某公司办公楼碱骨料反应加固方案

吴书敏， 井军宝

1郑州经贸职业学院(450006） 2河南省纺织建筑设计院有限公司（450007）

0 引言

混凝土碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和拌合水中的碱（Na2O或K2O）与骨料中的活性成分发生的反应，这种化学反应非常缓慢，在混凝土浇筑成型后数年到数十年逐渐发生反应,反应生成物吸水膨胀，引起相当大的内部膨胀应力。混凝土内部沿骨料与水泥石界面发生的体积膨胀不断加剧,使混凝土内部逐渐产生自膨胀应力，造成混凝土从内向外延伸开裂。碱骨料反应往往又会加剧钢筋锈蚀、冻融破坏等。因此碱骨料反应是影响混凝土的耐久性及结构安全性的重要原因之一。

1 工程简况

上海某公司办公楼为装配式框架结构，使用6年后，发现建筑结构的梁柱表面及主筋外侧混凝土存在不同程度的裂缝但未出现松脱现象，主筋也存在轻度的腐蚀。经过检测部门检测，裂缝两侧混凝土不平且裂缝分布均匀，属碱-骨料反应现象,据检测结果该工程安全等级鉴定为Cu级，故应业主要求进行加固。

2 碱骨料反应的发生条件与特征

混凝土碱骨料反应必须具备三个条件:①配制混凝土时由原材料带进混凝土中一定数量的碱,尤其是水泥含碱量愈高，混凝土碱含量越大，碱骨料反应的膨胀量愈大；②有一定数量能与碱反应的活性骨料的存在，在施工时使用碱活性骨料，是导致工程碱骨料反应发生的主要条件;③潮湿的环境，可以提供反应物吸水膨胀所必需的水分。

3 碱骨料反应的预防方法

碱骨料反应条件主要是在混凝土配制时形成的,只有在混凝土配料时采取适当措施,使混凝土工程不具备碱骨料反应条件，才是预防碱骨料反应最切实可行的途径。

1）控制水泥含碱量。水泥作为混凝土的主要材料，其含碱量的大小对混凝土的碱含量影响很大，因此，在选择考察水泥料源时，应首先选择低碱水泥，在低碱水泥的基础上，选择最低碱含量的水泥。

2）控制混凝土中含碱量。在其他指标满足要求的基础上，应选择碱含量最低的水泥、粉煤灰、外加剂，并选择减水性能好的减水剂，在满足设计各项指标的要求下，尽量减少外加剂的掺量。

3）选择非碱骨料。严格按照设计指定的骨料料场考察取样。在选用前，首先取样做骨料的碱活性检验，并尽量使用非碱骨料。

4）掺入活性矿物混合料。掺入某些活性混合料可缓解、抑制混凝土的碱骨料反应。矿物掺合料掺入到混凝土中后可改变混凝土孔隙结构、降低渗透性、有效抑制碱骨料反应的发生、提高混凝土结构的耐久性。

5）隔绝水和湿空气的来源。在混凝土工程可能发生碱骨料反应的部位有效地隔绝水和空气的来源,也可以取得缓和碱骨料反应对工程损害的效果。

4 加固方案设计

根据该办公楼的设计图纸、施工资料和相关检测数据以及混凝土碱骨料反应的形成原因，决定采用碳纤维布加固。设计依据:CECS 25—90《混凝土结构加固技术规范》。对部分腐蚀的钢筋采取除锈、阻锈处理后，再在梁柱外侧环包碳纤维布，一方面对梁柱起到补强加固的目的，另一方面隔断混凝土与水、湿空气的接触，进而起到阻止碱骨料反应继续发生的目的。

5 加固施工工艺

5.1 工艺流程

施工准备→钢筋除锈、阻锈处理→混凝土表面处理→底胶配制并涂刷→找平胶配制并修复不平整处→粘贴胶配制并涂刷→粘贴纤维布→表面防护。

5.2 施工方案

1）基底处理。2）混凝土表层出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大的面积的劣质层在凿除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。3）对裂缝进行封闭处理。4）用混凝土角磨机、砂纸等工具去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥20 mm）。5）用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。6）涂底胶。施工现场严禁出现明火，注意通风；混凝土表面凹陷部位及模板接头出现高度差的部位要用整平材料填平,尽量减少高度差，使混凝土表面平滑，以利于粘贴碳纤维布；转角的处理也应用整平材料将其修补为光滑的圆弧，半径不小于20 mm。7）粘贴碳纤维布。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；调配、搅拌粘贴树脂，然后均匀涂抹于所要粘贴的部位，在混凝土搭接、拐角等部位要多涂抹一些；粘贴碳纤维布，在确定所贴部位无误后剥去离型纸,用特制的滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使粘贴树脂充分浸透碳纤维布；多层粘贴应重复上述步骤,待纤维表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴；在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹一层粘贴树脂。

5.3 施工安全和注意事项

1）碳纤维为导电材料，施工时碳纤维应远离电气设备和电源，或采取可靠的防护措施。2）施工过程中避免碳纤维弯折。3）碳纤维配套树脂应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。4）树脂的配置和使用场所应保持通风良好。5）现场施工人员应采取相应的劳动保护措施。

5.4 施工质量检验与验收

1）施工之前应确认碳纤维和配套树脂类粘贴材料的产品合格证、产品质量出厂检验报告，满足设计要求。2）严格按照施工程序进行施工，如不满足有关规定应立即采取补救措施或返工。3）碳纤维实际粘贴面积不应小于设计面积，位置偏差不应大于10 mm。4）碳纤维与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法进行检查,总有效粘贴面积不应低于95%，当碳纤维板、布的空鼓面积不大于10 000 mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补,当碳纤维布的空鼓面积大于10 000 mm2时，宜将空鼓部位的碳纤维切除,重新搭接贴上等量的碳纤维,搭接长度不应小于100 mm。

[1]张冰华,赵更歧,曹力.混凝土碱骨料反应的机理及预防措施[J].山西建筑,2004,30(17)：100～101.

[2]邓志刚.混凝土工程碱骨料反应的预防方法浅析[J].山西建筑,2008,34(7)：189～190.

[3]冯磊,樊镇,李晓军.发生碱-骨料反应的混凝土构件加固方案[J].建材技术与应用,2006,6：39～41.

[4]CECS 25-90,混凝土结构加固技术规范[S].