浅谈钢筋混凝土加固技术

　　摘要：随着建筑行业的蓬勃发展，很多工程实例采用了钢筋混凝土结构。作为建筑施工人员，灵活运用混凝土结构的设计原理，熟练掌握其加固技术，是提高建筑企业的经济效益和社会效益的先决条件。钢筋混凝土加固中，各种因素引起的问题日益显现，如何“对症下药”，是每位建筑工作者应长期探索并研究的话题。
　　关键词：掌握，加固技术，探索，研究
　　一，钢筋混凝土结构的概念和背景
　　1.1钢筋混凝土结构的概念
　　钢筋混凝土结构是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。而钢筋混凝土是建筑工程中普遍应用的一种材料，它是由两种力学性能完全不同的材料-钢筋和混凝土结合成的整体，因此，钢筋混凝土在建筑中的作用实际上是有两种材料共同发挥的。
　　日常生活中，钢筋和混凝土本来是两种毫无关联的材料。众所周知，钢筋比重较大，能同时承受压力和张力；而混凝土是一种脆性材料，比重小，只能承受其中一种力——压力，不能承受张力。在实际的建筑工程中，不能只使用钢铁，因为造价较高，保暖性能也不行。对于高大的建筑物，地面压力大，而仅有钢铁，是不能完全承受的。但是，如果只使用混凝土的话，造价上便宜很多，但是坚固性能不达标，可能对人们的生命财产造成威胁。既然不安全，人们也不敢居住，这样的建筑物毫无意义。鉴于两种材料的优缺点，建筑工作者把两者巧妙地结合起来，在混凝土中加进钢筋，这样可以扬长避短，既能降低造价，同时坚固耐用，保温性能也好。
　　随着社会的快速发展，耕地资源逐渐减少，建筑物的高度也要随之提升。当今的建筑物，不仅要满足人们居住的基本要求，还要能抵抗狂风暴雨，尤其是抗地震。普通的混凝土已经不能达到要求，于是在建筑工程技术人员的辛勤努力下，纤维混凝土、聚合物混凝土、轻质混凝土等一系列新型高强度混凝土应运而生。为社会主义现代化建设保驾护航。
　　1.2钢筋混凝土结构的背景
　　在过去的几十年中，土木建设的历史车轮一直在转，并且随着经济的繁荣，发展很快。尤其是最近几年，高楼林立的现象让人们在感叹城市繁华的同时，也见证了建筑行业发展的飞速。一排排的展览中心，设计精良的公路、铁路、热闹非凡的港口以及很多的水利工程，无不显示了我国建筑行业的发展成果。
　　土木建筑行业飞速发展，成果喜人，但是，我们在感叹的同时，不要忽视了以往建筑物的维护工作。前几十年，由于建筑人员能力有限，建筑设备不够精良，导致很多建筑物在经历了几十年的风风雨雨后，各种问题日益显现。有的建筑物出现老化，开裂等现象，抗震性能很差，汶川大地震就是一个很好的例子。这些问题影响了建筑物的安全功能，甚至使用功能也不能满足。人们的生活水平不同，所有的建筑物不可能全部拆迁，重建。所以，建筑物的修复和加固工作逐渐提上日程。
　　当今社会，不管是资源还是基础设施的管理和新建，都要达到可持续发展的目的。可持续发展战略，不仅是国家的号召，从长远来看，也是满足人们生活稳定的要求。近年来，我国的基础建设不断发展，越来越多的建筑物也不能满足人们居住的要求，出现了老龄化的现象。人们花费在修复加固的费用也在逐年增加。但是，很多措施“治标不治本”，长期下去，庞大的基础设施管理和维修费用将使社会苦不堪言。只有从根本上改革加固技术，才能使逐渐减轻老龄化建筑物造成的社会负担，才能使国家稳步发展。
　　二、钢筋混凝土加固中技术
　　钢筋混凝土结构作为建筑工程中普遍使用的结构，并不是十分完美的，在实际的施工中也会出现很多问题。为了使老龄化建筑物正常使用，加固工作不可避免。施工过程中，由于施工质量没有保证，设计不够合理等原因，使加固成为老龄化建筑物重要的后期管理环节。钢筋混凝土的加固问题一直是国内外的热门话题，也是很多建筑工作者头疼的问题，如何根据实际，采取措施，每个建筑人员都应积极探索，研究出解决方案。加固技术涉及面广，过程复杂。为了达到加固的目的，在建筑工作中，不仅要遵循现有的规章制度，还要了解以往的工程设计，所使用的材料等。钢筋混凝土的加固，应作为每个建筑企业的研究课题，长期坚持下去。
　　目前，钢筋混凝土加固方法很多，像：增大截面法、纤维材料加固法、外包钢法、改变结构受力体系法、预应力加固法、化学灌浆法、粘钢法等10多种，不同的方法各有千秋，我们要明确其优缺点的同时，根据实际问题，选择最合适的技术。下面主要讲一下钢筋混凝土柱外包粘钢加固技术和碳纤维加固技术。
　　2.1钢筋混凝土柱外包粘钢加固技术
　　在建筑工程历史上，混凝土结构加固技术是一门新兴的学科。几年来，随着建筑行业的发展，混凝土结构实验工作一直在开展，理论分析也逐渐完善，规范编制更为合理，结构加固技术的运用也更加普遍。其中，粘钢加固法是比较新颖的一种加固方法。它的原理是：在梁柱四周，用乳胶水泥、环氧树脂化学灌浆或焊接等方法实现加固的目的。这种方法可以提高结构承载力，而且简单，快速，不影响结构外形，降低了施工对生产和生活的影响。外包粘钢加固技术有两种形式：干式外包钢和湿式外包钢。下面简要分析一下两种方法。
　　2.1.1干式外包钢加固的概念及原理
　　干式外包钢加固是指钢筋混凝土柱采用外包型钢加固，当型钢和混凝土之间无任何连结，或虽填塞水泥砂浆但仍不能确保结合面剪力可靠传递时，称为干式外包钢。其加固原理是利用型钢与扁钢箍形成钢构套，钢构套对混凝土柱形成包裹约束，达到增强钢筋混凝土柱构件轴向承载力的一种加固方法。以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。干式外包钢加固技术是一种比较传统的技术，并不是新兴的，通过实践我们不难发现，这种方法提高了钢筋混凝土柱的轴向抗压能力，但是具有局限性。
　　2.1.2湿式外包钢加固的概念及原理
　　湿式外包钢加固是指钢筋混凝土柱采用外粘型钢加固，即型钢和混凝土之间通过结构胶粘贴连接，能确保结合面剪力可靠传递时，称为湿式外包钢加固。其加固原理是利用型钢与扁钢箍形成钢构套，钢构套对混凝土柱形成包裹约束，达到增强钢筋混凝土柱构件轴向承载力；另外通过结构胶的剪力传递作用，外加钢材的强度又能补足混凝土构件内部受拉钢筋的缺失。从而达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。湿式外包钢加固不但能通过钢构套的约束作用，提高构件垂直承载力，还能通过结构胶的剪力传递作用，使后加型钢与原混凝土构件共同受力，从而补强混凝土构件内部配筋不足、抵抗水平荷载等情况。
　　2.1.3、两种加固形式的区别
　　从两者加固的原理我们可以看出，干式外包钢施工程序更为简单，而湿式外包钢承载力大，整体工作性能强。在实际的施工中，根据具体情况选择合适的方法才是最重要的。例如：加固混凝土框架柱，选用外包钢加固法是最明智的。因为施工基本上对加固构件的截面尺寸和外观影响不大，承载能力要求较高，对静力加固的结构必须考虑结构二次受力问题。在外包钢加固法中，低强钢材是首选材料。这种材料可以减少加固构件的应力和应变滞后现象而充分发挥后加部分的潜力，同时可以提高二次结合面的粘结性，保障新旧部分均匀受力。另外，加固结构中的水泥和混凝土，一定要收缩性差，最好具有微膨胀的特点，这样提高了与原结构的粘结性。最后，加固中的粘结剂，粘结强度一定要高，而且要耐老化，这样才能达到修复加固的目的。
　　2.2钢筋混凝土碳纤维加固技术
　　2.2.1碳纤维简介
　　众所周知，碳纤维兼具了碳和纤维的特性，不仅具有碳材料的固有特征，而且具有纤维的柔软和可加工性能。它作为一种力学性能优异的新材料，比重还不到钢的1/4，但是其抗粒强度却是钢的7~9倍。结构构件的刚度越大，在建筑工程的应用前景越广阔。鉴于其优异性能，建筑材料将从钢铁时代逐渐过渡到复合材料的时代，这个预言已经实现。
　　近年来，碳纤维材料凭借其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的热烈欢迎，成为建筑专业人士的研究热点。
　　碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理，提高了传统技术中钢铁的强度，厚度仅为2mm左右，基本上不增加构件截面，可以保证碳素纤维布与原构件共同工作。
　　2.2.2碳纤维材料和其他加固材料的区别
　　碳纤维材料以其优异的性能逐渐应用到建筑工程中，同其他加固材料相比，具有以下特点：1、抗粒强度强，据调查显示：碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍；2、弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量强，高于钢材。但并不是所有的复合材料都是这样的，例如芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一；3、抗疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材料的抗疲劳强度高于高强纲丝。我们知道。金属材料硬度强，但属于一种脆性材料，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%，弹性弱。而纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，纤维内力还有可能再分配，所以，复合材料的抗疲劳性很强，约为静荷强度的70%～80%。另外，破坏前，复合材料会有变形的现象，为建筑工作人员的勘察和预防提供了线索；4、与碳纤维板的比较：碳纤维片材粘结度高，可以粘贴在各种形状的结构表面，而板材则适用于规则构件表面。此外，由于粘贴板材时底层树脂的用量多、厚度大，与混凝土界面的粘接强度不如片材强。
　　2.2.3碳纤维加固的工具
　　工具是建筑工程中不可缺少的，各种技术不同，采用的工具也是不同的。在碳纤维加固技术中，所使用的工具包括：基底处理工具，粘贴碳纤维，检测类工具，修补类工具，劳保类用品。其中，基底处理工具主要是指用于打磨混凝土表面的磨机、用于剔凿混凝土表面松散部位的混凝土残渣的錾子和用于清除混凝土表面的不洁污渍的钢丝刷；粘贴碳纤维工具是指用于调和环氧树脂的调料容器、用于称量材料各组分的重量的衡器、用于搅拌混合树脂材料的搅拌器，用于修补凹凸不平及粘贴碳纤维抚平的刮板、用于涂刷树脂的滚筒刷和用于碳纤维的脱泡和压紧的罗拉；作为建筑人员，明确工具用途，选择合适的工具也是搞好建筑工作的前提。
　　结束语：
　　加固方法种类很多，在建筑工作中，我们要从施工性能和经济方面考虑，选择合适的加固方法。随着社会的发展，混凝土加固技术将会逐渐完善，新兴材料的出现，也将为建筑的明天提供源泉！做好加固工作，我们一起努力！
　　参考文献:
　　[1]滕智明,朱金栓.混凝土结构及砌体结构[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.65-66.
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　　[3]李全旺,赵树红.碳纤维加固钢筋混凝土梁受剪承载力试验分析.清华大学土木工程系.