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加大截面加固技術

时间:2021-07-06     【原创】

加大截面加固技術

一、概述 
增大截面加固技術,也稱為外包混凝土加固技術,它是增大構件的截面和配筋,用以提高構件的強度、剛度、穩定性和抗裂性,也可用來修補裂縫等,這種加固技術適用范圍較廣,可加固板、梁、柱、基礎和屋架等。根據構件的受力特點和加固目的的要求、構件幾何尺寸、施工方便等可設計為單側、雙側或三側的加固,四側包套的加固。
根據不同的加固目的和要求,此技術又可分為加大斷面為主的加固,和加配筋為主的加固,或者兩者兼備的加固。加大截面為主的加固,為了保證補加混凝土正常工作,亦需適當配置構造鋼筋。加配筋為主的加固,為了保證配筋的正常工作,需按鋼筋的間距和保護層等構造要求適當增大截面尺寸。加固中應將鋼筋加以焊接,作好新舊混凝土的結合。
增大截面加固技術缺點是現場濕作業工作量大,養護期較長,對生產和生活有一定的影響,此技術增大截面尺寸,有時影響房屋的外觀和凈空。
二、構造規定
2.1新增混凝土層的最小厚度,對板不應小于40mm;對梁、柱,采用人工澆筑時,不應小于50mm,采用噴射混凝土施工時,不應小于50mm。 
2.2 加固用的鋼筋,應采用熱軋鋼筋。板的受力鋼筋直徑不應小于6mm;梁的受力鋼筋直徑不應小于12mm;柱的受力鋼筋直徑不應小于14mm;加錨式箍筋直徑不應小于8mm,U形箍直徑應與原箍筋直徑相同,分布筋直徑應取6mm。 
2.3 新增受力鋼筋與原受力鋼筋間的凈距不應小于20mm,并應采用短筋或箍筋與原鋼筋焊接;其構造應符合下列要求: 
1當新增受力鋼筋與原受力鋼筋采用短筋焊接時,短筋的直徑不應小于20mm,長度不應小于5d,各短筋的中距不應大于500mm(圖5.3,a)。 
2 當用單側或雙側加固時,應設置U型箍筋(圖5.3,b)。U型箍筋應焊在原有箍筋上,單面焊縫長度為10d,雙面焊接為5d(d為U型箍筋直徑)。 
注:當受構造條件限制必需采用植筋方式埋設U型箍(圖5.3,c)時,應采用錨固專用的結構膠種植;不得采用自行配制的環氧樹脂漿或其他水泥砂漿。 
3 當用混凝土圍套進行加固時,應設置加錨式箍筋(圖5.3,d或e)。 
圖5.3 增大截面配置新增箍筋的連接構造 
2.4 新增縱向鋼筋的錨固 梁的新增縱向受力鋼筋,其兩端應可靠錨固;柱的新增縱向受力鋼筋的下端應伸入基礎并應滿足錨固要求;上端應穿過樓板與上層柱腳連接或在屋面板處封頂錨固。
(1)框架柱新增縱向鋼筋與原基礎連接
當原地基也需要加固時,應將新增柱縱筋錨入加固基礎內,并滿足錨固長度;當原地基不需要加固時可采取下列兩種做法:1)錨入原基礎上做的臺階,在原基礎頂做鋼筋混凝土套,平面與原基礎臺階相同,其高度不宜小于500mm,同時應滿足縱向鋼筋的錨固長要求。
2)用植筋法錨入原基礎。原基礎頂面在加大柱截面部們鑿毛,按新加縱筋位置定位后用電錘鉆孔,清孔吹灰后注入膠粘劑,插入直徑與新增縱筋相同的短鋼筋。錨入基礎的深度一般不小于15倍鋼筋直徑,伸出基礎的長度根據與新增縱筋的連接形式而定,可以采用焊接、機械連接或綁扎連接。
(2)框架柱新增縱向鋼筋穿越樓層的構造 
新增柱縱筋必須穿越中間樓層,非抗震時,搭接位置可以從樓面板開始,抗震時宜避開柱端箍筋加密區。新增縱筋穿過樓層時,其中間的鋼筋容易與樓層梁相碰,一般四面或三面加圍套就可以繞梁而過。單側或雙側加固就較為困難,當樓層梁寬度較大時更難以穿過,可在梁端做鋼套,難以穿過的新加縱向受力鋼筋可與鋼套的角鋼焊接,鋼套側面鋼板截面強度應不小于未穿過的鋼筋強度。對于新加縱向構造鋼筋遇到樓層梁而未能穿過時,可把梁底的混凝土保護層鑿掉,把縱向構造鋼筋與梁底的鋼筋相焊接?蚣苤虚g的柱頂(底)的截面強度不足而柱底(頂)并不需要加固時,新加縱向受力鋼筋在頂(底)部應穿過樓層而錨入上(下)樓層,其高度應滿足鋼筋錨固長度要求;而在柱底(頂)的新加縱向受力鋼筋可伸到樓層底(頂)面,不必穿樓層錨固。在上述樓層的上(下)由于考慮到新加縱向受力鋼筋的錨固而造成局部柱段的截面加大而影響美觀,可在上(下)的整層樁做外包處理。
2.4 新增縱向鋼筋的錨固 梁的新增縱向受力鋼筋,其兩端應可靠錨固;柱的新增縱向受力鋼筋的下端應伸入基礎并應滿足錨固要求;上端應穿過樓板與上層柱腳連接或在屋面板處封頂錨固。
(1)框架柱新增縱向鋼筋與原基礎連接
當原地基也需要加固時,應將新增柱縱筋錨入加固基礎內,并滿足錨固長度;當原地基不需要加固時可采取下列兩種做法:1)錨入原基礎上做的臺階,在原基礎頂做鋼筋混凝土套,平面與原基礎臺階相同,其高度不宜小于500mm,同時應滿足縱向鋼筋的錨固長要求。
2)用植筋法錨入原基礎。原基礎頂面在加大柱截面部們鑿毛,按新加縱筋位置定位后用電錘鉆孔,清孔吹灰后注入膠粘劑,插入直徑與新增縱筋相同的短鋼筋。錨入基礎的深度一般不小于15倍鋼筋直徑,伸出基礎的長度根據與新增縱筋的連接形式而定,可以采用焊接、機械連接或綁扎連接。
(2)框架柱新增縱向鋼筋穿越樓層的構造 
新增柱縱筋必須穿越中間樓層,非抗震時,搭接位置可以從樓面板開始,抗震時宜避開柱端箍筋加密區。新增縱筋穿過樓層時,其中間的鋼筋容易與樓層梁相碰,一般四面或三面加圍套就可以繞梁而過。單側或雙側加固就較為困難,當樓層梁寬度較大時更難以穿過,可在梁端做鋼套,難以穿過的新加縱向受力鋼筋可與鋼套的角鋼焊接,鋼套側面鋼板截面強度應不小于未穿過的鋼筋強度。對于新加縱向構造鋼筋遇到樓層梁而未能穿過時,可把梁底的混凝土保護層鑿掉,把縱向構造鋼筋與梁底的鋼筋相焊接?蚣苤虚g的柱頂(底)的截面強度不足而柱底(頂)并不需要加固時,新加縱向受力鋼筋在頂(底)部應穿過樓層而錨入上(下)樓層,其高度應滿足鋼筋錨固長度要求;而在柱底(頂)的新加縱向受力鋼筋可伸到樓層底(頂)面,不必穿樓層錨固。在上述樓層的上(下)由于考慮到新加縱向受力鋼筋的錨固而造成局部柱段的截面加大而影響美觀,可在上(下)的整層樁做外包處理。
(3)框架柱新增縱向鋼筋在頂層板或屋面板處封頂錨固
框架柱新加樅向鋼筋在頂層板或屋面板處封頂錨固,被加固在頂層板或屋面板部位的板面應鑿掉混凝土保護層,新加縱向鋼筋穿過頂層板或屋面板,對四面加圍套或雙側加大截面的柱,新加縱向鋼筋彎折互相搭接并焊牢;對單側加大截面柱可以把新加縱向受力鋼筋在頂部彎折并與原柱的鋼筋或框架梁在支座處的縱向鋼筋相焊接,對于鋼筋之間的偏距可以加短鋼筋為煤介焊接。澆筑被加固柱的混凝土時,同把頂部覆蓋?蚣苤濣c在梁高范圍內箍筋與梁腰處理:框架柱節點在梁高范圍內,新加混凝土與原柱和梁的連接是個薄弱環節,應該增設加強箍筋與梁腰錨固,以增強框架節點或核心區的約束,加強箍筋的直徑和間距均應比加密區在些,其總截面面積不應減少,一般采用加強箍筋的構造形式有兩種:
1)在梁腰外孔穿箍筋并用環氧樹脂或其他膠粘劑漿錨;
2)用膨脹型錨栓固定角鋼以焊接加強箍筋。
2.5 框架上加層節構造 當原框架柱的承載力不能滿足要求而需要加固時,新加層的柱腳與原頂層框架柱的連接可參見“框架柱新加縱向鋼筋穿過樓層的構造”;當原框架柱的承載力能夠滿足要求時,新加層的框架柱與原柱的連接構造有以下兩種形式:
(1)固接接頭:把原框架頂層或屋面以下的一段柱鑿毛并露出需要連接的原柱內縱向鋼筋,新加柱的縱向鋼筋伸到頂層或屋面以下并通過短鋼筋與頂層或屋面以下的柱縱向鋼筋焊接。
(2)鉸接接頭:新加柱柱腳與原柱柱頂的連接采用鉸接接頭,這種連接無論是對節點受力還是節點構造都是較為簡單的。原柱頂在新加柱的位置把混凝土表面鑿毛,鉆孔植入1~2根鋼筋,其截面面積應能承受新加柱腳的水平剪力。
三、工藝流程
1.原有構件混凝土表面處理:把構件表面的抹灰層鏟除,對混凝土表面存在的缺陷清理至密實部位,并將表面鑿毛,要求打成麻坑或溝槽,坑或槽深度不宜小于6mm,麻坑每100mm×100mm的面積內不宜少于5個;溝槽間距不宜大于箍筋間距或200mm,采用三面或四面外包法加固梁或柱時,應將其棱角打掉。
2.清除混凝土表面的浮塊、碎渣、粉末,并用壓力水沖洗干凈,如構件表面凹處有積水,應用麻布吸去。
3.為了加強新、舊混凝土的整體結合,在澆筑混凝土前,在原有混凝土結合面上先涂刷一層高粘結性能的界面結合劑,截面結合劑的種類很多,常用的有高標號水泥漿或水泥砂漿,摻有建筑膠水的水泥漿、環氧樹脂膠、乳膠水泥漿及各種混凝土界面劑等。
4.為了提高新、舊混凝土粘結強度,增強結合面的抗剪能力,必要時還可在結合面鑿小坑,埋入∮10短鋼筋,其長度為100~150mm,伸進、出坑面各半,間距宜為200~300mm呈梅花狀,插入短干凈后灌建筑膠書你砂漿、環氧砂漿或乳膠水泥等。
5.在安裝錨栓前,應清除混凝土表面的污物,用5%的火堿溶液擦洗,并用清水沖洗干凈。如錨栓的螺桿露出構件表面太短,可用些短角鋼或鐵件與原構件緊固,對于受彎構件,錨栓的直徑和數量根據新、舊混凝土結合面的抗剪要求確定。
6.加固干凈和原有構件受力鋼筋之間采用連接短干凈焊接時,應鑿除混凝土的保護層并至少裸露出鋼筋截面的一半,對原有和新加受力鋼筋都必須進行除銹處理,在受力鋼筋上施焊前應采取卸荷載或臨時支撐措施。為了減小焊接造成的附加應力,施焊時應逐根分區、分段、分層和從中部向兩端進行焊接,焊縫要飽滿,盡可能減少或避免對受力鋼筋的損傷,應由有相當專業水平的技術來操作。
7.對于原有受力鋼筋在施焊中由于電焊過燒可能對其截面面積的削弱,計算時宜考慮折減系數為0.8~0.9。對于原有梁或柱上箍筋焊接新加的“U”型或“[”(“卷邊槽型”)箍筋或原有板下的鋼筋焊接加固,一般原有鋼筋或鋼箍和新加鋼筋或鋼箍的直徑不宜小于8mm,同時在施焊時要求選擇小直徑焊條和控制焊接電流,以減少和避免鋼筋過燒而造成鋼筋截面面積的削弱。
8.對于新加受力鋼筋和原構件受力鋼筋之間用短鋼筋或扁鋼連接時,一般采用水泥砂漿做保護層,其施工要求如下:
(1)在基層處理的基礎上,先用1:1水泥砂漿摻10%的建筑膠薄抹一層,厚約3mm,24h后再進行抹灰。
(2)抹灰前對基層澆水潤濕,以免砂漿水分被基層吸走,產生空鼓。
(3)抹灰分層、多遍成活,一般分為底層、中層和面層,各層所用的水泥砂漿的稠度控制如下:底層:100~120mm、中層:70~80mm、面層:100mm 
(4)為了減少收縮差,抹灰時每層砂漿厚度不宜過大,一般在6~10mm之間,每層抹灰應在前層砂漿初凝之后進行,一面幾層濕砂漿合在一起,造成收縮率過大。
(5)為了保證砂漿與基層粘結牢固,抹灰時可在砂漿中摻入乳膠等材料。
(6)抹灰完畢應及時澆水養護,減少水泥砂漿收縮量,一般養護不少與3天。
9.混凝土中粗骨料宜用堅硬卵石或碎石,其最大粒徑不宜大于20mm,對于厚度小于100mm的混凝土,宜采用細石混凝土。
10.為了新澆混凝土的強度和新、舊結合面的粘結,應控制新澆混凝土的水灰和坍落度,一般坍落度以40~60mm為宜。
11.由于構件的加固層厚度都不大,加固鋼筋也較密,采用一般支模、機械振搗澆筑混凝土都會帶來困難,也難以確保質量,因此,要求施工仔細,振搗密實,必要時配以喇叭澆搗口,使用膨脹水泥等措施。在可能條件下,還可采用噴射混凝土澆筑工藝,施工簡便、保證質量,同時也提高混凝土強度和新、舊混凝土的粘結強度。
12.由于原混凝土收縮已完成,后澆混凝土凝固收縮時易造成界面開裂或板面后澆層龜裂。因此,在澆注加固混凝土12小時內就開始飽水養護,養護期為兩周,要用兩層麻袋覆蓋,定時澆水。
四、 施工措施
施工時也應采取適當措施,提高結合面粘結抗剪能力,其措施主要如下:
(1)舊混凝土結合面施工處理。舊混凝土表面的抹灰層均應鏟去,當舊混凝土質量較好時,應根據對粘結強度的需要將結合面進行鑿糙處理,構件表面應鑿毛,要求打成麻坑或溝槽,溝槽深度不宜小于6mm,間距不宜大于箍筋的間距或200mm,同時應除去浮塊。當舊混凝土面層已軟化、風化、變質或被嚴重破壞時,一般應盡量將其徹底清除,直至堅實層為止。當采用三面或四面外包方法加固梁或柱時,應將梁、柱的棱角敲掉,同時應除去浮渣、塵土。
(2)原混凝土表面應沖洗干凈,澆筑混凝土前,原混凝土表面應以水泥漿等界面劑進行處理,以提高新、舊混凝土的粘結強度,并增強結合面的抗滲能力。
(3)新混凝土的水灰比和坍落度要求:新澆的混凝土強度愈高,水灰比和坍落度愈小,則結合粘結力就愈大,因此,新澆的混凝土宜采用流動性低、水灰比小、強度高的混凝土作為過渡層。
(4)在受力鋼筋施焊前應采取卸荷或支頂措施,并應逐根分區分段分層進行焊接,以減少原受力鋼筋的熱變形,使原結構的承載力不受較大的影響。
(5)振搗密實。由于加固層厚度都不大,又布置較密鋼筋,這均給振搗帶來困難,尤其新混凝土在舊混凝土下部的水平方向,振搗困難,粘結效果差,必要時配以喇叭澆搗口,使用膨脹水泥等措施,仔細振搗,使之密實。
(6)加強養護。澆筑12h內就開始養護,養護期為14d。


2021-07-06

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