢筋较多的，且梁宽度不能满足植筋间距和边距要求的，需要采取其他的构造措施进行钢筋的锚固，在具体施工过程中应及时和设计单位沟通和协商，找出解决的办法。

在模板安装过程中，由于梁底加高，若模板三面封死，则混凝土将无法进行浇注。针对于此种情况，在关模施工时需要在梁的2个侧面中留一个侧面将模板关成如下形状，然后通过在板上用水钻钻孔将混凝土通过这个斜口流进梁底。

图3-2梁底加厚模板安装示意图

在混凝土浇筑时需要需用一级配的混凝土，即细石混凝土，且要严格控制混凝土的和易性。振捣时尽量用外挂附着式振捣器进行振捣，以保证混凝土的密实程度。拆模后，再将多余混凝土剔除掉。

3．2粘贴纤维复合材料加固施工

纤维复合材料主要包括碳纤维片材和玻璃纤维片材。主要有柱粘纤维复合材料加固，板加固，梁加固等。本文以柱粘碳纤维片材加固为例阐述。

3．2.1碳纤维片材加固原理分析

碳纤维材料具有优良的力学性能，起抗拉强度约为普通钢材的10倍。但是，碳纤维材料制成碳纤维布（片材）后其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘胶剂后，各碳纤维丝能够很好的共同工作，大大提高了碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使个碳纤维丝能够共同工作。因此，结构粘胶剂对碳纤维布的加固起着非常关键的作用，它既要确保个碳纤维丝共同工作，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到补强、加固的目的。

值得注意的是，使用碳纤维布加固时，具体粘贴层数需要经过计算确定，考虑到各层的共同工作系数，抗疲劳的能力和避免脆性破坏，一般不宜过层。

应用碳纤维对混凝土柱进行抗震加固，是通过用碳纤维布横向包裹钢筋混凝土柱来提高其延性二实现的。碳纤维的主要作用是对其内部混凝土起到了约束作用，这种约束时一种被动约束。随着混凝土柱轴向压力的增大，横向膨胀促使外包碳纤维布产生环向伸长，从而提高侧向约束力。碳纤维约束混凝土表现出两个阶段受力过程:第一阶段，混凝土处于类似素混凝土的线弹性阶段，横向变形小，故碳纤维布横向变形也小，分界点在素混凝土峰值应力附近；第二阶段，构件达到极限承载力后，混凝土横向膨胀极具增加，碳纤维环向应变显著增加，环向约束力增加，混凝土极限压应变得以提高，因而推迟了受压区混凝土的压碎，充分发挥了纵向钢筋的塑性变形能力，显著改善构件延性。

3．2.2施工工艺

柱粘碳纤维片材加固施工工艺为：基层处理——底胶涂刷——粘贴碳纤维布——养护——成品保护。

3．2.3施工要点及技术措施

1）基层处理施工

（1）用砂轮机或磨光机将混凝土表面劣化层（风化层、石灰游离、砂浆剥离、粉刷层、污物等）除去并打磨至粗骨材出现为止。

（2）打磨过后用毛刷或高压空气枪将粉尘及松动物质去除，并确保作业表面充分干燥、平整无灰尘。

（3）若柱面存在凹面部位时，须使用环氧树脂砂浆修整（找平作业），使其凹面成曲线平滑化，以利于片材粘贴。

2）底胶涂刷

选用适当胶材料针对经过上述处理后的施工面进行底胶涂刷施工。施工过程及注意事项如下：

（1）将底胶的甲料和乙料严格按照生产厂家规定配比，置于搅拌槽中用低速电动搅拌器充分搅拌均匀，一次搅拌量应为在可使时间内所用的施工量，超过可使时间的材料不能继续使用（可使时间依据材料使用说明书的指示）。

（2）施工面用滚筒毛刷含浸底胶均匀涂刷，涂刷量随施工面的状况不同而定，要斟酌使用，涂刷次数依据现场状况决定是否需要涂刷第二道，涂刷第二道时必须等第一道初凝后才能进行。

（3）底胶的指触干燥时间约3～12小时。

（4）施工现场严禁火源，施工人员必须使用适当的防护工具。

3）粘贴

（1）涂刷浸渍树脂前必须先确认底胶状况为指触干燥。

（2）碳纤维片材应预先用剪刀或刀片依据设计尺寸裁切。

（3）将环氧树脂甲料及乙料依据规定配比称重后置于搅拌槽中用低速电动搅拌均匀，一次搅拌量应为在可使时间内所用的施工量，超过可使时间的材料不能继续使用（可使时间依据材料使用说明的指示）

（4）施工时用滚筒毛刷把浸渍胶均匀涂刷在施工面上。碳纤维片材平顺的贴在涂有浸渍胶的施工区域，并用刮刀沿纤维方向刮平以除去气泡和贴平片材。利用适当工具（脱泡滚轮或凹槽式塑料滚轮）沿纤维方向来回滚压以便使碳纤维片材充分浸透和除去气泡，拱起的部位和角落容易产生气泡，须小心除泡。

（5）在己贴好的碳纤维片材上，再涂刷一道用含浸渍胶，用滚筒毛刷将浸渍胶重复（4）步骤，使碳布完全浸透。碳纤维片材粘贴1层30分钟后才可能进行2层粘贴，在此期间要注意片材是否有浮移或错位现象，若有则要用刮刀或滚筒压平修整。

（6）碳纤维片材搭接时，纤维方向搭接处长度须大于200mm。

（7）施工人员须穿着适当的防护工具（如面罩、眼镜、手套）。

4）养护

室外施工时为了不使雨水、砂、灰尘等附着于碳纤维片材上，须使用塑料布养护。其养护原则如下：

（1）纤维片材粘贴施工后要用塑料布覆盖24小时以上，以防止雨淋或风砂、灰尘的污染，注意覆盖布不可碰触到施工面。

（2）温度20℃时须养护1周，温度10℃时须养护2周。

（3）平均温度在10℃以下时，初期硬化养护时间约2天；平均温度在10～20℃时，初期硬化养护时间约1～2天；平均温度在20℃以上时，初期硬化养护时间约1天。

5）碳布表面保护

碳纤维施工完成后，需对其表面涂刷防腐涂料并按照设计要求进行抹灰。

值得注意的是，在柱加固施工时，遇到柱与剪力墙相交时，碳纤维布不能够闭合形成环状箍，则需要在墙上锚固，一般采用2条竖向的碳纤维布做压条，用结构胶粘剂把碳纤维布压在墙上，从而达到加固效果。

对于梁柱核心区，碳纤维布不能够包裹柱，一般采用钢筋进行等强代换，等强钢筋穿梁后相互焊接成一个整体，对柱进行围箍，钢筋的具体型号规格根据实际情况计算而得。值得注意的是，等代钢筋必须将柱牢牢箍紧，否则，便失去了作用。在施工过程中会经常遇见等强钢筋不能够紧贴柱穿梁，从而不能够实现等代作用。在施工过程中可以采用钢楔顶住钢筋与柱的空隙，从而是等代箍筋受力。或者采用韧性更好的钢丝或钢绞线进行等强代换。

3．3外包钢加固施工

外包钢加固施工指外包型钢（一般为角钢）与混凝土结构外，然后与结构共同工作，从而大大提高混凝土构件的承载能力的加固施工。主要有梁包钢加固，柱包钢加固，框架节点包钢加固及剪力墙、桁架包钢加固施工。

外包钢法用于现浇框架梁加固时，一般是在梁底两角外包通常角钢以及在梁顶面外包通常扁钢，用以提高梁的正截面受弯承载力；在梁两侧竖向用穿板螺杆，上下两面横向用缀板，形成闭合螺杆箍，用以提高梁的斜截面受剪承载力；螺杆和缀板兼有多角钢及扁钢的附加锚固作用。若梁仅受剪承载力不足，可省去道长角钢和扁钢，保留螺杆和缀板，但梁底两角应以短角钢做螺杆和缀板的焊接连接件。

对于柱加固，作为独立柱时，一般采用角钢加缀板的搭配方式；当为壁柱时，墙面一侧角钢应该扁钢，垂直于墙面两侧缀板改为螺杆，螺杆穿墙与角钢和扁钢连接。

用于框架节点加固时，一般采用全封闭焊接钢板外包整个节点区域，并辅以穿透螺栓对拉传递剪力，最后以高压灌注环氧树脂使之结合为一体，并

这里仍以柱包钢加固为研究对象。

3．3.1施工工艺

柱包钢施工工艺为：基层处理——卸载及加固件就位固定——嵌补缝隙——灌胶——固定与加压——表面防护。

1）表面处理

表面处理（包括加固构件的结合面处理及钢板的贴合面处理）是最关键的工序，应认真进行。如局部有破损，应首先凿毛，用高强水泥修不后再进行处理。对于混凝土构件结合面，根据构件表面的新旧、坚实、干湿程度，分别按一下四种情况处理。

（1）对很旧很脏的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用冷水冲洗，再用角磨机的等对粘合面进行打磨，除去2～3mm厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒。

（2）对混凝土粘合面进行打磨，去掉1～2mm厚表层，用压缩空气除去粉尘或用清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭表面即可。

（3）对于湿度较大的混凝土构件或龄期再三个月内的混凝土构件，除满足上述要求外，尚须进行人工干燥处理。

对于钢板粘结面，应根据钢板锈蚀程度，分别按以下两种方法处理：

（1）如钢板未生锈或轻微锈蚀，可用喷砂，砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽。打磨粗糟度越大越好，打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直，其后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。

（2）如钢板锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡20分钟，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，最后用平砂轮打磨出纹道，用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。

2）卸载及加固件就位固定

为了减轻和消除包钢的应力应变滞后现象，加固前对原结构的活荷载进行卸荷。加固件就位用卡具将角钢及扁箍贴于预定结合面，经校准后彼此焊牢固定。缀板应紧贴混凝土表面，否则用环氧树脂砂浆填满缝隙。

3）嵌补缝隙

将加固件全部构件沿缝隙用封缝胶嵌补严密，在利于灌浆的适当位置钻孔、粘贴浆咀（通常在较低处）并留出排气孔间距约1米，待胶泥固结后通气试压。

4）灌胶

用0.2～0.4MPa压力将树脂从灌浆咀压入，当排气孔出现浆液后，停止加压以树脂胶泥封堵排气孔，再以较低压力维持10分钟左右，以胶泥堵孔。由上至下，由左到右，依次灌注。灌浆后不再对加固件进行锤击、移动和焊接。

5）固定与加压

钢板粘贴好后立即用卡具、支撑用膨胀螺栓或化学锚栓等固定，并适当加压，以使胶液刚从钢板边沿挤出为度。若有局部不贴合处可用木楔打入，将钢板与混凝土表面压实。膨胀螺栓或化学锚栓一般兼作钢板的永久附加锚固措施，其埋没空洞应与钢板一道与涂胶前配合。

6）防护处理

包钢或粘钢加固后，加固件的外露便面，应按