一种既有混凝土结构加固方法及加固构件

本发明涉及建筑结构，具体涉及一种既有混凝土结构加固方法及加固构件。

背景技术：

1、随着大量钢筋混凝土建筑、桥梁及市政工程进入服役中后期，在长期荷载、环境侵蚀、混凝土碳化、钢筋锈蚀、冻融循环及地震等因素共同作用下，梁、板、柱等主要承重构件容易出现裂缝扩展、刚度退化、承载能力降低及耐久性能下降等问题，严重影响结构的安全性和正常使用功能。当构件性能不能满足现行规范要求或实际工程需求时，需要采取合理的加固措施恢复或提高其承载能力、延性及耐久性能，以延长结构服役寿命。因此，既有钢筋混凝土结构加固技术已成为土木工程领域的重要研究方向，并广泛应用于既有建筑改造、桥梁维修加固以及震后结构修复等工程。

2、目前，既有钢筋混凝土梁、板、柱等构件主要采用传统增大截面法、frp筋（板）加固法、高强钢筋加固法、ecc加固法及uhpc加固法等进行加固。上述方法能够改善结构受力性能，但仍存在一定不足。

3、传统增大截面加固法：传统增大截面法通过增设钢筋及普通混凝土提高构件承载能力，但新增截面较厚，结构自重增加，占用使用空间；普通混凝土抗裂性能较差，新旧混凝土界面易出现开裂、滑移等问题，影响整体协同受力和耐久性能。

4、frp筋（板）加固法：frp筋（板）具有轻质、耐腐蚀等优点，但弹性模量较低，裂缝及挠度控制能力有限；同时主要依靠胶黏剂粘结，长期荷载及高温环境下容易发生界面剥离，且构件破坏具有脆性特征，抗震性能提升有限。

5、高强钢筋加固法：高强钢筋能够提高梁、板、柱构件承载能力，但普通混凝土裂缝发展仍限制高强钢筋性能发挥，裂缝扩展后易导致钢筋锈蚀，降低结构耐久性能；同时，对锚固连接及受力协调要求较高。

6、ecc加固法：ecc具有良好的延性和裂缝控制能力，可改善结构抗裂性能，但承载能力提升有限，对于重载构件加固效果不足；同时材料成本较高，大面积工程应用受到一定限制。

7、uhpc加固法：uhpc具有高强度和优良耐久性，但材料刚度较大，与普通混凝土之间易产生界面应力集中；抗时延性有限，受力时产生的裂缝较为集中；此外，施工工艺要求高，成本较高，推广应用受到一定限制。

8、综上所述，现有加固技术普遍存在新增截面自重大、裂缝控制能力不足、界面协同工作性能有限，以及承载能力、延性和耐久性能难以同步提升等问题。

技术实现思路

1、为解决传统加固方法存在的问题，本发明提供一种既有混凝土结构加固方法及加固构件。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明第一方面提供了一种既有混凝土结构加固方法，所述加固方法包括以下步骤：

4、搭设支撑卸荷，放线定位；对既有混凝土结构进行预处理；结合面凿毛；植筋；支设模板，预留浇筑振捣口；浇筑uhp-ecc；保湿养护，达到设计强度后拆模；

5、所述植筋部分或全部采用高强钢筋。

6、优选地，所述预处理步骤包括处理既有结构疏松混凝土、钢筋除锈。

7、优选地，所述植筋包括新增纵筋和u型箍筋。

8、进一步优选地，所述u型箍筋与既有混凝土结构的原箍筋可靠焊接，钢筋做隐蔽处理。

9、优选地，在浇筑所述uhp-ecc前，与既有混凝土结构的结合面刷涂界面剂。

10、优选地，所述uhp-ecc的制备原材料包括水泥、矿粉、微珠粉煤灰、硅灰、石英砂、减水剂和pe纤维。

11、进一步优选地，每1m3 所述uhp-ecc的制备原料包括：600-700kg 水泥、140-170kg矿粉、400-500kg 微珠粉煤灰、100-200kg 硅灰、500-600kg 石英砂、26-30kg 减水剂和15-20kg pe纤维。

12、本发明第二方面提供了一种加固构件，所述加固构件由所述的既有混凝土结构加固方法制备得到。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明提出一种高强钢筋复合超高强高延性混凝土（uhp-ecc，抗压强度60～150mpa）增大截面加固结构及方法，区别于传统普通混凝土增大截面、常规ecc加固、uhpc加固等现有技术，本发明通过高强钢筋受力骨架与高强高延性uhp-ecc基体协同工作，并兼容传统现浇施工与喷射施工两种成型方式，实现了加固承载力、结构自重、抗震延性、耐久性能及施工适应性的全方位突破，整体技术方案具备显著创新性与综合技术优势，具体总结如下：

15、1. 超高强度显著提升加固承载力，大幅减小加固层厚度

16、相较于常规ecc（抗压强度普遍≤60mpa）与普通混凝土，本发明采用60～150mpa级uhp-ecc材料，基体抗压（60～150mpa）、抗拉强度（10～20mpa）大幅提升。在同等承载力提升需求下，可显著减小加固层截面厚度，克服了常规增大截面加固厚度大、提升承载力有限的缺陷，实现薄层高承载力加固，大幅提升构件抗弯、抗压及抗剪加固效率。

17、2. 大幅降低加固自重，有效减轻原结构与基础附加荷载

18、依托uhp-ecc超高强度特性，加固层厚度显著缩减，相比传统混凝土增大截面可大幅降低新增自重，避免传统加固方式因加厚截面带来的自重增量大、基础承载力不足、结构附加内力显著增大等问题，尤其适用于荷载余量有限、不宜大幅增重的既有建筑改造场景。

19、3. 保留高延性多缝耗能特性，解决高强材料脆性破坏难题

20、区别于超高强uhpc脆性大、变形能力差、地震下易碎裂脱落的固有缺陷，uhp-ecc同时具备超高强度与高拉应变延性，受力过程呈现多微细裂缝开展模式，无贯通脆性裂缝。加固层可与原混凝土结构及高强钢筋保持良好变形协调，地震作用下不发生剥落、崩裂、脱层，显著提升加固后构件的抗震耗能能力与整体稳定性。同时，多裂缝特性可以使基体在受拉时，让更多截面的钢筋屈服，从而进一步增强抗震耗能能力。

21、4. 基体致密性优异，大幅提升结构耐久性与抗腐蚀能力

22、uhp-ecc基体孔隙率远低于普通混凝土与常规ecc，内部结构致密稳定，可显著减缓氯离子、水汽和其它有害离子的渗透速率，有效延缓内部高强钢筋锈蚀，避免加固体系长期老化、性能退化，大幅提升加固结构的服役寿命与长期耐久安全性，适用于潮湿、沿海、腐蚀环境下的结构加固改造。

23、5. 高强钢筋与uhp-ecc形成优良协同受力体系，性能利用率最大化

24、传统普通混凝土强度低、易压碎，无法充分发挥高强钢筋的高强力学性能；常规ecc强度不足，配筋后承载力提升受限。本发明采用超高强uhp-ecc匹配高强钢筋受力骨架，基体强度可匹配高强钢筋屈服强度水平，避免基体先于钢筋破坏，使高强钢筋的抗拉、抗压性能得到充分利用，形成高强基体+高强配筋的高效协同受力机制，加固效率远高于传统加固体系。

25、6. 双施工工艺兼容，施工适应性极强、工程适用性广

26、本发明技术方案不局限单一施工方式，可根据现场工况灵活选用传统现浇施工工艺或喷射施工工艺：现浇工艺成型整体性好、适用于规整构件；喷射工艺免支模、成型速度快、适配异形构件、狭小空间、梁板底部、复杂节点等施工困难区域。双模式兼容大幅提升了工程适配性，解决了传统增大截面加固支模繁琐、施工受限、工期长的痛点。

27、7. 综合解决现有技术长期无法兼顾的技术矛盾

28、现有各类加固技术均存在固有短板，无法实现性能统一：传统混凝土加固厚重、易裂、耐久性差；常规ecc延性好但强度不足、承载力提升有限；uhpc强度高但脆性大、抗震性能差；各类薄层加固无完整受力钢筋骨架、无法实现大幅提载。本发明同时解决了承载力、自重、延性抗震、耐久抗蚀、施工便利性五大核心矛盾，实现了高强度、轻量化、高延性、高耐久、易施工的一体化综合技术突破，具备现有技术无法实现的预料不到技术效果。

29、本发明通过高强钢筋骨架与超高强高延性uhp-ecc复合增大截面体系，结合现浇与喷射双施工模式，突破了传统增大截面加固强度低、自重大、延性差、耐久性不足、施工受限的技术瓶颈，实现了加固结构高承载力、薄截面、低自重、高抗震、高耐久、强工况适配性的多重技术协同提升，具备突出的实质性特点与显著的技术进步。