某厂房混凝土柱柱根补强加固工艺的应用与研究

文摘 2025-01-07 07:06 河南

1工程案例

晋北某工业厂房为单层混凝土工业厂房，混凝土柱设计截面尺寸为1000mm×500mm和800mm×450mm，设计混凝土强度等级为C35。

现场在施工一层过程中发现部分钢筋混凝土柱根部有不同程度的疏松、蜂窝、麻面等混凝土质量缺陷。厂房上部的梁、屋面等其他构件尚未施工。经排查总共140根中混凝土柱子中，发现严重缺陷占比10%根，一般缺陷占比85%，无缺陷占比5%。缺陷部位主要是在基础顶面以上90cm处部位，不同柱子在1～3个侧面存在有部分缺陷。

根据混凝土质量缺陷判定结果，考虑前期浇筑混凝土柱时架设的盘扣式脚手架等防护措施没有拆除，依据GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》规定，本混凝土工程可采用置换混凝土加固法对混凝土柱的缺陷部位进行加固修复。

2加固方案步骤

2.1混凝土剔除

用铁簪子或小型电镐凿除胶结不牢固部分的混凝土至密实部位，并对原基础承台交接面进行凿毛处理，清理表面，采用高压水枪将碎屑、灰尘冲洗干净；用水充分湿润破除部位，待无明水后对混凝土以及钢筋表面涂抹界面剂，保持湿润，以保证新旧混凝土结合面的粘结可靠性。

2.2模板支设

模板高度大于缺陷部位20cm以上，浇筑口做成杯口形式，浇筑口大小20cm×20cm，浇筑口下沿应低于最高缺陷部位5cm，以便于后期浇筑灌浆料顺利进入。模板底部采用砂浆封堵，模板两侧及上侧采用泡沫棉胶带封堵。模板表面清理干净，不得有油污。

2.3灌浆料灌注

选用C40（加固型）水泥基高强度无收缩灌浆料，进行修复。灌浆料施工温度控制在5～32℃。搅拌浆料时要充分混合，搅拌至骨料全部浸润为准。灌浆时从一侧灌向另一侧，浇筑过程中边浇筑边捣实。

2.4养护

拆模前，表面采用棉毡覆盖，防止水分流失。拆模以后，采用塑料薄膜缠绕密实，表面再覆盖1层棉毡，安排人员保湿养护7d。

2.5试块留置

按照GB/T50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规程》要求，留置灌浆料标养、同养试块，做好灌浆料试块标养工作。

3计算及复核

实际施工中严重缺陷的柱子有15根，均存在1～3个侧面有部分缺陷，现简化模型，按4个侧面均存在缺陷情况下进行计算复核，验算加固后的效果情况。模型如图1～图3所示。

缺陷部位位于承台面以上0.9m，本次计算按4个角部全部缺陷高度15cm，缺陷深度10cm，柱侧面中部缺陷高度5cm，缺陷深度10cm考虑，该模型的破坏程度涵盖了现场破坏最严重的混凝土柱，可做最不利分析。最不利模型如图4所示。

为使模型更接近于实际工况，对最不利模型进行了2种建模，具体如图5、图6所示。

4分析过程

本次加固采用材料置换法，由于加固采用的灌浆料采用比原混凝土柱强度等级提高了1个等级，加固后柱底部形成两种强度等级混凝土相结合组成的截面。采用传统结构设计软件难以对其强度进行计算分析。

4.1理论分析

从材料强度的角度考虑，由于原混凝土柱采用C35混凝土，补强材料采用C40粗骨料灌浆料，从理论上分析破坏应先从薄弱环节处进行破坏，就是说从低强度等级C35混凝土处先破坏，因此从理论分析上，柱结构强度补强后满足原设计要求，并且高于原设计要求。

4.2有限元模型分析

本次采用有限元软件复核计算。建立在正常施工质量（模型1）和有缺陷修复后两种工况下进行对分析，缺陷修复后最不利模型又进行了两种模型的建模（模型2，模型3）。将以上分析过程中的位移–荷载数据提取后绘制成曲线（图7、图8），可直观看到补强结构和原结构的极限承载力及整个加载过程中的性能表现。

通过有限元软件进分析，对加固补强后的混凝土柱从轴压、受水平荷载时的抗弯、抗剪等方面进行计算，补强结构和原结构性能相近，补强结构承载力甚至略高于原结构，仅仅在临近破坏阶段逐渐出现差异，而钢筋混凝土柱设计工作在弹性阶段，补强结构与原结构在使用期间性能无明显差异，钢筋混凝土柱极限轴压、抗剪、抗弯方面优于原设计。综上所述，补强后结构可满足原设计性能要求。

5复核

根据现场情况，柱子混凝土已达到设计强度，上部未施加其他荷载，仅承受混凝土柱自重，且现场脚手架等尚未拆除，可满足柱子在修复施工阶段的强度和稳定性。现场选用优质、可靠的界面剂、灌浆料等材料，严格按照置换加固处理技术方案施工，保证施工质量，根据GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》，加固合格后柱子可接近原始工作状态，满足原设计使用要求。

6结束语

建筑施工中因严格把控施工质量，对于高耸混凝土柱施工应进行综合研判，如钢筋密集程度、一次性浇注高度，结合面的处理措施等，避免发生类似疏松、蜂窝、麻面等质量事故。质量事故发生后，应及时采取处理措施，必要时进行专家论证，完善报验修复加固方案，并做好后期验收工作。（来源：《建筑技术》2024.增刊）

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