淺析房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工技術(shù)

文／曹強(qiáng) 中煤江蘇新能源有限公司 江蘇徐州 221600

引言：

加固施工是修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)損傷的重要手段，在延長房屋建筑使用壽命、提升建筑使用安全方面發(fā)揮著重要作用，支持著已有建筑物的翻新、改造施工升級。針對一些陳舊建筑，可以結(jié)合加固施工的展開彌補(bǔ)原有技術(shù)缺陷，促使相應(yīng)建筑的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

1、項目概述

某房屋建筑工程由主建筑以及裙房這兩部分構(gòu)成，建筑物選用的結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。其中，主建筑的總高度約為90m，包含31 層，地上部分為28 層，地下部分為2 層；裙房部分的總高度約為28m，包含7層，地上部分為5 層，地下部分為2 層。該房屋建筑工程于2001 年交付使用，經(jīng)過長時間的使用，建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一定的損害，使得整個房屋建筑物的承載能力水平下降。為確保該房屋建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與使用安全，主要針對該建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)實施加固修復(fù)處理，助推該房屋建筑物的使用壽命進(jìn)一步延長。

2、房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工的總體設(shè)計

2.1 房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工的基本原則

第一，全面性原則。為確保房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工的質(zhì)量與成效達(dá)到預(yù)期，促使相應(yīng)房屋建筑的實際使用年限能夠得到有效延長，就必須要保證房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固方案設(shè)計與施工的全面性、系統(tǒng)性。要求在全面明確房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)實情況、實際損傷位置與程度、受力特征與受力方式等內(nèi)容的條件下，選定更為合理且高度可行的加固技術(shù)方案，并結(jié)合加固要求投放合適的加固材料。

第二，經(jīng)濟(jì)性原則。在房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固設(shè)計與施工期間，也要對相應(yīng)施工方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考量，選擇最合適的加固方法，確保加固技術(shù)所具備的作用得到最大程度發(fā)揮，避免產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。

2.2 房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工的基本程序

在房屋建筑改造項目中，混凝土結(jié)構(gòu)加固項目的基本程序響度較多，主要包括現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)可靠性檢測、結(jié)構(gòu)加固方案確定與優(yōu)化、加固設(shè)計、加固施工組織設(shè)計、加固施工、加固質(zhì)檢與驗收等等。實踐中，通過展開對現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)可靠性檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)有房屋建筑物混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)實情況的全面性評估，了解需要重點(diǎn)實施加固處理的位置，以及不同位置混凝土結(jié)構(gòu)損害的嚴(yán)重程度。該步驟的展開成效與質(zhì)量直接關(guān)系著整個房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固施工的質(zhì)量水平，所以，需要相關(guān)人員提前深入工程現(xiàn)場，了解房屋建筑現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)成、損傷情況、材料組成等等，并在此基礎(chǔ)上，綜合各方意見，選定更為合適的混凝土結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)與方案，組織展開加固設(shè)計以及加固施工組織設(shè)計[1]。隨后，安排施工人員入場，結(jié)合前期設(shè)定的加固施工方案內(nèi)容，針對損傷混凝土結(jié)構(gòu)實施針對性加固修復(fù)處理，并參考相關(guān)要求與技術(shù)規(guī)范組織質(zhì)檢與驗收，整理工程資料。

2.3 房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工的總體思路

針對本項目的現(xiàn)實情況，主要選用了鉆孔植筋加固技術(shù)以及粘貼纖維布加固技術(shù)落實對項目房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)的加固處理。

3、房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)探究

3.1 鉆孔植筋加固技術(shù)

（1）前期準(zhǔn)備

針對該房屋建筑中存在損傷的墻體，使用鉆孔植筋的方法落實加固處理。提前對被植筋混凝土結(jié)構(gòu)的完好程度落實全面檢查，對待植筋位置的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的現(xiàn)有鋼筋設(shè)置情況進(jìn)行分析與確定，核實后明確標(biāo)記，為后續(xù)植筋操作的展開奠定基礎(chǔ)。

（2）鉆孔與清孔

在進(jìn)行鉆孔施工期間，要求切實參考設(shè)計要求在施工面上完成對鉆孔植筋位置的精準(zhǔn)設(shè)定與標(biāo)識，放樣測量并進(jìn)行復(fù)核，在確定位置準(zhǔn)確后使用電錘展開鉆孔處理。實踐中，要選取更為合適的鉆頭，并結(jié)合施工方案控制鉆孔深度，并要求在鉆孔直徑以及深度均到達(dá)設(shè)計要求且驗收合格后，才可停止鉆孔。

當(dāng)前，常用鋼筋規(guī)格、鉆孔直徑以及鉆孔深度要求如下所示：在投放的鋼筋直徑設(shè)定為12mm 時，要求控制鉆孔直徑為15mm，鉆孔深度為180mm；在投放的鋼筋直徑設(shè)定為16mm 時，要求控制鉆孔直徑為20mm，鉆孔深度為240mm；在投放的鋼筋直徑設(shè)定為20mm 時，要求控制鉆孔直徑為25mm，鉆孔深度為300mm。

完成鉆孔處理后，為了確保植筋質(zhì)量，需要提前落實清孔處理，對孔洞內(nèi)殘留著的粉塵等雜質(zhì)實施全面剔除與清潔，避免對粘結(jié)面產(chǎn)生負(fù)面影響。在清理鉆孔期間，可以將細(xì)管加設(shè)在吹風(fēng)機(jī)上，并將吸管深入鉆孔內(nèi)，開啟吹風(fēng)機(jī)清除孔內(nèi)粉塵；隨后，投放試管刷等刷具輕刷鉆孔壁；上述幾項操作步驟需要重復(fù)2-3 次，才能夠確保鉆孔得到良好清潔。若是在完成鉆孔與清孔后，并不迅速組織展開植筋處理，那么需要在清孔結(jié)束后暫時封堵鉆孔，避免鉆孔再次受到污染。

（3）鋼筋處理

鋼筋質(zhì)量直接關(guān)系植筋加固施工的成效與總體質(zhì)量水平，所以，在施工期間，必須要落實對鋼筋質(zhì)量的檢查，確定其順直程度，以及表面是否存在銹蝕與雜物附著，一旦發(fā)現(xiàn)存在銹蝕與雜物附著，則要求及時落實全面清除處理。參考插筋錨固長度以及位置進(jìn)行銹蝕與雜物附著的剔除，保證剔除處理長度始終保持在長于埋設(shè)長度5cm 的水平。為避免鋼筋再次受到污染，要求將其統(tǒng)一放置在干凈、干燥的環(huán)境中保存。

（4）配膠與注膠

為確保粘膠性能得到最大程度的發(fā)揮，需要同步展開配膠與注膠操作，并投放專用粘膠灌注器進(jìn)行注膠施工。施工期間，要先在灌注器內(nèi)放入植筋膠，對于剛剛流出灌注器的膠水均應(yīng)當(dāng)棄之不用，避免注膠質(zhì)量下降。在觀察到流出灌注器的澆水相對均勻后，才可以組織展開注膠施工。注膠時，要確保膠管插入鉆孔底部位置，以此保證整個鉆孔內(nèi)能夠均勻注入植筋膠，提升注膠施工質(zhì)量。控制植筋膠灌入孔內(nèi)至孔深2/3 位置。

（5）插筋與錨栓

重點(diǎn)落實對插筋施工力度的控制，確保力度合理，避免對膠水附著效果造成負(fù)面影響。一邊旋轉(zhuǎn)鋼筋錨固部分一邊插入孔內(nèi)，促使孔內(nèi)的空氣順利、全部排出；沿一個方向放置鋼筋，在稍加礅實后即可進(jìn)行鋼筋固定。同時，還要確保施工力度的均勻性，防止由于用力突然增大而造成孔內(nèi)注膠流出問題的發(fā)生，促使膠水能夠均勻的在鋼筋或是錨栓表面上附著，以此促使鋼筋的穩(wěn)定性與牢固程度達(dá)到理想水平。鋼筋的植入以觀察到孔口溢出少量植筋膠為宜。

（6）養(yǎng)護(hù)

若是在植筋后未落實合理的養(yǎng)護(hù)操作，那么勢必會導(dǎo)致整個鉆孔植筋加固的質(zhì)量與成效下降，不利于最終建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固處理質(zhì)量的保護(hù)。通常而言，在插入鋼筋或是錨栓后，不能隨意展開任何操作，如對鋼筋或是錨栓進(jìn)行移動等等，要求在養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束后才可以組織落實鋼筋焊接、綁扎等后續(xù)施工處理操作。實踐中，設(shè)定的養(yǎng)護(hù)最短時間為24h，若養(yǎng)護(hù)時間低于24h，則難以促使養(yǎng)護(hù)效果得到明顯的顯現(xiàn)，也會對加固施工的最終效果造成不良影響。

（7）注意事項

在展開鉆孔植筋加固施工期間，需要把握的施工注意事項如下所示：第一，嚴(yán)格依照《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（GB50367-2013）中的相關(guān)要求展開打孔植筋施工。第二，在植筋施工前，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)檢驗所應(yīng)用的施工材料。結(jié)合工藝要求與程序落實單組植筋施工，在固化后展開拉拔處理，并同時觀察結(jié)構(gòu)膠的實際情況。判斷質(zhì)檢合格的標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)拉拔值達(dá)到鋼筋設(shè)計值后，膠面不存在變形、開裂以及位移問題（或是位移問題較小）；當(dāng)達(dá)到屈服值后，鋼筋發(fā)生變形，壓力表未觀察到降壓現(xiàn)象[2]。第三，在施工期間，要求針對所有易燃材料原理火源放置保存，且在保存區(qū)域內(nèi)不得出現(xiàn)明火。

3.2 粘貼碳纖維布加固技術(shù)

（1）前期準(zhǔn)備

在施工前，根據(jù)施工計劃進(jìn)行施工物資的準(zhǔn)備，包括材料、機(jī)械設(shè)備等等。同時，還要提前深入施工現(xiàn)場了解現(xiàn)實情況，及時落實加固施工技術(shù)交底，盡可能避免在后續(xù)施工期間發(fā)生各種問題。

（2）前期處理

第一，混凝土構(gòu)件表面的干燥處理。在實施結(jié)構(gòu)加固施工前，需要針對所有構(gòu)件的表面展開干燥處理，重點(diǎn)處理潮濕構(gòu)件，確保所有構(gòu)件表面均得到徹底性干燥，避免因為構(gòu)件表面潮濕度較高而導(dǎo)致碳纖維布粘貼牢固度下降的問題發(fā)生，實現(xiàn)對粘貼碳纖維布加固施工質(zhì)量的保護(hù)。

第二，混凝土構(gòu)件表面的打磨處理。確定混凝土結(jié)構(gòu)的加固范圍，并對相應(yīng)范圍內(nèi)混凝土構(gòu)件表面實施打磨與清潔，剔除表面松散、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，在觀察到混凝土結(jié)構(gòu)新鮮層的顯露后即可停止打磨與清除。隨后，投放DSJ 修補(bǔ)膠，針對打磨后的混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行修復(fù)平整處理。確定碳纖維布的粘貼加固位置，并對相應(yīng)位置及其周邊一定范圍內(nèi)的混凝土構(gòu)件表面實施打磨與清潔處理，清除油污、浮漿等結(jié)構(gòu)表面所附著的各種雜質(zhì)，在觀察到混凝土結(jié)構(gòu)新鮮層的顯露后即可停止打磨與清除。此時，要重點(diǎn)確?；炷帘Ｗo(hù)層的厚度維持在不低于15mm 的水平。針對碳纖維布拐角位置，要打磨成圓弧狀，并控制相應(yīng)圓弧的半徑維持在不低于20mm 的水平。如果觀察到混凝土結(jié)構(gòu)表面存在裂縫，則要求在完成裂縫處理的基礎(chǔ)上落實碳纖維布的粘貼加固。完成對混凝土構(gòu)件表面的打磨處理后，需要結(jié)合壓縮空氣吹凈表面的浮塵，使用棉紗粘取工業(yè)酒精（或是丙酮）進(jìn)一步擦拭結(jié)構(gòu)表面，以此保證混凝土結(jié)構(gòu)表面的清潔與干燥。

（3）刷涂底層樹脂與找平

參考廠家提供的材料使用說明，結(jié)合設(shè)定比例落實對DGJ-7 基底膠（粘貼纖維類材料專用）的配制，均勻、充分?jǐn)嚢?。為確保基底膠的性能能夠得到最大程度的發(fā)揮，單次配膠量應(yīng)當(dāng)保持在較少水平，確?；啄z的隨配隨用。

在刷涂基底膠期間，要求重點(diǎn)控制刷涂厚度較薄且均勻程度良好，針對一些涂刷難度較大的位置，如鋼筋、凹凸不平位置等等，應(yīng)當(dāng)實施反復(fù)多次的基底膠刷涂處理，且要求始終將基底膠的刷涂總厚度保持在不高于1mm 的水平。在進(jìn)行基底膠的刷涂實踐中，需要重點(diǎn)把握的操作要點(diǎn)內(nèi)容如下所示：第一，檢查基底膠刷涂時的溫度以及濕度，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實溫度低于﹣50℃或是濕度保持在85%RH 以上的情況，則不能組織落實對基底膠的涂刷施工[3]。第二，對于基底膠而言，其主要由樹脂以及硬化劑混合而成，所以要在施工期間著重落實對混合容器表面與底部物質(zhì)的混合處理。第三，如果基底膠配制時間過長、使用時間過期，則應(yīng)當(dāng)迅速處理掉相應(yīng)基底膠，不得將其投入實際的粘貼碳纖維布加固處理施工中。第四，涂刷基底膠的容量以及現(xiàn)實環(huán)境溫度均會對實際的修復(fù)成效造成影響。一般來說，在容量過大或是溫度相對較高的條件下，勢必會導(dǎo)致基底膠的現(xiàn)實修復(fù)效果下降，難以確保粘貼碳纖維布加固處理施工成效達(dá)到預(yù)期。第五，在混合基底膠后，若是在涂刷期間發(fā)現(xiàn)基底膠的溫度相對較高、粘性也保持在較高水平，則應(yīng)當(dāng)立即停止使用相應(yīng)基底膠。第六，為避免人工刷涂基底膠期間對其膠面造成污染，應(yīng)當(dāng)在此過程中避免戴纖維手套。

等待一段時間后，使用指觸的方式判斷基底膠是否轉(zhuǎn)入干燥狀態(tài)。在基底膠指觸干燥后，將DSJ 修補(bǔ)膠投放在混凝土結(jié)構(gòu)表面的凹陷位置，以此實施填補(bǔ)平整處理。平整處理要避免存在棱角，并針對碳纖維布拐角位置落實圓弧處理，并控制相應(yīng)圓弧的半徑維持在不低于20mm的水平[4]。應(yīng)用1m 的直邊靠尺針對找平處理過后混凝土結(jié)構(gòu)表面的平整度差異進(jìn)行檢查，要求重點(diǎn)控制任何方向上1m 范圍的允許差異最大值始終保持在±5mm。另外，在完成找平處理后，迅速清潔混凝土粘貼面，保證其干燥、清潔、平整，為后續(xù)粘貼碳纖維片材的粘貼創(chuàng)造更好條件。

（4）碳纖維片材的制備與粘貼

在進(jìn)行碳纖維片材的粘貼前，要結(jié)合待修復(fù)位置的現(xiàn)實情況，確定出粘貼的范圍、碳纖維片材的裁剪形狀，并合理設(shè)置施工時間。

參考廠家提供的材料使用說明，結(jié)合設(shè)定比例落實對DGJ-7 浸漬膠（粘貼纖維類材料專用）的配制，均勻、充分?jǐn)嚢?，攪拌時間需要保持在2-3min 左右，利用低速攪拌以確保攪拌期間無氣泡產(chǎn)生也沒有雜質(zhì)混入。為確保浸漬膠的性能能夠得到最大程度的發(fā)揮，單次配膠量應(yīng)當(dāng)保持在較少水平，確保浸漬膠的隨配隨用。

投放專用滾筒或是毛刷粘取浸漬膠，并將其均勻的刷涂在混凝土結(jié)構(gòu)表面上，準(zhǔn)備好完成裁剪的碳纖維片材，用手輕壓碳纖維片材，將其粘貼在刷涂浸漬膠的混凝土結(jié)構(gòu)表面位置。在此過程中，要求重點(diǎn)保證碳纖維片材能夠順著纖維方向搭接，且實際的搭接長度要保持在不低于10mm的水平。若是進(jìn)行多條或是多層碳纖維片材的粘貼，則要求著重保證各條碳纖維片材或是各層碳纖維片材之間的搭接位置能夠相互錯開[5]。投放專用滾筒或是刮刀，沿著同一纖維方向，在碳纖維片材表面上反復(fù)滾動壓實，以此排出碳纖維片材與混凝土結(jié)構(gòu)表面之間所存在的氣泡，確保浸漬膠能夠充分的浸透碳纖維片材（30min 以后、3h 以內(nèi)；底層浸漬膠切實浸透）。需要注意的是，在針對碳纖維片材實施滾壓處理時，要切實保證不會對碳纖維片材造成損傷。在進(jìn)行多層碳纖維片材的粘貼實踐中，可以重復(fù)展開上述操作步驟，并在單層碳纖維片材表面轉(zhuǎn)入干燥狀態(tài)后，及時組織落實后續(xù)一層碳纖維片材的粘貼處理，如果超過60min，則需要等待12h 后再展開對后續(xù)一層碳纖維片材的粘貼處理。在完成最后一層碳纖維片材的粘貼后，需要在表面均勻涂刷一層粘接劑。

（5）養(yǎng)護(hù)與表面防護(hù)

在常溫條件下，組織展開對碳纖維布加固位置的固化養(yǎng)護(hù)。通常情況下，要求在完成碳纖維布粘貼后的24h 內(nèi)，避免相應(yīng)加固位置受潮或是受到雨淋，并規(guī)避硬物傷施工表面。應(yīng)當(dāng)切實參考施工環(huán)境溫度的現(xiàn)實水平，設(shè)定固化養(yǎng)護(hù)時間長度。一般來說，當(dāng)施工環(huán)境的平均氣溫維持在20℃-25℃的條件下時，需要控制碳纖維布加固位置的固化養(yǎng)護(hù)時間不得少于3d；當(dāng)施工環(huán)境的平均氣溫維持在10℃的條件下時，需要控制碳纖維布加固位置的固化養(yǎng)護(hù)時間不得少于7d。

同時，在完成固化養(yǎng)護(hù)后，要進(jìn)一步展開質(zhì)量檢查，利用外觀檢測的方式確定粘貼質(zhì)量，也可以使用小錘等工具輕敲碳纖維布的表面，結(jié)合回聲進(jìn)行對粘貼質(zhì)量的判斷。在此過程中，一旦發(fā)現(xiàn)存在碳纖維布加固質(zhì)量不理想的現(xiàn)象，如存在粘貼不密實問題、空鼓缺陷等等，則要求相關(guān)人員及時組織展開修復(fù)處置，具體操作要點(diǎn)如下所示：在單一空鼓面積保持在小于1000mm2的狀態(tài)下時，可以投放注射器實施注膠修復(fù)處理；在單一空鼓面積保持在不小于1000mm2的狀態(tài)下時，要求沿著空鼓邊緣對相應(yīng)部分粘貼著的碳纖維布實施割除處理，以每邊向外緣擴(kuò)展100mm 大小的同樣碳纖維材料，使用相同的粘接劑在原位置實施補(bǔ)貼處理。另外，在檢測發(fā)現(xiàn)碳纖維布加固的質(zhì)量達(dá)到設(shè)計目標(biāo)后，要進(jìn)一步結(jié)合設(shè)計要求落實防護(hù)處理[6]。

（6）注意事項

在展開粘貼碳纖維布加固期間，需要把握的施工注意事項如下所示：第一，在施工中選用規(guī)格為300g/m2的碳纖維布，應(yīng)用碳纖維布、配套樹脂類粘結(jié)材料。提前對這些材料的合格證明、質(zhì)檢報告、性能檢測報告等進(jìn)行檢查，并結(jié)合《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)要求判斷相應(yīng)材料的物理力學(xué)性能指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)。第二，在碳纖維布粘貼加固完成后，嚴(yán)禁在其上方實施焊接以及穿孔處理。第三，完成加固后，應(yīng)當(dāng)在其表面使用耐火涂料實施涂刷保護(hù)，切實滿足整個建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的消防要求，維護(hù)建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的消防安全性。

結(jié)語：

綜上所述，當(dāng)前，存在部分房屋建筑物在長時間的使用中受到多種因素的影響，導(dǎo)致相應(yīng)建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一定的損害，從而使得整個房屋建筑物的承載能力水平下降?；谶@樣的情況，為確保該房屋建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與使用安全，需要切實明確相應(yīng)建筑物內(nèi)現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)的損傷情況，并在此基礎(chǔ)上選定更為合適的加固施工技術(shù)，針對該建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)實施加固修復(fù)處理，進(jìn)一步延長房屋建筑物的使用壽命。