钢筋混凝土结构维修课件.ppt

第2章 钢筋混凝土结构的维修,第一节 钢筋混凝土结构的裂缝第二节 钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀原 因分析与处理第三节 混凝土的缺陷、腐蚀原因分析与 处理第四节 钢筋混凝土结构的加固技术,第2章 钢筋混凝土结构的维修,常见的混凝土工程质量通病1.混凝土蜂窝、麻面、孔洞2.露筋 图1 图23.混凝土强度偏高或偏低4.混凝土板表面不平整5.混凝土裂缝6.混凝土夹芯7.外形尺寸偏差,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2.1.1 混凝土裂缝原因分析：钢筋混凝土结构裂缝根据其产生的原因不同可分为 结构性裂缝：荷载裂缝 非结构性裂缝：温度裂缝、干缩裂缝、腐蚀裂缝、 沉降裂缝。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,荷载裂缝：结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。一般多出现在构件的受拉区域、受剪区域或振动严重等部位。产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足、地基不均匀沉降等等。钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力,结构设计师需根据地基情况,静、动荷载,环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。结构工程师对结构变形裂缝控制考虑不周,是结构荷载裂缝发生过多的主要原因。预防措施：在结构设计方面，结构设计者必须严格按照混凝土结构设计规范(GB50010 - 2002) 相关规定进行裂缝控制验算，根据不同的结构部位，采取相应的合理配筋。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,温度裂缝：由大气温度变化、周围环境高温的影响和大体积混凝土施工时产生的水化热等因素造成，混凝土硬化是放热反应，随混凝土水泥用量提高，放热温升可达5080。混凝土也符合热胀冷缩的规律，当热胀的时的体积膨胀的张力大于混凝土极限拉伸值时混凝土就开裂。防止温度裂缝产生：注意防止混凝土本身与外界气温相差太大，处于高温环境的构件,应采取隔热措施,加强养护,尤其在气温高、风大且干燥的气候条件下更应及早喷水。对大体积混凝土应控制裂缝,大体积混凝土工程因散热降温引起的冷缩比干缩更容易引起开裂。 图一 图二,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,干缩裂缝：这类裂缝一是由于材料缺陷引起的，研究表明，水泥加水后变成水泥硬化体，绝对体积减小，毛细孔缝中水逸出产生毛细压力使混凝土产生毛细收缩。可以通过改善材料性能来控制，如前提到在工程中采用的补偿收缩混凝土对此种裂缝的控制也很有效。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,沉降裂缝：现浇构件因地基或砌体过大不均匀沉降；模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等，均可导致产生沉降裂缝 。对软土地基进行必要的夯压和加固处理；预制场地应夯打密实方可使用；现浇和预制构件模板应支撑牢固，保证其强度和刚度，应按规定时间拆模；,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,腐蚀裂缝：由于有害离子Cl - ，SO42 - ，Mg2 + 等侵入混凝土内部，导致钢筋锈蚀而使混凝土产生的后期膨胀裂缝。 保证混凝土振捣的密实度，以阻止侵蚀介质和水、氧等的侵入；保证混凝土保护层的厚度；在构件表面加涂防护层。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2.1.2 混凝土裂缝的鉴别与控制。检测方法：塞尺、混凝土裂缝检测仪,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2.1.2.1 钢筋混凝土结构构件的鉴定。当钢筋混凝土结构构件出现下述情况时，应进行加固或维修。1）.柱、墙(1)柱体产生裂缝，保护层部分剥落，主筋外露；柱某侧产生明显的水平裂缝，另一侧混凝土被压碎，主筋外露；柱面产生明显的交叉裂缝。(2)墙中间部位产生明显交叉裂缝，并伴有保护层剥落。(3)墙、柱产生倾斜，其倾斜量超过高度的1/100。(4)柱、墙混凝土酥裂、碳化、起鼓，其破坏面积超过全面积的1/3，且主筋外露，锈蚀严重，截面减小。图1,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2）.梁、板（1)单梁、连续梁跨中部位的底面产生横向裂缝，其一侧向上延伸达梁高的2/3以上，或其上面产生多条明显的水平裂缝，上边缘保护层剥落，下面伴有纵向裂缝；连续梁在支座附近产生明显的纵向裂缝；在支座与集中荷载部位之间产生明显的水平裂缝或倾斜裂缝。(2)简支梁、连续梁端部产生明显的斜裂缝，挑梁根部产生明显的纵向裂缝或斜裂缝。 图1 图2,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,(3)框架梁在固定端产生明显的纵向裂缝或斜缝，或产生交叉裂缝。(4)捣制板上边周边产生裂缝，或下边产生交叉裂缝。(5)各种梁、板产生超过跨度1/150的挠度且受拉区的裂缝宽度大于1 mm。(6)各类板的保护层剥落，半数以上主筋外露，锈蚀严重，截面减小。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2.1.2.2 混凝土裂缝的控制（1）处于室内干燥空气介质中的梁式结构、桁架结构、空间结构和超静定结构等，主要由荷载引起的裂缝，视其部位和危害程度，最大裂缝宽度可允许为0.5mm，宽度大于0.5mm的裂缝，应进行处理。（2）处于侵蚀性介质，或空气的相对湿度大于60环境的各类构件，或在雨水较多地区的露头构件，裂缝处理界限适当放低，以防止缝内钢筋被腐蚀，最大裂缝宽度允许为0.2mm。（3）特殊重要的结构，裂缝控制的界限适当提高。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2.1.3.3 防止和减缓混凝土裂缝的措施（1）防止钢筋产生顺筋裂缝，应采取的措施。（2）防止或减轻钢筋混凝土梁板的胀缩裂缝，应采取的措施。,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2.1.3常用的裂缝处理方法：1、表面处理法：适用于对承载力无影响的表面裂缝，大面积细微裂缝以及防渗、漏水的处理方法。具体方法：表面涂刷法、环氧浆液粘贴玻璃丝布、表面抹灰法、表面缝合法,表面涂刷法,环氧浆液粘贴玻璃丝布,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,2、填充密封法：用于修补中等宽度的混凝土裂缝。具体方法：刚性材料填充法、弹性材料填充法、刚弹性材料填充法,2.1 钢筋混凝土结构的裂缝,3、压力灌浆法：用压浆泵将胶结料压入缝隙中，凝结、硬化后起到补缝的作用，以恢复结构的整体性。具体方法：纯水泥砂浆灌浆法、化学灌浆法,压力灌浆器,封闭裂缝及安装注胶嘴,按比例配胶,注 胶,拧紧堵头，胶液固化,2.2 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀原因分析与处理,2.2 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀原因分析与处理2.2.1 钢筋的腐蚀,2.2 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀原因分析与处理,2.2.1.1 钢筋腐蚀的必要条件（1）钢筋表面钝化膜遭到破坏。（2）必须具备水和氧。（3）必须产生电位差。,2.2 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀原因分析与处理,2.2.2 钢筋锈蚀的主要原因（1）由于混凝土不密实或有裂缝存在造成钢筋的锈蚀（2）由于混凝土碳化和腐蚀性气体、介质的侵入，造成钢筋的腐蚀。（3）由于混凝土内掺加氯盐造成钢筋锈蚀。（4）由于高强度钢筋导致的应力腐蚀。（5）由于杂散电流导致钢筋锈蚀,2.2 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀原因分析与处理,2.2.2 钢筋锈蚀的预防措施2.2.3 钢筋缺陷与修补,2.3 混凝土的缺陷、腐蚀原因分析与处理,2.3.1 混凝土缺陷、腐蚀 （1）混凝土产生缺陷的原因（2）混凝土腐蚀的原因,2.3 混凝土的缺陷、腐蚀原因分析与处理,2.3.2 混凝土缺陷的预防措施与修补 （1）混凝土缺陷的预防措施（2）缺陷和腐蚀的修补方法,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,2.4.1 钢筋混凝土结构的加固技术（1）钢筋混凝土结构加固的原则（2）钢筋混凝土结构加固的工作程序,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,2.4.2 钢筋混凝土结构加固方案及其选择（1）、钢筋混凝土结构构件加固方法：直接加固和间接加固两大类。直接加固方法：加大截面加固法、置换混凝土加固法、粘结外包型钢加固法、粘钢加固法、粘贴纤维增强塑料加固法、绕丝法、锚栓锚固法。间接加固方法：预应力加固法、增设支点加固法。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,1）加大截面加固法在构件外部外包混凝土，增大构件截面面积和配筋量，从而达到提高构件承载能力的一种加固方法。加大截面加固法工艺简单，适用面广，可广泛用于梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固。但这种方法要求的现场湿作业工作量大，施工周期长，养护时间较长，对生产和生活有一定影响，而且构件的截面增大后对结构的外观和房屋净空也有一定影响 钢筋混凝土柱的加固,钢筋混凝土柱的加固,旧混凝土表面凿毛及楼面板表面开浇注自密实混凝土施工洞,绑筋 支模,梁柱接头注意防止漏浆,钢筋混凝土柱的加固,从上一层浇筑自密实混凝土,钢筋混凝土柱的加固,浇注自流密实混凝土时,用小振动棒振动模板,使混凝土流平密实,钢筋混凝土柱的加固,拆模后的柱子,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,板上增厚补强加固。适用范围：钢筋混凝土整体现浇板的厚度不足，导致板的强度和刚度偏低，采用此方法，如果楼板经过凿毛清洗后能够保证新旧混凝土之间有可靠的粘接力，可在旧楼板上直接浇筑一层钢筋混凝土，使两层板共同工作，以提高承载力。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,施工时，先将旧板上面全部凿毛，清洗干净，洒水湿润，45h后，刮素水泥浆一道，再浇筑一层厚度不小于30mm的混凝土，补加的混凝土中配置新的钢筋。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,（2）在整体钢筋混凝土板下做整体补强加固。当钢筋混凝土板的下层受力钢筋保护层钢筋脱落，钢筋锈蚀范围较大需要补强时，或因设计缺陷、施工错误导致配筋不足而产生的承载力不够，或因混凝土板挠度过大需要补强，可在钢筋混凝土板下做整体补强加固。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,具体做法：1）在原混凝土板的跨中增加支撑，以承担新混凝土板没有达到设计强度前所有荷载，直至新混凝土板强度达到设计强度方可拆除支撑。2）首先将原混凝土板凿毛，并凿去板下部受力钢筋的部分保护层，焊上短钢筋，再将新增加的补强钢筋焊在短钢筋上，喷一层细石混凝土补强层，保证与原混凝土板结合牢固形成整体。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,钢筋混凝土梁的加固梁顶增加截面，梁底增加截面，梁的围套加固。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,(1)梁顶增加截面。(2)梁底增加截面。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,(3)梁的围套加固,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,加大截面法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,加大截面法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,加大截面法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,加大截面法施工要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,加大截面法施工要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,2）置换混凝土加固法将原结构、构件中的破损混凝土凿除至密实部位，用强度略高的新混凝土浇灌置换，使新旧两部分粘合成一体共同工作。优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,3）粘结外包型钢加固法（湿式外包钢加固法 ）把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体。加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。,外包钢,外包钢穿楼板,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,包钢法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,包钢法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,包钢法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,包钢法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,4）粘钢加固法粘钢加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，以提高结构承载力的加固方法 。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。,粘钢混凝土检测,混凝土基层凿毛,凿毛后的混凝土基层,钢板周边用JN-F封口胶密封并留排气孔,注胶过程中用小铁锤敲击判断密实度,注胶至相临注胶嘴溢胶,捆扎已溢胶的注胶嘴,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,包钢法构造要求：,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,结构胶粘剂的选择。1)有较高的粘接抗剪强度。2)有良好的化学稳定性和抗老化性。3)有良好的抗疲劳性和抗冲击性。4)在长期荷载作用下，力学性能不应产生明显下降。5)在特定条件下，还要求具有耐酸、耐碱、耐有机溶液以及防腐蚀氧化等性能。6)有较大的温度适用范围。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,钢板的选择钢板的截面尺寸按实际计算结果确定，计算时可以按钢筋混凝土受弯矩构件考虑，钢筋受力暂不考虑，计算钢板截面尺寸时假设钢筋拉力完全由钢板承担。钢板厚度一般选3mm，最厚不宜超过4mm，最薄不宜小于1.5mm。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,(3)施工工艺流程见图,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,施工注意事项：1)配胶过程中切忌有水滴入盛胶的容器中，在加入乙种成分材料前应将盛胶容器放置在通风凉爽处，搅拌时速度不宜太快，防止在加入乙种成分时产生聚气发泡现象，造成粘接胶失效。2)胶粘剂配好后，数量较多的，使用时间切忌超过100 min，若配胶数量较少时，使用时间不宜超过40 min。3)在进行钢板涂胶时，如发现粘结力不够，甚至涂抹不上时，说明钢板表面处理的不干净，仍有浮灰或油污存在，必须用丙酮擦净已涂胶液，用砂纸打磨后重新再涂。4)钢板加压后切不可移动钢板而破坏了粘结力，并要采用稳固的支撑进行固定，切忌碰撞支撑。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,5)如钢板加压后出现局部胶液未挤出现象时，应在此部位的钢板与支撑之间加塞插片，直至胶液挤出为止。6)施工时注意安全，操作人员应戴手套、口罩，防止胶液接触皮肤，如胶液碰到皮肤时，马上用丙酮或酒精擦洗，再用清水洗净。7)粘钢补强时，施工现场严禁有火源接近，严禁吸烟。8)配胶用的原料必须存放在阴凉通风处，并保持密闭干燥，严禁高温和明火。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,5）粘贴纤维增强塑料加固法外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。 除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。,碳纤维加固混凝土柱子,碳纤维加固混凝土楼板，涂刷底胶,碳纤维加固混凝土柱子,碳纤维加固混凝土楼板，粘贴碳纤维布,碳纤维加固混凝土楼板,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,6）绕丝法绕丝加固法是通过缠绕退火钢丝（应为4冷拔钢丝）使被加固的受压混凝土构件受到约束，从而提高其极限承载力和延性的一种加固技术，适用于提高钢筋混凝土柱的位移延性的加固。适用条件原构件按现场检测结果推定的混凝土强度等级不应低于C10，但也不得高于C50。采用绕丝法时，若柱的截面为方形，其长边尺寸与短边尺寸之比，应不大于1.5。该法的优点是构件加固后增加自重较少、外形尺寸变化不大，对构件所处环境空间要求不高。缺点是对矩形截面混凝土构件承载力的提高不显著，故在某种意义上限制了该法的应用范围,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,7）锚栓锚固法通过对锚索或锚杆施加张应力，实现对混凝土结构物的加固，使其达到稳定状态或改善结构物内部应力状态的一种施工技术，包括预应力锚索与预应力锚杆两类。该法适用于混凝土强度等级为C20C60的混凝土承重结构的改造、加固，不适用于己严重风化的结构及轻质结构。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,间接加固法：1）预应力加固法预应力加固法即采用外加预应力钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法，通过施加预应力使拉杆或撑杆受力，影响并改变原结构内力分布，从而降低结构原有应力水平并提高结构的承载能力。预应力加固适用于大跨度结构，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固，但此法不宜用于处在高湿度环境下的混凝土结构或混凝土收缩徐变大的混凝土结构的加固。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,2）增设支点加固法增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，改变结构内力分布，并提高其承载能力的加固方法。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。增设支点加固法的优点是简单可靠，缺点是使用空间会受到一定影响。按照增设的支承结构的变形性能，增设支点法可分为刚性支点和弹性支点两种情况。,2.4 钢筋混凝土结构的加固技术,3.钢筋混凝土柱的加固 （1)钢筋混凝土柱的围套层加固形式在钢筋混凝土柱的三面或者四面加设钢筋混凝土套层，套层内需要设置纵向钢筋并固定，纵向钢筋的配置根据实际的计算确定，柱的四周围套加固时，新旧混凝土要结合密实。如果只有三面围套加固，除保证混凝土的厚度不小于50mm，围套内钢筋的间距不得超过纵向钢筋直径的10倍，在柱子的上下端围套与楼板或者基础的结合处的500mm处，箍筋应加密，其间距一般为纵向钢筋直径的5倍。加固可以将整个柱子加固，也可以仅在受力过大或受到局部损坏的部位进行局部加固，其加固截面单侧或双侧增加的厚度一般不小于100mm。采用局部加固时，围套层两端伸过破坏区段的宽度不小于500mm。,构件损伤程度判断准则(受损轻微):近处看到裂缝（裂缝宽度0.2mm）（轻度破坏):裂缝较明显（裂缝宽度0.21mm）（中度破坏):虽有较大的裂缝，但混凝土仅保护层脱落（裂缝宽度12mm）（严重破坏):多数裂缝宽度超过2，混凝土的剥落严重且钢筋有露出现象，个别钢筋弯曲。（完全毁坏):主筋屈曲，混凝土碎裂，柱或剪力墙的高度方向变形，有沉陷及倾斜现象，甚至有钢筋断裂的情形,砼柱子地震后损伤程度分类,编写施工方案,某18层住宅楼，钢筋混凝土框剪结构，建筑面积5400平方米，工程投入使用一年后，8层混凝土顶板出现大量不规则裂缝，经查施工日志，浇筑该部位混凝土时，混凝土搅拌站由于停电造成电脑故障，有一车混凝土含水量过低，混凝土工私自在振捣混凝土时加水造成的，经检测，混凝土楼板强度基本满足设计要求，设计院建议采取化学灌浆法处理，拟采用环氧树脂浆液，请编写施工方案。,工程概况：某住宅，框剪结构，地上18层，建筑面积5400平方米，本次处理位置为8层顶板混凝土裂缝，拟采用处理方法为环氧树脂灌浆法。施工机械：施工方案：注意事项：,