第３６卷第ｌ５期 Ｖｏ１．３６Ｎｏ．１５ ２ ０ １ ０年５月 山 西 建 筑 ＳＨ／ＬＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＩ Ｍａｙ．２０１０ ・１３３・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）１５—０１３３—０２ 自密实混凝土增大截面法加固轴心受压柱研究 全国兴黄加平 吴启红 摘要：通过分析建筑物混凝土构件火灾后的受损程度，提出采用自密实混凝土增大截面法加固轴心受压柱的加固方 案，并详细介绍了其加固方案以及加固施工工艺的流程和特点，以指导类似火灾后建筑物混凝土构件加固工程。 关键词：密实混凝土，增大截面法，加固，施工 中图分类号： Ｊ７４６．３ 文献标识码：Ａ １工程概况 实填充，混凝土质量得不到保证。为了克服这些困难，采用自密 车站路晓园商业大楼位于芙蓉区车站路与五一路相交处，南 实高性能混凝土增大截面法进行柱加固。对损伤严重的三级、四 北长约８４ ｍ，东西长约６０ ｍ。该房屋东、西、北边为钢筋混凝土 级柱采用自密实混凝土加固柱，损伤较轻的一级、二级柱采用钢 框架与部分砖墙承重结构，中部为两层底框抬两层砖混结构，南 丝网一高性能修补砂浆加固柱，见图１。 边为３层框架抬１层砖混结构，其建筑面积约２４ ０００ ｍ２。１９８６年 ４ ２０ 竣工并投人使用。 受损混凝土 呈 水平钢筋帕＠１２０竖向钢筋＋８＠１０２ ２００５年９月该大楼发生火灾。经湖南湖大土木建筑工程检 ４ ２０ 测中心现场检测，火灾区域内的混凝土构件受到不同程度的损 １０＠１∞／２００ 伤，局部墙体开裂。 受损柱 ３ｏ厚复合 由于该商业大楼位于市区中心，不是所有楼层都破坏严重， ４ ２０ ｌ ｌ 砂浆抹面 并且由于抢救及时，大楼只是部分发生了火灾，若整栋大楼拆除， 重建的成本过高。因此，业主召集专家组一起讨论，最后一致通 ａ）自密实混凝土加固柱 ｂ）钢丝网一高性能修补砂浆加固柱 过对大楼主体进行加固改造，恢复大楼的商业使用。 图Ｉ柱加固详图 ２检测评估 参照国内外有关资料…１，按照现场调查结果，根据构件的受 ３．２加固柱轴心受压承载力计算－２ ］ 某根底层中柱，Ｈ＝５ ｍ，截面５００ ＩＦＩ１ＴＩ×５００ ｍｍ，Ｃ２０混凝 火温度、构件混凝土开裂和爆炸深度、有效截面积的减小程度，混 土，共配８，２０，现承受轴向荷载标准值为 ＝１ ６００ ｋＮ， ＝ 凝土和钢筋强度的损伤程度将本工程结构构件火灾后受损伤程 ２８０ ｋＮ，火灾后柱的损伤程度用文献［３］中公式推出，其中柱的损 度划分为四级：一级为轻度损伤、二级为中度损伤、三级为重度损 坏层厚度为２１．２５ ｍｉ＂ｉ１，不考虑混凝土的作用，损伤层厚度为 伤和四级为严重损伤。现场检测表明，第２层火灾损失最严重， １层的部分区域被损伤，３层以上除３层楼面外，其余只有局部过 ２８．７５Ⅱ１Ｈｌ，按原混凝土强度的一半计算，内核混凝土４００ ｌｒｌｌＴｌ× 火现象。 ４００ ｒｆｌｒｆｌ未受损伤，不考虑混凝土的强度降低。实际检测时发现， 原钢筋混凝土柱内钢筋由于高温作用已产生很大变形，计算时不 根据现场调查和构件各部位取样鉴定，房屋受火区域划分为 Ａ，Ｂ，Ｃ三个火灾温度区域，各区火灾后混凝土外观特征如表１所示。 考虑钢筋对承载力的贡献。 表１各温度区域混凝土构件火灾后外观特征 Ｌ ＝５ ｒｌｌ，Ｌ。／ｂ＝５ ０００／５００＝１０，查表知： ＝０．９８。 区域 构件特征 小锤敲击反应 火温范围／℃ Ａ ｌ＝５００×５００＝２５０ ０００ ｍｍ２，Ａｔ１ ＝２ ５１３眦ｎ２。 混凝土表面灰里稍带粉红，表面有贯通裂缝， 用锤敲击时有的构件 ｆｒ＝９ ６ Ｎ，眦 ．ｆ ＝３００ Ｎ，砌 。 Ａ 角部剥落，部分表面起鼓，混凝土有酥松状， 表面混凝土有脱落 ４５０－－５０ｏ 板底、梁、柱角部混凝土爆裂露筋 轴向力设计值：Ｎｚ＝１．２ ＋１．４ ＝２ ３１２ ｋＮ。 Ｂ 混凝土表面浅黄并呈现灰白色，凝土表面酥松裂缝较多，混 用锤敲击时声音发闷 ６５０～原柱由于高温后损伤，导致承载力不满足要求，决定采用增 ，大块剥落，钢筋外露较严重 ７５０ Ｃ 混凝土表面浅黄并呈现白色，裂缝多，混凝土 大截面法进行加固。 表面酥松用锤敲击时大块混凝 ７５０～９００ ，大块剥落，钢筋外露严重 土脱落 Ｎ０＝１ ６００＋（０．７ 一０．５２）×２５×５ ｘ２＝１ ６６０ ｋＮ。 ３加固设计 Ｐ ０．９， ２ １一卢＋卢一１＝Ｏ・５２，％ ５０￣０，ｓ２ ｊｖ １一 ０・４１。 ３．１柱子的加固方案 钢筋混凝土柱承载力降低的主要原因是混凝土强度的降低， 如图１所示，外包混凝土厚１００ ｍｎｌ，ＣＡ０混凝土，内配纵筋 加固应以提高混凝土抗压强度为主，柱子加固可采用以下三种方 １２忆０，箍筋＋１０＠１００／２００。 法：增大截面法、角钢加固法、粘贴钢板法。 由于原柱混凝土高温后受到损伤，为了安全起见，不考虑外 经综合比较，采用增大截面法进行柱加固。但在加固过程中 包混凝土约束作用对内核混凝土的强度提高系数，取 ｌ＝１．０。 模板和原有构件之间的空隙较小，而且其间还分布有钢筋，采用 Ａ ＝７００２—５００ ＝２４０ ０００ ｍ２，Ａ ２ ＝３ ７７０ 。 普通混凝土不能一次加固成型，并且无法进行振捣，很难实现密 Ｌ／ｂ＝５ ０００／７００＝７．１４３，查表知： ＝１．０。 收稿日期：２０１０．０１—２５ 作者简介：全国兴（１９８０一），男，工程师，东莞市大业建筑技术咨询有限公司，广东东莞５２３１１２ 黄加平（１９７９．），女，工程师，东莞市大业建筑技术咨询有限公司，广东东莞５２３１１２ 吴启红（１９８１一），男，工程师，中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙４１００８３ ・ １３４ ・ ． ． ２第３ ０ ６卷藿１１ ０ ５年５ 者 月 ｌ＿ｔ．／ 西 建 筑需用手把表层完全疏松的混凝土除去，再用钢丝刷清理。凿除疏 Ｎ＝ （ｙｃｔＡ １ １＋Ａ １ １ ＋ａＡ ２ ２＋ ２ ２ ） 用清水冲洗构件表面，除去灰尘达到干净为止。 ＝１．０｛１．０Ｘ４００ Ｘ ９．６＋［（５００—４２．５） 一４００ ］×９．６ Ｘ 松混凝土后，０．５＋０．５２×２４０ ０００×１９．１＋０．４１Ｘ３ ７７０×３００｝ ２）植筋：钻孔时，先用墨线弹出钻孔位置，再用钢筋定位仪测 ＝１ ７７３＋２ ８４７＝４ ６２０ ｋＮ＞１．２×１ ６６０＋１．４×２８０ 钢筋，采用电锤打眼，依次从下至上，打孔时应注意使用电锤上的 孔深测量装置，使各孔深均匀一致，达到设计要求１５ｄ深度即可。 遇钢筋时须移位，不要将原有钢筋打断；如构件钢筋严重外露，加 固时用钢筋和原钢筋焊接。 ３）浇筑自密实混凝土：支模完毕浇筑自密实混凝土１ ｈ前，应 ＝２ ３８４ ｋＮ。 满足要求。 ４加固施工 ４．１结构卸荷 １）加固施工前应对加固梁、柱做卸荷处理。卸荷除出于施工 再次用水清洗构件，使构件老混凝土吸水饱和，自密实混凝土应 在保持其高工作性、自流平状态未消失前完成浇筑，不得延误时 间。浇筑速度不宜太快，应连续浇筑，不留置施工缝。 ４）拆模、养护：由于在施工时已经进入冬季，气温在１０℃以 安全考虑外，最主要是通过卸荷消除或有效的减小梁、柱应力变 形，使已屈服的钢筋弹性变形部分得以恢复，让补强部分与原结 构共同进入工作状态，以提高结构耐久性。 ２）根据荷载分布，卸荷所用支撑应满足压杆稳定强度要求。 本加固工程第１层，２层采用满堂脚手架支撑。 下，因此规定拆模时间必须大于２４ ｈ，必要时延长至３６ ｈ。拆模后， 应及时洒水养护，前７天应该保持混凝土表面处于湿润状态；７ ｄ ４．２ 自密实混凝土加固柱施工的特点Ｌ４ ｊ 自密实混凝土柱增大截面施工方法和普通混凝土增大截面 法相比，主要有以下几个特点： 后，应ｌ ｄ养护３次－６次，使自密实混凝土吸水饱和，养护到１４ ｄ。 ５加固效果 商业大楼加固完毕后，业主委托有关检测单位对其进行了加 检测结果表明：采用自密实混凝土增大截面法加固受 １）在浇筑自密实高性能混凝土前，应确认模板的安装是否符 固后检测，柱结构，恢复了结构的承载力；加固后的各项指标都能满 合设计要求。当混凝土模板的深度超过２．５ ｍ时，应考虑混凝土 损的梁、对侧模的流体静压力作用，并依此设计模板的承载力。 下落距离不宜大于５ ｍ，当大于５ ｍ时宜采用导管法浇筑。在密 集配筋情况下，垂直自由下落最大距离不宜大于２．５ ｍ。 足设计单位的加固要求，达到了预期的加固效果。 ２）自密实混凝土柱加固施工中，垂直浇筑混凝土，垂直自由 ６结语 １）自密实混凝土材料力学性能良好，流动性能良好，加固后表 面密实光滑，不存在普通增大截面法常有的通病：蜂窝、麻面等。 ２）自密实混凝土具有更优越的抗裂性能和延续性，自密实混 基本相似。 自密实混凝土柱加固施工时，由于自密实混凝土的特殊性， 以及良好的加固效果。 必须要注意以下两点，才能保证配制出性能良好的自密实混凝土 凝土构件在荷载作用下的各种力学性能与振捣密实混凝土构件 １）自密实混凝土的制作。严格按照配比称量材料，不得随意 增减；原材料的质量进行严格控制，各种材料符合配比要求；自密 范围值来检验混凝土拌合物的工作性能。 能有大于２ ｍｍ的缝隙；混凝土应在保持其高工作性、自流平状态 ３）成本低，经济效益可观。 自密实混凝土增大截面法是一种有效的加固方法，其经济效 参考文献： １９８５． 实混凝土性能的控制：以坍落度、扩展度、ＶＬ等综合指标的合理 益和社会效益非常显著，值得推广。 ２）自密实混凝土施工控制要点。模板应有足够的刚度，并不 ［１］朱伯龙．房屋结构灾害工程学［Ｍ］．上海：同济大学出版社， 未消失前完成浇筑，不得延误时间；浇筑速度不宜太快，应连续浇 ［２］ 苏三庆，丰定国，王清敏．用外包钢筋混凝土方法加固ＲＣ轴 筑，并保证混凝土流动到达各部位，以避免形成“空气包”；自密实 混凝土由于使用了大量掺合料必须更加注意早期养护。可通过 胶凝材料充分水化，一般养护时问应在１４ ｄ以上。支模前应在模 板表面刷一层脱模剂，以利脱模；必要时可在模板外侧适当敲击。 ４．３加固工艺 除抹灰层，凿除因火损伤酥松的混凝土层，凿除过程中用力应均 心受压柱的承栽力计算［Ｊ］．西安建筑科技大学学报，１９９７ （３６）：２０—２２． 养护剂，专人洒水养护等手段，保证一定时间内温度、湿度的稳定 ［３］王中强．无粘结预应力混凝土扁粱抗火性能的试验研究和 理论分析［Ｄ］．长沙：中南大学，２００６． ［４］廉慧珍，张青，张耀凯．国内外自密实高性能混凝土研究 及应用现状［Ｊ］．施工技术，１９９９，２８（５）：１－３． 报，２００３，２５（５）：７５—８０． 罗小勇，余志武．自密实混凝土结构的应用研究［Ｊ］．铁道学 １）原构件表面处理：对需要加固的柱和梁，自上而下依次凿 ［５］ 罗素蓉，郑建岚，王国杰，等．自密实高性能混凝土结构的研 匀，注意保护受损柱和梁，不致因用力过猛而使原构件损伤；如柱 ［６］究与应用［Ｊ］．土木工程学报，２００５，３８（４）：３８—５２． 和梁某些部位的混凝土完全损伤，不能用力凿除受伤混凝土，只 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｐｉｌｌａｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｌａｒｇｉｎｇ ａｒｅａ ａｐｐｒｏａｃｈ ＱＵＡＮ Ｇｕｏ－ｘｉｎｇ ＨＵＡＮＧ Ｊｉａ．ｐｉｎｇ、ｖＵ Ｑｉ－ｈｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｎ ｄａｍａｇｅｄ ｄｅｇｒｅｅ ａｆｔｅｒ ｆｉｒｅ ｈａｚａｒｄ，ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｘｉｎａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｐｉｌｆａｒ ｗｉｔｈ ｅｎｌａｒｇｉｎｇ ａｒｅａ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＷａＳ ｐｒｃｌｐＯ６ｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｇ ｐｌｎａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔａｉｌ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ ａｆｔｅｒ ｆｉｎｒｅ ｈａｚａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｅｎｌａｒｇｉｇ ａｒｅａ ａｐｐｒｏｎａｃｈ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
