某框架結構建筑混凝土強度不足處理措施分析

顏禧仕

（南昌經濟技術開發區城建事務中心）

0 引言

房屋建筑工程在主體結構施工階段，參建單位會對混凝土強度進行回彈、取芯等檢測。實體檢測是檢驗混凝土強度是否滿足設計要求的通行做法。混凝土檢測強度不足的現象時有發生。設計單位進行結構復核，若復核能滿足結構安全和使用功能，則不進行處理；若復核不能滿足結構安全和使用功能，則需要進行加固處理。本文通過案例，對混凝土強度不足處理方式進行了分析，并提出了工作建議。

1 工程概況

某鋼筋混凝土框架結構建筑，地下1 層，地上6 層，建筑面積18909.17m2，建筑高度23.05m，其中，4 層以下部分結構連為一體，4～6 層由兩個塔樓組成。該工程結構采用的設計基準期為50年，設計使用年限為50年，結構耐久性年限為50 年，抗震設防烈度為6 度，建筑抗震設防分類為丙類，結構單體設計建筑結構安全等級為二級。

2 混凝土強度檢測

2.1第一次檢測

該工程4～6層結構混凝土設計強度為C35，施工單位在日常檢查中發現，4～6 層結構混凝土齡期達9 個月，遠超28 天，但是多處混凝土強度仍不滿足設計要求。施工單位委托第三方檢測單位（下稱甲檢測單位）對4～6 層混凝土強度進行檢測。甲檢測單位通過回彈法對5 層梁至屋面梁共401 個構件進行檢測，檢測報告顯示現齡期混凝土強度推定值最低值20.4MPa，最高值50.4MPa，絕大部分小于設計強度值；通過回彈法對5 層板至屋面板共108 個構件進行檢測，檢測報告顯示現齡期混凝土強度推定值最低值21.9MPa，最高值40.4MPa，絕大部分小于設計強度值；通過回彈-鉆芯修正法對4層柱至6 層柱共168 個構件進行檢測，檢測報告顯示修正后現齡期混凝土強度推定值最低值10.3MPa，最高值34.14MPa，均小于設計強度值；通過鉆芯法對4層柱至6層柱共30 個構件進行檢測，檢測報告顯示抗壓強度最低值17.3MPa，最高值41.2MPa，絕大部分小于設計強度值。

2.2第二次檢測

考慮到第一次檢測非建設單位委托，只作為施工單位內部質量控制資料，其檢測報告不作為工程質量評價的依據，建設單位又委托一家第三方檢測單位（下稱乙檢測單位）對4～6 層混凝土強度進行檢測。乙檢測單位通過回彈法、鉆芯法對混凝土強度進行檢測，經現場回彈發現，4～6 層梁板柱構件混凝土表面混凝土強度與設計值差距太大，建議梁板柱構件混凝土強度代表值以芯樣強度作為該構件的混凝土強度代表值。

乙檢測單位對該工程4 層柱、5 層柱、6 層柱分別鉆芯抽檢有效構件42、49、51個，檢測結果見表1。所有柱都按單個構件評定。從表1可見，4～6層柱混凝土強度平均值均大于35MPa，但是分別有5、8、3個不合格芯樣。

表1 柱鉆芯取樣檢測結果

乙檢測單位對該工程5層梁、6層梁、屋面梁分別鉆芯抽檢有效構件20、18、20 個，檢測結果見表2。從表2可見，5 層梁板、6 層梁板、屋面梁板混凝土強度推定值都不滿足設計值35MPa。

表2 梁板鉆芯取樣檢測結果

3 原因分析

商品混凝土強度不滿足設計要求，主要原因有混凝土原材料不符、混凝土配合比不符、現場施工管理不符、現場養護不符等。找出原因，總結經驗，有助于指導以后的工作。

工作人員嘗試對商品混凝土原材料、配合比進行溯源。商品混凝土供貨單位委托第三方檢測單位（下稱丙檢測單位）對商品混凝土原材料分別進行了檢測，其中通用硅酸鹽水泥所檢項目符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的要求，普通混凝土用砂所檢項目符合JGJ52-2006 標準的要求，普通混凝土用粉煤灰所檢項目符合標準GB/t1596-2017 中F 類II 級粉煤灰的技術要求，普通混凝土用外加劑所檢項目符合標準GB8076-2008 的技術要求。丙檢測單位對商品混凝土配合比進行了檢測，檢測報告表明設計強度為C35，7d 抗壓強度為C35.5，28d 抗壓強度為C44.8。商品混凝土供貨單位對4～6 層商品混凝土進行了開盤鑒定，供應的商品混凝土符合設計要求，并提供了相應的出廠合格證。施工、監理單位對進場混凝土進行了坍落度檢測，均在規范許可范圍內。混凝土原材料、配合比溯源未排查出具體原因。

初步分析，造成混凝土構件強度不滿足設計要求的原因是現場施工管理不符、現場養護不符。施工管理不符，包括施工過程中隨意加水、振搗過程存在過振與漏振等。施工過程中隨意加水，導致水膠比加大，直接造成混凝土強度下降。混凝土振搗過程中，過振會造成混凝土分層離析，漏振會造成混凝土不密實，這兩種情形都會導致混凝土質量不均勻，對混凝土強度有一定影響。養護不到位對混凝土表面強度、內部強度也有一定有影響。

4 加固方案

常見的建筑結構加固方法有粘鋼加固法、改變結構傳力法、粘貼纖維結構復合材料法、預應力加固法、加大截面加固法、置換混凝土加固法、水泥復合砂漿鋼筋網加固法、外包型鋼加固法、后錨固連接法等。第三方單位根據檢測報告，對該工程4～6 層出具了加固方案，并征得設計、施工、建設、監理單位同意。加固方案主要采用外包型鋼加固技術，其技術要點如下：外粘型鋼加固梁、柱時，應將原構件截面的棱角打磨成圓角，其半徑r＞7mm；外粘型鋼的注膠應在型鋼構架焊接完成后進行，膠縫厚度宜控制在3～5mm；型鋼表面（包括混凝土表面）應抹厚度不小于25mm 的M15 水泥砂漿（應加鋼絲網防裂）作保護層，當無法作業時也可采用其它具有防腐蝕和防火性能的飾面材料加以保護。責任單位嚴格按圖紙、方案組織加固施工，施工單位落實三檢制度，監理、建設單位嚴格監督管理，設計單位密切配合，加固施工在參建單位的通力合作下有序開展，確保工程質量合格。

5 設計復核及建議

5.1設計復核

設計單位結合乙檢測單位檢測報告，進行了結構受力復核。結構復核過程中，每個柱構件混凝土強度取芯樣抗壓強度試驗值，每層梁板混凝土強度取該層梁板整體強度推定值。乙檢測單位提供的檢測報告顯示，4～6層構件表面混凝土強度較低，碳化深度普遍大于6mm。結構復核過程中，以受軸力為主的柱構件尺寸和保護層厚度均扣除10mm考慮，梁板等以受彎為主的構件按原設計截面尺寸。

經過復核，外包型鋼加固處理后，混凝土構件承載力基本滿足設計要求（按不超過構件承載力的105%考慮），個別構件需進行加固。五層梁Lg11和六層梁Lg13的梁端剪力設計值為185kN，梁抗剪承載力不足，需對梁端斜截面進行抗剪加固。

5.2處理建議

設計單位復核后，提出以下處理建議：

⑴斜截面抗剪承載力不足的梁可采用粘鋼或粘碳纖維布的方式進行加固。以粘鋼加固為例，可采用150mm*3mm的Q235U型箍進行加固，鋼板間距300mm。相關材料和構造做法應符合結構設計總說明、《混凝土結構加固設計規范》(GB50367-2013)及有關圖集的要求。

⑵構件表層混凝土強度不足，實際的混凝土保護層厚度低于設計值。建議采取提高混凝土耐久性的措施，如果構件表面直接暴露于環境，需采用粉刷或防碳化涂料進行表面處理。

⑶非主體結構的預埋件、錨固件應按實際混凝土強度進行重新驗算，如不滿足應重新埋置。

6 結語

監理單位組織施工、設計、建設、監理單位對建筑結構加固工程進行了驗收，驗收組形成了合格的綜合驗收結論。對結構混凝土強度不滿足設計值的處理，提出以下工作建議：

⑴項目參建單位應在商品混凝土采購、進場、試驗檢測、澆筑、養護等環節嚴格按照規范要求進行質量管控，避免混凝土強度不足情況，確保混凝土質量。

⑵參建單位相關工作人員，在發現結構混凝土強度不滿足設計時，要第一時間通知相關責任單位，集項目團隊之力進行處理。

⑶加固應嚴格按圖紙、方案組織施工。加固施工前，應對原結構進行卸載。加固過程中，如有異常情況（裂縫、撓度過大等），應及時與設計人員聯系處理。

⑷外包型鋼加固技術，是處理結構混凝土強度不滿足設計要求問題的一種有效結構加固方式。

⑸責任單位應嚴格按照《建設工程文件歸檔規范》GB/T50328-2014（2019 年版）要求，做好加固工程檔案資料，做到事后可追溯，形成閉環管理。