加大截面加固技术

加大截面加固技术

一、概述 
增大截面加固技术，也称为外包混凝土加固技术，它是增大构件的截面和配筋，用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性，也可用来修补裂缝等，这种加固技术适用范围较广，可加固板、梁、柱、基础和屋架等。根据构件的受力特点和加固目的的要求、构件几何尺寸、施工方便等可设计为单侧、双侧或三侧的加固，四侧包套的加固。
根据不同的加固目的和要求，此技术又可分为加大断面为主的加固，和加配筋为主的加固，或者两者兼备的加固。加大截面为主的加固，为了保证补加混凝土正常工作，亦需适当配置构造钢筋。加配筋为主的加固，为了保证配筋的正常工作，需按钢筋的间距和保护层等构造要求适当增大截面尺寸。加固中应将钢筋加以焊接，作好新旧混凝土的结合。
增大截面加固技术缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定的影响，此技术增大截面尺寸，有时影响房屋的外观和净空。
二、构造规定
2.1新增混凝土层的最小厚度，对板不应小于40mm；对梁、柱，采用人工浇筑时，不应小于50mm，采用喷射混凝土施工时，不应小于50mm。 
2.2 加固用的钢筋，应采用热轧钢筋。板的受力钢筋直径不应小于6mm；梁的受力钢筋直径不应小于12mm；柱的受力钢筋直径不应小于14mm；加锚式箍筋直径不应小于8mm，U形箍直径应与原箍筋直径相同，分布筋直径应取6mm。 
2.3 新增受力钢筋与原受力钢筋间的净距不应小于20mm，并应采用短筋或箍筋与原钢筋焊接；其构造应符合下列要求： 
1当新增受力钢筋与原受力钢筋采用短筋焊接时，短筋的直径不应小于20mm，长度不应小于5d，各短筋的中距不应大于500mm（图5.3，a）。 
2 当用单侧或双侧加固时，应设置U型箍筋（图5.3，b）。U型箍筋应焊在原有箍筋上，单面焊缝长度为10d，双面焊接为5d（d为U型箍筋直径）。 
注：当受构造条件限制必需采用植筋方式埋设U型箍（图5.3，c）时，应采用锚固专用的结构胶种植；不得采用自行配制的环氧树脂浆或其他水泥砂浆。 
3 当用混凝土围套进行加固时，应设置加锚式箍筋（图5.3,d或e）。 
图5.3 增大截面配置新增箍筋的连接构造 
2.4 新增纵向钢筋的锚固 梁的新增纵向受力钢筋，其两端应可靠锚固；柱的新增纵向受力钢筋的下端应伸入基础并应满足锚固要求；上端应穿过楼板与上层柱脚连接或在屋面板处封顶锚固。
（1）框架柱新增纵向钢筋与原基础连接
当原地基也需要加固时，应将新增柱纵筋锚入加固基础内，并满足锚固长度；当原地基不需要加固时可采取下列两种做法：1）锚入原基础上做的台阶，在原基础顶做钢筋混凝土套，平面与原基础台阶相同，其高度不宜小于500mm，同时应满足纵向钢筋的锚固长要求。
2）用植筋法锚入原基础。原基础顶面在加大柱截面部们凿毛，按新加纵筋位置定位后用电锤钻孔，清孔吹灰后注入胶粘剂，插入直径与新增纵筋相同的短钢筋。锚入基础的深度一般不小于15倍钢筋直径，伸出基础的长度根据与新增纵筋的连接形式而定，可以采用焊接、机械连接或绑扎连接。
（2）框架柱新增纵向钢筋穿越楼层的构造 
新增柱纵筋必须穿越中间楼层，非抗震时，搭接位置可以从楼面板开始，抗震时宜避开柱端箍筋加密区。新增纵筋穿过楼层时，其中间的钢筋容易与楼层梁相碰，一般四面或三面加围套就可以绕梁而过。单侧或双侧加固就较为困难，当楼层梁宽度较大时更难以穿过，可在梁端做钢套，难以穿过的新加纵向受力钢筋可与钢套的角钢焊接，钢套侧面钢板截面强度应不小于未穿过的钢筋强度。对于新加纵向构造钢筋遇到楼层梁而未能穿过时，可把梁底的混凝土保护层凿掉，把纵向构造钢筋与梁底的钢筋相焊接。框架柱中间的柱顶（底）的截面强度不足而柱底（顶）并不需要加固时，新加纵向受力钢筋在顶（底）部应穿过楼层而锚入上（下）楼层，其高度应满足钢筋锚固长度要求；而在柱底（顶）的新加纵向受力钢筋可伸到楼层底（顶）面，不必穿楼层锚固。在上述楼层的上（下）由于考虑到新加纵向受力钢筋的锚固而造成局部柱段的截面加大而影响美观，可在上（下）的整层桩做外包处理。
2.4 新增纵向钢筋的锚固 梁的新增纵向受力钢筋，其两端应可靠锚固；柱的新增纵向受力钢筋的下端应伸入基础并应满足锚固要求；上端应穿过楼板与上层柱脚连接或在屋面板处封顶锚固。
（1）框架柱新增纵向钢筋与原基础连接
当原地基也需要加固时，应将新增柱纵筋锚入加固基础内，并满足锚固长度；当原地基不需要加固时可采取下列两种做法：1）锚入原基础上做的台阶，在原基础顶做钢筋混凝土套，平面与原基础台阶相同，其高度不宜小于500mm，同时应满足纵向钢筋的锚固长要求。
2）用植筋法锚入原基础。原基础顶面在加大柱截面部们凿毛，按新加纵筋位置定位后用电锤钻孔，清孔吹灰后注入胶粘剂，插入直径与新增纵筋相同的短钢筋。锚入基础的深度一般不小于15倍钢筋直径，伸出基础的长度根据与新增纵筋的连接形式而定，可以采用焊接、机械连接或绑扎连接。
（2）框架柱新增纵向钢筋穿越楼层的构造 
新增柱纵筋必须穿越中间楼层，非抗震时，搭接位置可以从楼面板开始，抗震时宜避开柱端箍筋加密区。新增纵筋穿过楼层时，其中间的钢筋容易与楼层梁相碰，一般四面或三面加围套就可以绕梁而过。单侧或双侧加固就较为困难，当楼层梁宽度较大时更难以穿过，可在梁端做钢套，难以穿过的新加纵向受力钢筋可与钢套的角钢焊接，钢套侧面钢板截面强度应不小于未穿过的钢筋强度。对于新加纵向构造钢筋遇到楼层梁而未能穿过时，可把梁底的混凝土保护层凿掉，把纵向构造钢筋与梁底的钢筋相焊接。框架柱中间的柱顶（底）的截面强度不足而柱底（顶）并不需要加固时，新加纵向受力钢筋在顶（底）部应穿过楼层而锚入上（下）楼层，其高度应满足钢筋锚固长度要求；而在柱底（顶）的新加纵向受力钢筋可伸到楼层底（顶）面，不必穿楼层锚固。在上述楼层的上（下）由于考虑到新加纵向受力钢筋的锚固而造成局部柱段的截面加大而影响美观，可在上（下）的整层桩做外包处理。
（3）框架柱新增纵向钢筋在顶层板或屋面板处封顶锚固
框架柱新加枞向钢筋在顶层板或屋面板处封顶锚固，被加固在顶层板或屋面板部位的板面应凿掉混凝土保护层，新加纵向钢筋穿过顶层板或屋面板，对四面加围套或双侧加大截面的柱，新加纵向钢筋弯折互相搭接并焊牢；对单侧加大截面柱可以把新加纵向受力钢筋在顶部弯折并与原柱的钢筋或框架梁在支座处的纵向钢筋相焊接，对于钢筋之间的偏距可以加短钢筋为煤介焊接。浇筑被加固柱的混凝土时，同把顶部覆盖。框架柱节点在梁高范围内箍筋与梁腰处理：框架柱节点在梁高范围内，新加混凝土与原柱和梁的连接是个薄弱环节，应该增设加强箍筋与梁腰锚固，以增强框架节点或核心区的约束，加强箍筋的直径和间距均应比加密区在些，其总截面面积不应减少，一般采用加强箍筋的构造形式有两种：
1）在梁腰外孔穿箍筋并用环氧树脂或其他胶粘剂浆锚；
2）用膨胀型锚栓固定角钢以焊接加强箍筋。
2.5 框架上加层节构造 当原框架柱的承载力不能满足要求而需要加固时，新加层的柱脚与原顶层框架柱的连接可参见“框架柱新加纵向钢筋穿过楼层的构造”；当原框架柱的承载力能够满足要求时，新加层的框架柱与原柱的连接构造有以下两种形式：
（1）固接接头：把原框架顶层或屋面以下的一段柱凿毛并露出需要连接的原柱内纵向钢筋，新加柱的纵向钢筋伸到顶层或屋面以下并通过短钢筋与顶层或屋面以下的柱纵向钢筋焊接。
（2）铰接接头：新加柱柱脚与原柱柱顶的连接采用铰接接头，这种连接无论是对节点受力还是节点构造都是较为简单的。原柱顶在新加柱的位置把混凝土表面凿毛，钻孔植入1~2根钢筋，其截面面积应能承受新加柱脚的水平剪力。
三、工艺流程
1．原有构件混凝土表面处理：把构件表面的抹灰层铲除，对混凝土表面存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛，要求打成麻坑或沟槽，坑或槽深度不宜小于6mm，麻坑每100mm×100mm的面积内不宜少于5个；沟槽间距不宜大于箍筋间距或200mm，采用三面或四面外包法加固梁或柱时，应将其棱角打掉。
2．清除混凝土表面的浮块、碎渣、粉末，并用压力水冲洗干净，如构件表面凹处有积水，应用麻布吸去。
3．为了加强新、旧混凝土的整体结合，在浇筑混凝土前，在原有混凝土结合面上先涂刷一层高粘结性能的界面结合剂，截面结合剂的种类很多，常用的有高标号水泥浆或水泥砂浆，掺有建筑胶水的水泥浆、环氧树脂胶、乳胶水泥浆及各种混凝土界面剂等。
4．为了提高新、旧混凝土粘结强度，增强结合面的抗剪能力，必要时还可在结合面凿小坑，埋入∮10短钢筋，其长度为100～150mm，伸进、出坑面各半，间距宜为200～300mm呈梅花状，插入短干净后灌建筑胶书你砂浆、环氧砂浆或乳胶水泥等。
5．在安装锚栓前，应清除混凝土表面的污物，用5%的火碱溶液擦洗，并用清水冲洗干净。如锚栓的螺杆露出构件表面太短，可用些短角钢或铁件与原构件紧固，对于受弯构件，锚栓的直径和数量根据新、旧混凝土结合面的抗剪要求确定。
6．加固干净和原有构件受力钢筋之间采用连接短干净焊接时，应凿除混凝土的保护层并至少裸露出钢筋截面的一半，对原有和新加受力钢筋都必须进行除锈处理，在受力钢筋上施焊前应采取卸荷载或临时支撑措施。为了减小焊接造成的附加应力，施焊时应逐根分区、分段、分层和从中部向两端进行焊接，焊缝要饱满，尽可能减少或避免对受力钢筋的损伤，应由有相当专业水平的技术来操作。
7．对于原有受力钢筋在施焊中由于电焊过烧可能对其截面面积的削弱，计算时宜考虑折减系数为0.8～0.9。对于原有梁或柱上箍筋焊接新加的“U”型或“[”（“卷边槽型”）箍筋或原有板下的钢筋焊接加固，一般原有钢筋或钢箍和新加钢筋或钢箍的直径不宜小于8mm，同时在施焊时要求选择小直径焊条和控制焊接电流，以减少和避免钢筋过烧而造成钢筋截面面积的削弱。
8．对于新加受力钢筋和原构件受力钢筋之间用短钢筋或扁钢连接时，一般采用水泥砂浆做保护层，其施工要求如下：
（1）在基层处理的基础上，先用1:1水泥砂浆掺10%的建筑胶薄抹一层，厚约3mm，24h后再进行抹灰。
（2）抹灰前对基层浇水润湿，以免砂浆水分被基层吸走，产生空鼓。
（3）抹灰分层、多遍成活，一般分为底层、中层和面层，各层所用的水泥砂浆的稠度控制如下：底层：100～120mm、中层：70～80mm、面层：100mm 
（4）为了减少收缩差，抹灰时每层砂浆厚度不宜过大，一般在6～10mm之间，每层抹灰应在前层砂浆初凝之后进行，一面几层湿砂浆合在一起，造成收缩率过大。
（5）为了保证砂浆与基层粘结牢固，抹灰时可在砂浆中掺入乳胶等材料。
（6）抹灰完毕应及时浇水养护，减少水泥砂浆收缩量，一般养护不少与3天。
9．混凝土中粗骨料宜用坚硬卵石或碎石，其最大粒径不宜大于20mm，对于厚度小于100mm的混凝土，宜采用细石混凝土。
10．为了新浇混凝土的强度和新、旧结合面的粘结，应控制新浇混凝土的水灰和坍落度，一般坍落度以40～60mm为宜。
11．由于构件的加固层厚度都不大，加固钢筋也较密，采用一般支模、机械振捣浇筑混凝土都会带来困难，也难以确保质量，因此，要求施工仔细，振捣密实，必要时配以喇叭浇捣口，使用膨胀水泥等措施。在可能条件下，还可采用喷射混凝土浇筑工艺，施工简便、保证质量，同时也提高混凝土强度和新、旧混凝土的粘结强度。
12．由于原混凝土收缩已完成，后浇混凝土凝固收缩时易造成界面开裂或板面后浇层龟裂。因此，在浇注加固混凝土12小时内就开始饱水养护，养护期为两周，要用两层麻袋覆盖，定时浇水。
四、 施工措施
施工时也应采取适当措施，提高结合面粘结抗剪能力，其措施主要如下：
（1）旧混凝土结合面施工处理。旧混凝土表面的抹灰层均应铲去，当旧混凝土质量较好时，应根据对粘结强度的需要将结合面进行凿糙处理，构件表面应凿毛，要求打成麻坑或沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不宜大于箍筋的间距或200mm，同时应除去浮块。当旧混凝土面层已软化、风化、变质或被严重破坏时，一般应尽量将其彻底清除，直至坚实层为止。当采用三面或四面外包方法加固梁或柱时，应将梁、柱的棱角敲掉，同时应除去浮渣、尘土。
（2）原混凝土表面应冲洗干净，浇筑混凝土前，原混凝土表面应以水泥浆等界面剂进行处理，以提高新、旧混凝土的粘结强度，并增强结合面的抗渗能力。
（3）新混凝土的水灰比和坍落度要求：新浇的混凝土强度愈高，水灰比和坍落度愈小，则结合粘结力就愈大，因此，新浇的混凝土宜采用流动性低、水灰比小、强度高的混凝土作为过渡层。
（4）在受力钢筋施焊前应采取卸荷或支顶措施，并应逐根分区分段分层进行焊接，以减少原受力钢筋的热变形，使原结构的承载力不受较大的影响。
（5）振捣密实。由于加固层厚度都不大，又布置较密钢筋，这均给振捣带来困难，尤其新混凝土在旧混凝土下部的水平方向，振捣困难，粘结效果差，必要时配以喇叭浇捣口，使用膨胀水泥等措施，仔细振捣，使之密实。
（6）加强养护。浇筑12h内就开始养护，养护期为14d。