1強度不足的表現(xiàn)：
混凝土強度不夠必將伴隨有抗?jié)B能力降低，耐久性降低，更重要的會影響結(jié)構(gòu)的承載能力。主要表現(xiàn)為三方面：
1、降低結(jié)構(gòu)強度、剛直下降。
2、抗裂性差、產(chǎn)生大量寬裂縫。
3、構(gòu)件變形，變形大到影響正常使用
2強度不足的原因：
一、原材料質(zhì)量差：
(一)水泥質(zhì)量不良：1水泥實際活性低；2水泥安定性不合格；
(二)骨料(砂、石)質(zhì)量不良：1石子強度低；2石子體積穩(wěn)定性差；3石子形狀與表面狀態(tài)不良；4砂、石中有機雜質(zhì)含量高、粉塵含量高，砂中云母含量高；
(三)拌合水質(zhì)量不合格；
(四)外加劑質(zhì)量不合格或組成配比不當(dāng)。
二、混凝土配合比不當(dāng)：
混凝土配合比是決定強度的重要因素之一，其中水灰比的大小直接影響混凝土強度，其他如用水量、砂率、骨灰比等也影響混凝土的各種性能，從而造成強度不足事故。
(一)用水量加大：較常見的有攪拌機上加水裝置計量不準(zhǔn)；不扣除砂、石中的含水量；甚至在澆灌地點任意加水等。
(二)隨意套用配合比；
(三)外加劑摻量不準(zhǔn)；
(四)外加劑使用不當(dāng)；
(五)砂石計量不準(zhǔn)和水泥用量不足。
三、施工工藝不正確
(一)攪拌不佳，時間過短或過長造成不勻。
(二)澆筑時水泥漿漏失嚴(yán)重；混凝土假凝、初凝；振搗不實。
(三)養(yǎng)護不當(dāng)；如早期缺水干燥，受凍等。
四、試塊未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護或未按規(guī)定制作
1直接加固法
直接加固法即通過各種途徑增加結(jié)構(gòu)抗力。加固前最好能在原結(jié)構(gòu)上卸載,經(jīng)加固后再恢復(fù)使用荷載,但在原結(jié)構(gòu)上往往很難實現(xiàn)。工程中,國內(nèi)、外直接加固技術(shù)主要有如下幾種:
1.1增大截面加固法
增大截面加固法即采取增大結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積,以提高其承載力和剛度,滿足正常使用的一種加固方法。可廣泛應(yīng)用于混凝土、磚混等結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、墻等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固。
⑴ 該方法優(yōu)點:
① 傳統(tǒng)加固方法,技術(shù)成熟,便于操作;
② 質(zhì)量好,可靠性強;
③ 提高構(gòu)件抗力R及剛度的幅度大,尤其對柱的穩(wěn)定性提高較大。
⑵ 該方法缺點:
① 如果設(shè)計中未能從整體結(jié)構(gòu)角度上分析,僅僅為局部加大而加大,這樣會造成整體結(jié)構(gòu)其它部分形成薄弱層而發(fā)生重大破壞。
② 加大構(gòu)件截面,其質(zhì)量和剛度將發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)的固有頻率也隨之改變,很有可能進入到地震或風(fēng)震的頻率中而產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
③ 現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響。
④對原有結(jié)構(gòu)的外形以及房屋使用空間上有一定的影響。
1.2外包鋼加固法
外包鋼加固法即在混凝土、砌體等構(gòu)件四周包以型鋼的加固方法(分干式、濕式兩種形式)。適用于使用上不允許增大構(gòu)件截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力和剛度的加固。此法主要適用于混凝土、磚混結(jié)構(gòu)中的柱以及梁、桁架弦桿和腹桿的加固。這種加固方法的優(yōu)點是施工方便,現(xiàn)場工作量少,工期短,受力可靠,對建筑物外觀和凈空影響小;缺點是用鋼量較大,加固維修費用較高。當(dāng)采用化學(xué)灌漿外包鋼加固時,型鋼表面溫度不應(yīng)超過60℃;當(dāng)環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時,必須采取可靠防護措施,以提高其耐久性。
1.3改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法
改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法是以減小結(jié)構(gòu)的計算跨度和改變傳力路徑、減少變形,提高其承載力的加固方法,適用于房屋凈空不受限制的較大跨度的結(jié)構(gòu)加固。
按支承的受力性能分為剛性支點和彈性支點兩種:
⑴增設(shè)支點法
剛性支點法是通過支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其他承重構(gòu)件的一種加固方法。
⑵彈性支承法
是以增設(shè)支承結(jié)構(gòu)改變上部結(jié)構(gòu)受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法。
1.4外加預(yù)應(yīng)力加固法
外加預(yù)應(yīng)力加固是采用外設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿對結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體進行加固的方法。通過施加預(yù)應(yīng)力拉桿(分水平拉桿,下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿)或撐桿受力,影響并改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布,從而降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平,能較好地消除一般加固方法中普遍存在的應(yīng)力-應(yīng)變滯后現(xiàn)象的影響,后加部分和原有結(jié)構(gòu)能夠較好地共同工作,結(jié)構(gòu)承載力能夠得到較大的提高。預(yù)應(yīng)力加固法主要用于大跨度支撐結(jié)構(gòu)加固,以及采用一般方法無法加固或加固效果不理想的較高應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。
1.5粘鋼加固法
粘鋼加固法即在混凝土構(gòu)件外部粘貼鋼板,以提高其承載能力和滿足正常使用的一種加固方法。此法適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉及受壓構(gòu)件的加固。優(yōu)點是被加固構(gòu)件基本不受損傷,可以充分發(fā)揮原構(gòu)件的作用;加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形且不影響建筑功能;施工工藝簡單,施工工期短。但該方法的耐久性較差,且要求環(huán)境溫度不大于60℃,相對濕度不大于70%,以及無化學(xué)腐蝕影響,否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。
1.6粘貼纖維復(fù)合材料加固法
纖維復(fù)合材料是由基體材料(環(huán)氧樹脂)和增強材料(纖維)所組成復(fù)合材料。這種復(fù)合材料既可以保持原有材料的特性,又發(fā)揮組合后的新特性,它可以根據(jù)需要進行加固設(shè)計,從而最合理地達(dá)到使用要求的性能。工程中常見的纖維復(fù)合材料有:玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等。其中以碳纖維的抗拉強度和彈性模量最大,其價格較貴,碳纖維片材加固的構(gòu)件在較高溫度、濕度、化學(xué)腐蝕條件下能夠保持良好的工作性能。玻璃纖維極限抗拉強度較低,其彈性模量一般為1.7×104MPa,與混凝土的彈性模量2.55×104MPa(C20)較接近,若能保證粘貼牢固,玻璃纖維復(fù)合材料在加固過程中能保證與混凝土的變形一致。
纖維復(fù)合材料加固法可廣泛適用于梁、板、柱及墻體的加固。其操作簡單,施工方便,加固效率高,是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ募庸谭椒ā?nbsp;
2間接加固法
間接加固法是通過各種途徑減少作用效應(yīng),達(dá)到提高結(jié)構(gòu)安全度。其主要方法有:
2.1改變用途法
將重負(fù)荷樓面改為輕負(fù)荷樓面。例如將樓面使用荷載4~8kN/m2,改為一般用房的2kN/m2,使用荷載降低至原有的0.5~0.25,結(jié)構(gòu)安全度大大提高。
2.2隔震法
利用隔震技術(shù)來阻止和減少地震作用對結(jié)構(gòu)的影響,從而保證結(jié)構(gòu)的可靠度。如在高烈度大地震中,很難用提高結(jié)構(gòu)抗力R的方法抵御巨大的地震力作用。如果采取在上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間設(shè)置隔震層,當(dāng)?shù)孛孢\動強度超過規(guī)定值,上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間將產(chǎn)生滑移,即地面運動不能或不能全部地傳遞至上部結(jié)構(gòu),這樣就有效減少了上部結(jié)構(gòu)所受到的地震作用,從而確保了建筑物在強烈地震作用下的可靠性。
還可采用改變結(jié)構(gòu)動力特性的方法以降低結(jié)構(gòu)動力反應(yīng),有如改變結(jié)構(gòu)剛度分布,達(dá)到間接加固的目的。
3綜合加固法
根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特征、傳力路徑、結(jié)構(gòu)狀況等具體條件綜合采用直接加固和間接加固的各種方法,稱為綜合加固法,是目前采用最多、效果和效益最好的方法。
⑴ 綜合加固法十分重視結(jié)構(gòu)檢測的具體手段、原理、方法和過程,不同的檢測手段對應(yīng)不同的適用條件和不同的精度。
⑵ 鑒定中首先必須查明被鑒定結(jié)構(gòu)的傳力路線,并尋求新的傳力路線,按照傳力路線的計算分析、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點,采用相應(yīng)優(yōu)化的加固對策。
⑶ 為保證加固結(jié)構(gòu)受力體系中的承載力和變形或剛度協(xié)調(diào),盡可能采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)、植筋技術(shù)、碳纖維粘貼加固技術(shù)、鋼板粘錨技術(shù)和加大截面外包加固技術(shù)等。這些技術(shù)均能夠有效地減少應(yīng)變滯后現(xiàn)象,保證新、舊結(jié)構(gòu)共同工作。
⑷ 在傳力路線轉(zhuǎn)移上,宜采用增、減構(gòu)件,或改變節(jié)點約束條件,改善自身結(jié)構(gòu)的受力特點,通過荷載轉(zhuǎn)移達(dá)到綜合加固的目的。
⑸ 利用結(jié)構(gòu)造型變化減緩風(fēng)荷載效應(yīng),改善通風(fēng)、采光、地震,這樣既加固了結(jié)構(gòu)本身,又改善了使用功能。
4受拉構(gòu)件混凝土強度不足時的處理方法
混凝土強度不足對軸心受拉構(gòu)件的承載能力不產(chǎn)生影響,故無需對受拉構(gòu)件進行結(jié)構(gòu)加固,但從耐久性的角度出發(fā),應(yīng)對開裂部分作表面密封修補處理。
一般的軸心受壓構(gòu)件承載能力隨著混凝土強度的不足幾乎成正比下降。若混凝土強度不足的幅度較小,以致受壓構(gòu)件的承載能力下降不超過5%,或者按實測強度等級對原結(jié)構(gòu)進行承載能力復(fù)核仍能滿足設(shè)計使用要求,可以不作結(jié)構(gòu)加固處理。否則,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況和使用環(huán)境,進行結(jié)構(gòu)加固處理。主要采用增大截面法、外包鋼法、預(yù)應(yīng)力法、外粘鋼板法、外粘玻璃鋼法、碳纖維(CFRP)加固法等,共同的特點是:加固截面或構(gòu)件的應(yīng)變,滯后于原截面或構(gòu)件的應(yīng)變,形成二次受力。經(jīng)加固的結(jié)構(gòu)總體承載力不是原結(jié)構(gòu)抗力與加固部分的簡單疊加,不同的加固方法有不同的理論與方法。
5受彎構(gòu)件混凝土強度不足時的處理方法
對于混凝土強度不足的受彎構(gòu)件,通常可根據(jù)受彎構(gòu)件在變形和裂縫方面的表現(xiàn)、混凝土的設(shè)計強度等級、配筋情況、混凝土強度不足的幅度(即前述的強度等級下降系數(shù))及混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和使用的要求確定處理方案:
⑴ 當(dāng)混凝土強度等級不足的幅度較小,構(gòu)件控制截面的抗彎、抗剪承載能力下降的幅度均在5%以內(nèi)時,可不進行結(jié)構(gòu)加固處理。
⑵ 按實測混凝土強度等級對原結(jié)構(gòu)進行承載能力和變形驗算,若能滿足設(shè)計及使用要求時,除了進行結(jié)構(gòu)裂縫密封修補處理外,可以不作結(jié)構(gòu)加固處理。
⑶ 若實測的混凝土強度等到級使得受彎構(gòu)件的承載能力不滿足上述1、2條的要求,則應(yīng)進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加固處理。常用的加固方法有:加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑法、粘貼片材材料(鋼板、碳纖維等)加固法等。
結(jié)束語
⑴ 混凝土強度不足時,框架柱構(gòu)件實際承載能力隨著混凝土強度的下降幾乎成正比地下降,表明實際工程中應(yīng)特別注意對柱構(gòu)件混凝土強度不足問題的檢查及處理。
⑵ 影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能的因素很多,以現(xiàn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論為基礎(chǔ),較為系統(tǒng)地分析了混凝土強度不足對不同類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力、截面裂縫寬度及結(jié)構(gòu)耐久性的影響。分析結(jié)果表明:混凝土強度不足會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力產(chǎn)生不同的影響,其影響的大小順序為:受壓構(gòu)件截面承載能力→受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載能力→受彎構(gòu)件正截面抗剪承載能力→受拉構(gòu)件截面承載能力;同時,混凝土強度的不足也會使構(gòu)件截面裂縫寬度增大和構(gòu)件的耐久性降低。
因此,在混凝土澆搗施工的過程中,應(yīng)進行混凝土施工質(zhì)量控制,確保混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度;對混凝土強度達(dá)不到設(shè)計要求的已建結(jié)構(gòu),應(yīng)及時根據(jù)不同的影響程度及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要程度采取相應(yīng)的處理方法,確保建筑物能夠滿足安全和正常的使用要求。
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