《房屋检测与加固》课程论文

混凝土结构的检测技术与加固摘要：随着我国城市化进程的加快，带动了建筑业的快速发展。目前，全国既有建筑面积总计超过400亿平方米，并且近几年来，每年的房屋建筑总建设量达20亿—40亿平方米，其中以钢筋混凝土结构居多。在新建房屋工程不断加速的同时，大量既有建筑由于使用功能落后、安全性不足，已不能满足现代发展的需要，因而各地普遍存在大拆大建的情况。这样的做法虽然带来了新的房源，但同时也产生了环境的污染、资源的浪费和大量的建筑垃圾，对低碳化的经济发展模式构成了很大的压力。因此，在原有建筑的基础上应用先进的结构检测手段，并应用有效的加固方案，提高建筑结构的耐久性，才是现代社会发展的需要。关键词：检测；加固；混凝土结构；构件1混凝土结构检测工程结构检测是结构可靠性鉴定与耐久性评估的手段和基础，结构鉴定是结构加固设计的依据，因此，工程结构检测是结构鉴定与加固的前提。结构检测是一个采用新材料、新结构、新工艺从而达到提高结构耐久性的一个工程，主要内容有对混凝土结构强度的检测、混凝土裂缝及内部缺陷的检测、混凝土碳化深度的检测、钢筋锈蚀的检测等。1.1混凝土强度检测混凝土强度的非破损检测主要有回弹法、超声波法和回弹-超声综合法；微破损检测主要有钻芯取样法、拔出法和射钉法。1.1.1回弹法回弹法是用回弹仪检测混凝土强度的一种非破损方法。回弹仪是回弹法检测过程中所用到的最基本的工具，其基本原理用弹簧驱动重锤，重锤以恒定的动能撞击与混凝土表面垂直接触的弹击杆（如图1-1），一部分能量被混凝土吸收，另一部分能量以重锤的回弹值反映。回弹值反映了混凝土的塑性性能，自然与混凝土强度有关。xL图1-1回弹法原理示意图1.1.2钻芯法钻芯法利用可固定于构件表面的专门钻机，从结构混凝土中钻取圆柱体芯样，经切、磨加工成圆柱体试件，通过类似于立方体试块的抗压试验，测得混凝土的强度。它是一种半破损的现场检测混凝土强度的方法，在结构物上直接钻取混凝土试样进行压力检测所测得的强度值能真实反映结构混凝土的质量。采用钻芯法测强，除了可以直接检验混凝土的抗压强度外，还有可能在芯样试体上发现混凝土施工时造成的缺陷。1.1.3超声波法超声波是频率较高的机械波，波的频率划分如表1-1所示。所谓的超声波检测，就是通过检测超声波在钢筋混凝土中的传播速度和固体介质的弹性量，然后进行数学计算，判断混凝土构件的强度情况，使用这种方法不仅能够发现钢筋混凝土中的问题还可以对混凝土构件的强度进行检测。其检测示意图如图1-2所示。表1-1-1波的频率范围次声波可听声波超声波频率范围（Hz）0-2020-2x1042x104发射探头接收探头图1-2超声波检测示意图1.1.4综合法综合法就是采用两种或两种以上的单一法，获取多种物理参量，建立强度与多项物理参量的综合相关关系，从不同的角度综合评价混凝土的强度。目前已采用的综合法有，超声回弹综合法、超声取芯综合法等。1.2混凝土裂缝及内部缺陷的检测1.2.1裂缝宽度检测测量裂缝宽度常用裂缝标尺或读数显微镜。裂缝标尺检测过程简单，但只能用于粗测，测试精度低，适用于各种环境条件。读数显微镜是用具有一定放大倍数的显微镜直接观测裂缝宽度，读数精度一般为0.02mm-0.05mm，需要人工近距离调节焦距并读数和记录，有些还需另配光源，测试速度慢，测试工作的劳动强度大，而且有较大的人为读数误差，但裂缝显微镜方法是目前裂缝测试的主要方法。1.2.2裂缝深度检测裂缝深度检测可采用凿开法或钻孔取芯法直接观测，当裂缝较深时宜用超声波法。采用凿开法检查前，先向缝中注入有色墨水，则易于辨认细微裂缝。超声波检测裂缝深度有三种方法，即平测法、斜测法和钻孔测试法。1.2.3混凝土内部缺陷的检测对于某些钢筋密集部位，有可能因漏振、漏浆或石子架空在钢筋网上，导致混凝土内部不密实或出现空洞等内部缺陷，而成为安全隐患。目前对于重要部位的内部缺陷的检测，主要采用超声波法。采用超声脉冲检测结构混凝土内部缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。为了确定内部缺陷的位置，对于具有两对相互平行的测试表面的构件，应在两对相互平行的测试表面上对测，如图1-3所示。当构件只有一对平行的表面可测时，应进行交叉斜侧，如图1-4所示。图1-3在两对相互平行的表面上对测图1-4在一对相互平行的表面上斜侧1.3混凝土碳化深度检测混凝土的碳化是个化学过程，空气中的CO2不断向混凝土中渗透，并与混凝土中的Ca（OH）2反应形成中性的CaCO3，使混凝土表面碱性降低，因此碳化混凝土的碱性变化可作为检测碳化深度的依据。其检测过程为：(1).在混凝土表面凿个小洞，深1cm左右；(2).用洗耳球或小皮老虎吹掉灰尘碎屑；(3).在凿开的混凝土表面滴1％的酚酞酒精溶液；(4).用游标卡尺或碳化深度测定仪测定没有变色的混凝土的深度。2混凝土结构加固混凝土结构发展应用时间不长，至今约100年。而混凝土加固的历史更短，结构作为一种重要的建筑结构形式已广泛应用于各种建筑物中。随着对建筑物用途的多元化需求以及对新建和既有建筑结构耐久性、安全性的更高要求，对工业与民用建筑混凝土结构的改造与加固工程也日趋增多。混凝土结构体系的加固是针对原结构的整体设计缺陷，用一定的技术、方法来达到正常的使用要求。目前成熟的加固技术有增大截面加固法、置换混凝土加固法、粘贴纤维复合材加固法、粘贴钢板加固法等。2.1增大截面法增大截面加固法是增大原构件截面面积或增配钢筋，通过新加部分和原构件共同工作以提高其承载力和刚度，或改变其自振频率的一种直接加固法。该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，适用于梁、板、柱、墙和一般构筑物的混凝土的加固。各构件的加固措施如图2-1（1.新浇混凝土2.原构件）所示，其中（a）图可用于梁的抗弯、剪的加固，（b）图可用于梁的弯、剪、扭的加固，（c）图为一般薄板的加固，（d）图为柱的加固。柱子可能会受到自身所处的位置和立面效果的影响，因此其增大的截面以能围合为最佳。（e）、（f）图可用于剪力墙受压、受剪和受弯承载力的加固。122221112211(a)(b)(c)(d)(e)(f)图2-12.2外加预应力加固法外加预应力加固法是通过施加体外预应力，使原结构、构件的受弯得到改善或调整的一种间接加固法。是采用预应力钢拉杆或预应力型钢撑杆对结构构件或总体进行加固的方法。这种方法不仅具有施工简便的特点，而且可在基本不增加梁、板截面高度和不影响结构使用空间的条件下，提高梁、板的抗弯、抗剪承载力，改善其在使用阶段的性能。这主要是因为预应力所产生的负弯矩抵消了一部分荷载弯矩，致使梁（板）的弯矩减小，但在加固结构、构件性能的同时对原结构外观有一定影响。外加预应力加固法主要适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在60℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。2.3粘贴纤维复合材加固法粘贴纤维复合材加固法是以碳纤维、玻璃纤维等高强度复合材料，用结构胶粘贴于构件表面，使它与被加固构件截面共同工作，以提高截面受弯、受剪及轴心受压、大偏心受压及受拉承载力的加固方法。其优点是轻质高强、施工简便、可曲面或转折粘贴，缺点是有机胶的耐久性与防火问题。适用于因配筋量不足的受弯、受拉构件加固及柱的约束抗震加固。目前常用粘贴碳纤维复合材料的方法来加固，此法可用于各种受力性质的钢筋混凝土构件和一般构筑物构件。粘贴碳纤维复合材料应遵循一定的工序进行，其施工工艺流程如图2-3-1所示。图2-2碳纤维加固施工工艺流程多层粘贴混凝土表面处理涂抹底胶涂抹找平胶涂抹浸渍胶粘贴碳纤维布涂抹浸渍胶养护固化表面防护或装饰2.4粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法是在钢筋混凝土受弯构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，使其整体工作共同受力，以提高结构构件承载力的一种加固方法。其主要应用于承受静载的受弯构件、受拉构件和大偏心受压构件，对于承受动载的结构构件，如吊车梁等，不建议采用此加固方法。粘贴钢板加固法优点是施工周期短，不改变构件外形和使用空间，缺点是有机胶的长期持荷强度较低及耐老化性能较差，不耐火，环境温度湿度要求较严。对于一般受弯、受拉构件，环境温度应不高于60℃，相对湿度不大于70%，无化学腐蚀，否则应采取措施。2.5增设支点加固法增设支点加固法就是通过增加支撑点以减小受弯构件的计算跨径，使得结构受力体系和受力状况发生改变，从而减小结构效应，改善结构受力性能，提高结构的承载能力及刚度，适用于梁桁架现浇楼板等水平结构构件的加固。此方法受力明确，简便可靠，且易拆卸、复原，具有文物和历史建筑加固要求的可逆性，但却显著影响了建筑的使用空间且易损害建筑结构原貌和使用功能。2.6其他加固方法混凝土结构的加固，除上述方法外还有：植筋加固法，改变传递路径加固法，聚合物浸渍砼加固法，玻璃钢加固法，绕丝加固法等，可根据建筑物的特点以及各加固方法选择施工。3结语随着现代科技水平的快速发展，人们更加的去追求安全、环保的建筑居住环境。如何更好的节约建筑资源，高效的检测并加固现有建筑，改善并调高建筑的安全性、适用性、耐久性也便成为如今的一大课题。随着工程加固理论的日益成熟，规范的日益优化，科学的评估结构损伤的原因和程度，并采取有效的加固措施，确保结构在使用过程中的安全，是房屋设计、检测的一项重要工作。总之，使用科学的正确的方法对建筑结构进行检测与加固是保障建筑工程质量安全不可或缺的一部分，也是实现可持续性发展的必要要求。参考资料[1]许福泉，赵基达，李东彬.既有建筑结构加固改造设计与施工技术指南.北京：中国物资出版社，2013.[2]陈风山.实用混凝土结构加固技术.北京：化学工业出版社，2013.[3]卜良桃，梁爽，黎红兵.混凝土结构加固设计规范算例.北京:中国建筑工业出版社,2015.[4]混凝土结构加固设计规范（GB50367—2006）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.[5]周安.工程结构鉴定与加固改造.北京：中国建筑工业出版社，2008.[6]焦章保.房屋检测、鉴定与加固.北京：化学工业出版社，2010.[7]梁戎.房屋安全鉴定检测要点.华东科技：学术版，2014，第5期，472-472页.[8]姚继涛，马永欣，董振平.建筑物可靠性鉴定和加固.北京:科学出版社,2003.[9]吕西林.建筑结构加固设计.北京:科学出版社,2001.[10]陈宗平.建筑结构检测鉴定与加固.北京:中国电力出版社,2011.[11]张家启，李国胜，惠云玲.建筑结构检测鉴定与加固设计.北京:中国建筑工业出版社,2011.