浅谈混凝土结构板梁加固技术与荷载测试检验

 混凝土结构是工业和民用建筑使用较普遍的一种结构。在使用中某些工程为了改变用途、延长使用年限等原因以满足对混凝土板、梁荷载的要求，需要对混凝土结构进行加固。在实践中，本着对混凝土结构的加固技术上可靠，安全适用，经济合理，施工易于操作，确保质量的原则组织施工。下面浅谈混凝土结构板、梁加固技术与荷载测试检验。 

　　 掌握工程概况，编制加固工程方案。 

　　 1.1首先明确工程基本情况，地理方位，建筑面积，工程结构，确定需要加固的工程项目。依据国家建筑法规、标准、与本工程有关的各种适用版本规范、规程、图集及工程文件编制工程加固施工方案。 

　　 1.2明确加固项目，确定加固工作内容。它包括对原有结构进行识别、评估等需要进行的加固准备工作，加固工程所要实施的内容，确定工艺流程，选择加固方法，列出施工总计划。 

　　 1.3材料选择采用。依据加固设计要求在施工总计划框架内，制定加固物资用料计划。选择符合设计规范要求的水泥、混凝土、钢筋和焊接材料、纤维和纤维复合材料及结构加固用粘胶剂、混凝土裂缝修补材料。 

　　混凝土结构板梁结构加固技术及实用方法 

　　 混凝土结构板梁加固材料和原结构件连接可靠必须有加固技术做保障。增大截面加固法；置换混凝土加固法；外加预应力加固法；粘贴纤维复合材料加固法；粘贴钢板加固法；增设支点加固法。依据上述加固技术必须到实地现场踏勘，根据设计文件要求选择最适合加固工程特点的加固技术，适用便于操作的施工方法制定技术方案。 

　　2.1针对混凝土结构外加预应力加固法。 

　　 外加预应力加固法适用对混凝土结构梁的加固，注意五个步骤①主要对预应力水平拉杆截面面积进行估算②张拉分析③施加预加应力值④验算被加固梁在跨中和支座截面的偏心受压承载力以及由支座至拉杆弯折处的斜截面受剪承载力⑤采用张拉方法计算施工中需要的控制量。采用此技术加固适用面广，预应力方法较多但必须依照加固规范计算对施加预应力构件满足其混凝土强度的最低要求，满足结构安全。 

　　 2.2混凝土结构外粘型钢加固法。 

　　 外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载力和适应抗震承受力的钢筋混凝土结构的梁、柱加固。针对混凝土结构梁加固时应注意采用抗压强度、钢度系数符合加固规范要求的外粘型钢材料和改性环氧树脂胶粘剂材料。梁的四隅粘贴角钢，对梁顶面两隅由角钢改为钢板，优选采用角钢其厚度不应小于5mm，角钢边长对梁、桁架不低于50mm;沿梁轴方向应每隔一定距离用扁钢制作箍板或缀板与角钢焊接。有楼板时，U型箍板或附加的螺杆应穿过楼板与另加条形钢板焊接。梁的两端与下部柱角钢焊接锚固。外粘型钢胶缝厚度控制在3-5mm内，通过压力灌注形成饱满高强度的胶层；型钢表面应抹厚度不小25mm高强度等级水泥砂浆加钢丝网防裂作为保护层。也采用具有防腐蚀、防火性能饰面材料加以保护。 

　　2.3粘贴纤维复合材料加固法。 

　　 此项技术用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压构件上加固，适用于梁板加固，不适合素混凝土构件加固。外贴纤维复合材料受力方式承受拉力作用，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15且混凝土表面粘接强度不得低于1.5MPa；外贴粘贴纤维材料不得直接暴露于阳光或有害介质中，表面要做必要的防护处理，环境温度不应高于60℃，被加固构件有防火要求的必须按照国家有关防火规范对粘贴纤维复合材料表面进行防护。加固用纤维复合材分为碳纤维和玻璃纤维，它的使用国家规范有严格的规定，近年来碳纤维加固使用广泛，重点谈谈碳纤维加固相关内容。 

　　2.3.1必须选用聚丙烯晴基(PAN)12k以下小丝束纤维，必须采用连续纤维和改性环氧树脂粘胶剂复合而成，安全性和适配性指标检验合格。 

　　2.3.2注意检验指标合格把关：抗拉强度、抗弯强度、层间剪切强度符合规范要求；正拉粘结强度、纤维体积含量、单位面积质量、纤维密度应有独立检验、鉴定结构抽样检测合格证明。 

　　2.3.3 承重结构粘接加固严禁使用单位面积大于300g/�的碳纤维织物或预浸织物生产的碳纤维织物。 

　　2.3.4施工必须遵循下列工序进行：① 施工准备：阅读设计施工图根据被加固构件完善施工方案和施工计划。碳纤维片材、配套树脂、机具等物料准备. ②表面处理：清除被加固构件垫层，剃凿表面的疏松浮桨、蜂窝、开裂混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。 ③ 按设计要求对裂缝或扰动结构面进行压力灌浆或封闭处理，显露出混凝土结构新面，.转角粘贴处打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。④涂刷底层树脂按产品工艺规定配制底层树脂，用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，树脂表面指触干燥后下一道工序施工。⑤找平处理按工艺规定配制找平材料，对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有楞角。⑥粘贴碳纤维片材粘贴碳纤维布应符合下列要求：按设计尺寸裁剪碳纤维布，按工艺规定配制浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位；用专用滚筒顺纤维方向多次滚压挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，.滚压时防损伤碳纤维布；多层粘贴应在纤维表面浸渍树脂指触干燥后进行下一层的粘贴；在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂⑦表面做防护时应按有关规范规定处理，并保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的粘结。 

　　 2.4 加固的通用方法： 

　　 2.4.1植筋与锚固。植筋用于钢筋混凝土结构构件时，悬挑构件原构件混凝土强度等级不得低于C25，其它构件原构件混凝土强度等级不得低于C20；用胶规定必须采用改性环氧树脂和改性乙烯基脂类胶粘剂锚固。植筋钻孔-注胶-植入钢筋（除锈）严格工艺流程，植筋直径大于22mm应用A级胶，长期使用环境温度不高于60℃；锚固计算应符合规范要求，承重结构植筋锚固深度必须经设计计算确定，严禁按短期拉拔实验值或厂商技术手册推荐使用。 

　　 2.4.2裂缝修补技术。明确裂缝有三类情况一是静止裂缝，二是活动裂缝，三是尚在发展中的裂缝。裂缝修补方法应符合下列规定：混凝土表面有独立的裂缝（裂缝宽度ω≤0.2mm）采用表面封闭法封闭裂缝通道；直接采用注射法即对混凝土裂缝在0.1mm≤ω≤1.5mm范围内的静止裂缝、贯穿性裂缝及蜂窝状局部缺陷补强和封闭，并对裂缝周边进行密封；压力注浆法是适用于大型结构贯穿性裂缝大面积蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝，在一定时间内以较高压力将修补的不回缩浆料压入裂缝腔内；填充密封法适用于处理ω＞0.5mm活动裂缝和静止裂缝，在沿着裂缝线上开凿槽深和槽宽分别不小于20mm至15mm的U型沟槽，用改性环氧树脂和弹性填充料填充并粘贴纤维复合材封闭表面，在表面做防护层处理。 

　　 2.4.3钢筋绑扎与混凝土浇筑。板、梁加固钢筋绑扎，依照图纸核对钢号、直径、形状、尺寸、数量与图纸相符并作阻锈处理；定位划线，钢筋接头、搭接、绑扎规范，保护层垫块控制，管线预埋固定。混凝土采用商品混凝土要比原结构高一等级，不得低于C20，选用聚合物、微膨胀、钢钎维、合成短纤维混凝土时，不得使用铝粉作为混凝土的膨胀剂，施工前配制经检验合格方可使用。浇筑过程要振捣到位密实起浆饱满，并保证水湿养护时间防治裂纹。 

　　 2.4.4模板支护与脚手架安全。板、梁拆除与加固涉及到支撑系统，连接原建筑物件上牢固可靠防止倾覆，脚手架搭设符合规范要求。被加固构件脚手架适合满堂支撑方式，对拆除原构件时脚手架搭设面要大于被拆除的结构面；立杆、水平杆、扫地杆、撑杆、斜拉杆、自由段、扣件要规整紧固；搭设在原结构面上的脚手架的自重和承受的荷载要在原结构件设计荷载范围内，满足加固方案荷载要求。支护模板的水平度、垂直度、起拱应按设计要求定位准确，跨度大于4M板、梁宜按1‰～3‰起拱，梁高大于70cm时模板上加设多道穿梁螺栓，螺栓间距至梁底不大于30cm横向间距不大于45cm，接缝处封贴防止漏浆胀模。脚手架模板拆除条件混凝土强度要符合现行国家有关标准、质量验收规范执行，保证安全施工。 

　　 三 加固结构荷载测试检验概述。 

　　 参照《混凝土结构试验方法标准》GB50152-92标准的要求对板梁做检验性荷载测试. 主要检测设备桩基静载荷测试分析系统、位移量测仪、裂缝测宽仪等。试验荷载的确定应根据试验要求分别确定检验荷载值，包括设计荷载值、结构构件的重要性系数、结构构件承载力检验系数允许值的乘积，其公式为Scu1 = yo〔yu〕S ，逐级加载从每一节荷载加载不应少于10min,采用桩基静载荷测试分析系统观测该检测构件下表面相对位移值，用实测的位移值对照设计单位提供的最大允许位移值，在最大允许位移值范围内为合格，超出最大允许位移值为不合格。 

　　 如某工程楼板承载力检测采用细沙做均布试验荷载，依照设计计算书可变荷载标准值SQK为8.0KN/�,结构构件的重要性系数y01.00，结构构件承载力检验系数允许值取yU为1.40，即检验荷载取8.00×1.00X1.40=11.20KN/�作为最大加载量，对检验对象施加均布检验荷载分步加载。加载程序为：0.0F→O.2F→0.4F→0.6F→0.8F→0.9F→1.0F每级加载完成后持荷时间不少于10min,最后一级加载完成后持载时间不少于30min. 布置9个观测点，记录逐级加载下各测点的相对位移值，并观测板底裂缝变化，实测最大相对位移值为2.60mm,没有超出设计方提出最大允许位移值3.5mm判定为合格。