混凝土结构裂缝的处理——加固处理

在混凝土结构中，由于钢筋变形、屈服而引起的裂缝，具有一定的延性性质;而以混凝土破碎为特征的裂缝，则很容易迅速发展为酥裂、压溃而具有突然破坏的危险。尤其是混凝土受压、受剪形式的破坏，从开裂到崩溃的发展过程很快，容易形成无预兆的脆性破坏，甚至引起构件断裂、压溃乃至结构解体、倒塌。在本书前面的内容中，对此类可能影响结构安全的裂缝已反复强调过了。因此，若经检测和复核发现结构抗力不足，且有作为破坏预兆标志而有安全隐患的裂缝，则应对相关的构件进行加固处理。此时裂缝问题已退居次要地位，结构安全已成为问题的关键了。

1.增大截面法

增大截面法系采用与原结构相同的材料增大混凝土结构构件的截面面积，同时增配钢筋，从而提高其承载力、刚度或改变其自振频率的一种直接加固方法。这种方法可广泛用于混凝土结构梁、板、柱、墙体等构件的加固(图7-5-1、图7-5-2)。增大截面法优点是工艺简单、适用范围广;缺点是施工期间建筑结构不能正常使用且周期较长，此外由于增大构件截面，在增加构件自重的同时减少了使用空间。            

 2.外包钢材法

外包钢材法系对钢筋混凝土梁、柱外包型钢、扁钢焊成的构架，并灌注结构胶粘接，以达到构件整体受力，共同约束原构件的加固方法(图7-5-3、图7-5-4)。这种方法适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力和抗震能力的混凝土梁、柱。加固结构的环境温度不应高于60℃;当环境具有腐蚀性介质时，还应有可靠的防护措施。外包钢材法在基本不增大构件截面尺寸的情况下增加构件的延性和刚度，提高了承载力，特别适用于大跨度的受弯或受压结构构件，但加固费用较高。                           

3.锚贴钢板法

锚贴钢板法系采用结构胶粘剂及锚栓将钢板粘贴于混凝土受弯、大偏心受压或受拉构件的表面，使钢板参与受力，形成整体性的复合截面，以提高构件承载力的一种加固方法(图7-5-5)。为确保长期使用安全，加固后构件的环境温度不应高于60℃。当环境具有腐蚀性介质时，还应有可靠的防护措施。有防火要求时，应按构件耐火等级要求进行防护处理。

4.粘贴纤维法

粘贴纤维法是用胶粘剂将纤维布或纤维板等复合材料粘贴到构件需要加强的部位，常用于承受静力作用下的受弯或受拉构件(图7-5-6)。加固时可选用玻璃纤维(GFRP)、芳纶纤维(AFRP)、玄武岩纤维(BFRP)或碳纤维(CFRP)材料。这种方法施工简便、周期短、对环境影响小、加固后不影响结构外观。  

粘贴碳纤维复合材料的施工工艺如下:

(1)混凝土表面处理。为了得到良好的粘贴效果，先清除粘贴区域混凝土表面的浮浆和疏松混凝土;并去除油污、油漆;凸处凿平，凹处用树脂砂浆补平;最后用压缩空气吹除浮尘。如系对锈蚀开裂的钢筋混凝土构件进行加固，尚应做好钢筋的防锈措施，且应尽量使树脂砂浆渗透至锈胀裂缝内。

(2)放线与下料。按照设计图位置及纤维复合的规格尺寸，将每一片碳纤维复合材料的具体粘贴位置用墨线标出、搭接位置要错开。然后按放样尺寸裁出碳纤维片材，编号存放好，避免皱折和接触水与灰尘。

(3)粘贴纤维片材。首先在混凝土表面涂抹浸溃树脂底胶，纵横向均涂抹，如底胶被混凝土吸收，须再涂一遍，直到表面全部充满为止。然后将充分浸透胶液的纤维布或纤维板按放线位置粘贴到构件混凝土表面上。如有皱折或翘起，轻压使其平整。最后用滚筒压挤贴片，使贴片与混凝土面充分密贴。如发现有未密合的现象，可用小刀顺纤维方向切开，灌胶并加以压平。若采用多层纤维布加固，则应在并加以压平。若采用多层纤维布加固，则应在第一层浸渍树脂固化后，才能继续粘贴第二层纤维贴片，并在表面均匀涂抹一层浸渍树脂。

(4)养护后验收。

5.外加预应力法

外加预应力法系采用在构件体外加预应力的钢拉杆(分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种)或撑杆，对结构进行加固的方法(图7-5-7、图7-5-8)。这种方法适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构。加固后可以减小构件的挠度、缩小裂缝宽度甚至可以使裂缝完全闭合。但此法不宜用于处在温度高于60℃环境下的混凝土结构，否则应进行防护处理;也不适用于收缩徐变大的混凝土结构。                                

6.混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法。这种方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。施工中，可采用喷射混凝土的方法以确保新老混凝土界面粘结良好。

7.改变传力途径法

改变传力途径法是对结构的计算简图加以改造，增加新的传力途径，从而达到加固结构体系的目的。主要方法有以下几种。

(1)增设构件加固法。在原有构件基础上增加新的构件，以减少原有构件的受荷载面积，达到加强结构的目的。

(2)增设支点加固法。在梁、板等构件上增设支点，在柱子、屋架间增设支撑构件减少结构构件的计算跨度，减少荷载效应。

(3)增加结构整体性加固法。通过增设支撑等将多个结构构件形成整体，共同工作由于整体结构破坏概率明显小于单个构件，该方法在不加固原有结构构件的情况下提高了结构的承载力。

(4)改变结构刚度比加固法。通过改变结构的刚度比，使结构内力重新分布，达到改善结构受力状况。

(5)卸载加固法。采用新型建筑材料置换原有的建筑分隔或装饰材料，以减轻荷载，提高结构的可靠性。

在介绍的上述7种加固方法中，除最后一种方法以外，其他6种方法都称为直接加固法。各种混凝土结构直接加固方法的特点和适用范围如表 7-5-1所示。        

8.基础加固

在加固上部结构的同时，如果基础本身承载力不足，地基承载力或变形无法满足安全和正常使用的要求，则应优先采用增大截面法、改变持力层和改变基础类型的方法对基础进行加固。一般增大截面法适用于柱下独立基础、条形基础的加固，通过扩大基础底板面积，可降低地基附加压力达到满足地基承载力和变形的要求(图7-5-9、图7-5-10)。

如果建筑原持力层土质太差，可通过竖向构件将上部荷载传递到下部较好土层。

当局部增大截面不能满足要求时，可将原独立或条形基础改造成筏形基础或箱形基础，以提高基础的承载能力和抵抗不均匀沉降的能力。

如果建筑在使用过程中由于地基不均匀沉降而出现倾斜开裂等危险迹象，应待上部结构加固完成后再进行纠偏或加固作业。

结构加固比较复杂，已不单是裂缝处理问题而属于另外的范畴了。由于内容太多，可详见专门著作，不再赘述。

结构加固意味着对原有设计的修改变动。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求，应按加固设计方案中所提出的质量要求，按非正常验收执行。