混凝土結構檢測與加固的探討

任育林  程亮

（西部電影集團有限公司710054）

    近年來，隨著我國經濟的迅速增長，城市進行了大量建設。部分結構因功能改變，如加建、增加設備荷載等，或基礎下沉、地基承載力不足、墻體開裂，混凝土遭受腐蝕強度不足、梁柱配筋不夠，或因地震或火災，災后修補等，都需要對建筑物整體結構或構件進行檢測，根據檢測結果進行加固或拆除。結構檢測與加固技術的發展與應用對于提高建設工程的質量起到了積極的作用，在節省國家與企業的資金、保障企業生產安全和人民生命財產的安全方面也起到了一定的作用。

建筑結構試驗檢測技術是以相應現行規范為根據、以實驗為技術手段，通過測量來反映結構或構件實際工作的性能，為判斷結構的承載能力和安全儲備提供重要依據。建筑結構試驗檢測不僅對新建工程安全性能的評定起重要作用，而且對于危舊房屋的更新改造、受損結構的加固修復等提供直接的技術參數。

一、常用的檢測方法

    到目前為止，關于混凝土強度的檢測主要有回彈法、超聲法、鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等。而對于建筑物里面的鋼筋銹蝕程度的檢測技術，是在上世紀八十年代中期至上世紀八十年代末，由交通部門和冶金部門聯合研制出鋼筋定位測定儀這種儀器可定性地判別鋼筋是否銹蝕。20世紀90年代國外的測試儀器可初步定量測試鋼筋的銹蝕速度和銹蝕量，但測試結果有一定的誤差。而國內目前使用的檢測方法主要有兩種：一種就是對鋼筋混凝土進行取樣，帶回到實驗室，然后用儀器進行檢測；而另一種就是使用儀器對建筑物現場一些重要指標進行實驗，達到檢測的目的。

    1.1回彈法檢測方法 　　

    利用專用回彈儀器，對普通鋼筋混凝土抗壓強度檢測方法簡稱回彈法。主要原理是：回彈儀器的回彈值，反映了反作用于沖擊量能的回彈量能，然后根據函數關系和具體的公式計算，可以反映出鋼筋混凝土表面的抗壓強度系數。 　

    1.2超聲法檢測 　　

    超聲波檢測方法，是根據超聲波在鋼筋混凝土里面的傳播速度，與鋼筋混凝土的強度有關。可用來檢測鋼筋混凝土建筑物中間的缺陷的同時，還可以檢測建筑物的強度。超聲波檢測建筑的強度主要是依靠聲波在建筑物里面的傳播速度和固體介質的彈性量之間的數學關系而定。 　

    1.3鉆心法 　　

    鉆芯法是利用專用混凝土鉆芯機，直接從所需檢測的結構或構件上鉆取混凝土芯樣，按有關規范加工處理后，進行抗壓試驗，根據芯樣的抗壓強度推定結構混凝土立方體抗壓強度的一種局部破損的檢測方法。 　　

    1.4雷達檢測法 　　

    雷達波檢測法，是利用電磁波在傳播過程中反射的原理。電磁波在鋼筋混凝土結構里面傳播速度與介質介電常數有關，可以根據反射的電磁波的具體數值，判斷鋼筋混凝土內部的：結構、鋼筋配置、缺陷和混凝土強度等。

    對某些結構或構件為獲得其結構整體受力性能或構件承載力、剛度或抗裂性能，可進行結構或構件的整體性能的靜力實荷檢驗。對某些重要建筑和大型的公共建筑還可進行結構的動力測試。其中靜力實荷檢驗可分為使用性能檢驗、承載力檢驗和破壞性檢驗。使用性能的檢驗主要用于驗證結構或構件在規定荷的作用下不出現過大的變形和損傷，結構或構件經過檢測后還必須滿足正常使用要求；承載力檢驗主要用于驗證結構或構件的設計承載力；破壞性檢驗主要用于確定結構或模型的實際承載力。

二、常用的結構加固方法

    2.1加大截面加固法

    加大截面加固法是在鋼筋混凝土構件外部外包混凝土(通常用于梁、柱，在鋼筋混凝土受彎構件受壓區增加混凝土現澆層，受拉區增加配筋量)，增大構件截面積和配筋量，增加截面有效高度，從而提高構件正截面抗彎、受壓、斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補強的作用。通過新加部分和原構件共同工作，可有效地提高原構件正截面抗彎、斜截面抗剪承載力和截面剛度，改善正常使用性能。

    該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固；但現場施工的濕作業時間長，對生產和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。更為重要的是增加的外包混凝土與原有構件的混凝土材齡相差較大，要解決好新加部分與原有部分混凝土的整體工作共同受力，是一個很復雜的問題，并且受制的因素較多，現階段只能增加有利的構造措施。

    2.2置換混凝土加固法

    該法是剔除部分陳舊的混凝土，置換成新的混凝土，新混凝土的強度等級應比原結構、構件至少提高一級。比較適用于鋼筋混凝土構件的局部加強處理，有時也用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等鋼筋混凝土結構構件的加固。

    該法的優點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點，而且剔除陳舊混凝土的工作量大，容易傷及原構件的鋼筋，所以在施工過程中對原構件可能造成的屈服、疲勞、失穩等破壞狀態要進行全面嚴密的評估。

    2.3粘結外包鋼加固法

    粘結外包型鋼加固法是把型鋼(鋼板)包在被加固構件的外邊，即采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固鋼筋混凝土構件粘結成一整體，使鋼材與原構件整體工作共同受力。加固后的構件，由于受拉、受壓區鋼材截面積增大，從而正截面承載力和截面剛度都有大幅度提高。該方法常用構件加固后不允許顯著增大原構件截面尺寸，但又要求大幅度提高構件承載能力的鋼筋混凝土構件。

    該法也稱濕式外包鋼加固法，受力可靠、施工簡便、現場工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無防護的情況下用于6000C以上高溫場所；

    2.4粘鋼加固法

    外部粘鋼加固法是在鋼筋混凝土受彎構件承載力不足區段(正截面受拉區、正截面受壓區或斜截面)表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，使其整體工作共同受力，以提高結構構件承載力的一種加固方法。該方法的實質是提高原構件的配筋量，從而相應提高構件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的性能，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。

    該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。但該法加固對結構膠的要求較高，結構膠必須是強度高、粘結力強、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數小、具有一定彈性，其加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。

    2.5粘貼纖維增強塑料加固法

    外貼纖維加固是用特制膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的相應區域，使它與被加固構件截面共同工作，達到提高構件承載能力的目的。目前常用粘貼碳纖維復合材料的方法來加固。此法可用于各種受力性質的鋼筋混凝土構件和一般構筑物構件。

    除具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。我國從1997年開始對碳纖維復合材料加固鋼筋混凝土結構的技術進行研究，如今被用于房建、橋梁等多種鋼筋混凝土結構構件的加固，這種粘碳纖維復合材料的加固方法已經被普遍的采用。

    但這種加固方法彈性模量小，對于需要加固剛度的構件來說不太適用；耐火性與耐高溫性能差，一般的環氧樹脂在100攝氏度時力學性能會受到較大影響，只有特殊的環氧樹脂可以在200攝氏度的高溫下正常工作；延性不足，構件變形過大時會引起碳纖維的脆性斷裂，導致結構的脆性破壞，對于需要較大變形或對抗震要求比較高的結構來說，這一點是十分不利的。

    2.6繞絲加固法

    直接在構件外饒上高強鋼絲(鋼絞線)，在加固防腐要求較高的構件時，利用鍍鋅鋼絞線和防腐砂漿組成的復合材料對混凝土構件進行加固補強，兩種材料在加固中起著不同的作用，防腐高強鋼絲起到抱箍的作用，防腐砂漿起到錨固鋼絲和保護層作用，使其共同工作整體受力，以提高構件的承載力。這種方法實際是一種體外配筋，通過提高構件的配筋率，從而相應提高構件的承載能力，所以被廣泛地應用在鋼筋混凝土建筑物的加固處理及水中鋼筋混凝土結構的防滲漏、防腐蝕加固處理。

    該法的優缺點與加大截面法相近；適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固，或需對受壓構件施加橫向約束力的場合。

    2.7錨栓錨固法

    該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結構的改造、加固；不適用于已嚴重風化的上述結構及輕質結構。

    2.8預應力加固法

    該法是一種采用外加預應力鋼拉桿(分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿)或撐桿，對結構進行加固的方法。預應力加固法廣泛用于混凝土梁、板等受彎構件以及混凝土柱(用預應力頂撐加固)的加固，具有廣泛的應用前景。該法加固效果好而且費用低，但增加了施加預應力的工序和設備。對于混凝土結構，在選擇加固方法的同時還需選擇相應的配套技術。但對技術要求比較高。需要由熟練工人來完成，才能確保安全。

    2.9增加支承加固法

    該法簡單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間；適用于具體條件許可的混凝土結構加固。

三、結語

    結構在正常使用過程中，其功能必然逐漸減弱，結構構件損傷不可避免，科學的評估結構損傷的原因和程度，并采取有效的加固措施，確保結構在使用過程中的安全，是房屋設計、檢測的一項重要工作。鋼筋砼加固是通過一些有效的措施，使受損結構恢復原有的結構功能。或者在已有結構的基礎上提高其結構抗力能力，以滿足新的使用條件下結構的功能要求。

參考文獻

    [1] 宋彧；工程結構檢測與加固；科學出版社；2011.05

    [2] 陳宗平；建筑結構檢測鑒定與加固；中國電力出版社；2011.08

    [3] 胡忠君；建筑結構試驗與檢測加固；武漢理工大學出版社；2013.05

(本文來源：陜西省土木建筑學會      文徑網絡：呂琳琳  尹維維 編輯    劉真 文徑 審核)