某框架结构建筑混凝土强度不足处理措施分析

颜禧仕

（南昌经济技术开发区城建事务中心）

0 引言

房屋建筑工程在主体结构施工阶段，参建单位会对混凝土强度进行回弹、取芯等检测。实体检测是检验混凝土强度是否满足设计要求的通行做法。混凝土检测强度不足的现象时有发生。设计单位进行结构复核，若复核能满足结构安全和使用功能，则不进行处理；若复核不能满足结构安全和使用功能，则需要进行加固处理。本文通过案例，对混凝土强度不足处理方式进行了分析，并提出了工作建议。

1 工程概况

某钢筋混凝土框架结构建筑，地下1 层，地上6 层，建筑面积18909.17m2，建筑高度23.05m，其中，4 层以下部分结构连为一体，4～6 层由两个塔楼组成。该工程结构采用的设计基准期为50年，设计使用年限为50年，结构耐久性年限为50 年，抗震设防烈度为6 度，建筑抗震设防分类为丙类，结构单体设计建筑结构安全等级为二级。

2 混凝土强度检测

2.1第一次检测

该工程4～6层结构混凝土设计强度为C35，施工单位在日常检查中发现，4～6 层结构混凝土龄期达9 个月，远超28 天，但是多处混凝土强度仍不满足设计要求。施工单位委托第三方检测单位（下称甲检测单位）对4～6 层混凝土强度进行检测。甲检测单位通过回弹法对5 层梁至屋面梁共401 个构件进行检测，检测报告显示现龄期混凝土强度推定值最低值20.4MPa，最高值50.4MPa，绝大部分小于设计强度值；通过回弹法对5 层板至屋面板共108 个构件进行检测，检测报告显示现龄期混凝土强度推定值最低值21.9MPa，最高值40.4MPa，绝大部分小于设计强度值；通过回弹-钻芯修正法对4层柱至6 层柱共168 个构件进行检测，检测报告显示修正后现龄期混凝土强度推定值最低值10.3MPa，最高值34.14MPa，均小于设计强度值；通过钻芯法对4层柱至6层柱共30 个构件进行检测，检测报告显示抗压强度最低值17.3MPa，最高值41.2MPa，绝大部分小于设计强度值。

2.2第二次检测

考虑到第一次检测非建设单位委托，只作为施工单位内部质量控制资料，其检测报告不作为工程质量评价的依据，建设单位又委托一家第三方检测单位（下称乙检测单位）对4～6 层混凝土强度进行检测。乙检测单位通过回弹法、钻芯法对混凝土强度进行检测，经现场回弹发现，4～6 层梁板柱构件混凝土表面混凝土强度与设计值差距太大，建议梁板柱构件混凝土强度代表值以芯样强度作为该构件的混凝土强度代表值。

乙检测单位对该工程4 层柱、5 层柱、6 层柱分别钻芯抽检有效构件42、49、51个，检测结果见表1。所有柱都按单个构件评定。从表1可见，4～6层柱混凝土强度平均值均大于35MPa，但是分别有5、8、3个不合格芯样。

表1 柱钻芯取样检测结果

乙检测单位对该工程5层梁、6层梁、屋面梁分别钻芯抽检有效构件20、18、20 个，检测结果见表2。从表2可见，5 层梁板、6 层梁板、屋面梁板混凝土强度推定值都不满足设计值35MPa。

表2 梁板钻芯取样检测结果

3 原因分析

商品混凝土强度不满足设计要求，主要原因有混凝土原材料不符、混凝土配合比不符、现场施工管理不符、现场养护不符等。找出原因，总结经验，有助于指导以后的工作。

工作人员尝试对商品混凝土原材料、配合比进行溯源。商品混凝土供货单位委托第三方检测单位（下称丙检测单位）对商品混凝土原材料分别进行了检测，其中通用硅酸盐水泥所检项目符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的要求，普通混凝土用砂所检项目符合JGJ52-2006 标准的要求，普通混凝土用粉煤灰所检项目符合标准GB/t1596-2017 中F 类II 级粉煤灰的技术要求，普通混凝土用外加剂所检项目符合标准GB8076-2008 的技术要求。丙检测单位对商品混凝土配合比进行了检测，检测报告表明设计强度为C35，7d 抗压强度为C35.5，28d 抗压强度为C44.8。商品混凝土供货单位对4～6 层商品混凝土进行了开盘鉴定，供应的商品混凝土符合设计要求，并提供了相应的出厂合格证。施工、监理单位对进场混凝土进行了坍落度检测，均在规范许可范围内。混凝土原材料、配合比溯源未排查出具体原因。

初步分析，造成混凝土构件强度不满足设计要求的原因是现场施工管理不符、现场养护不符。施工管理不符，包括施工过程中随意加水、振捣过程存在过振与漏振等。施工过程中随意加水，导致水胶比加大，直接造成混凝土强度下降。混凝土振捣过程中，过振会造成混凝土分层离析，漏振会造成混凝土不密实，这两种情形都会导致混凝土质量不均匀，对混凝土强度有一定影响。养护不到位对混凝土表面强度、内部强度也有一定有影响。

4 加固方案

常见的建筑结构加固方法有粘钢加固法、改变结构传力法、粘贴纤维结构复合材料法、预应力加固法、加大截面加固法、置换混凝土加固法、水泥复合砂浆钢筋网加固法、外包型钢加固法、后锚固连接法等。第三方单位根据检测报告，对该工程4～6 层出具了加固方案，并征得设计、施工、建设、监理单位同意。加固方案主要采用外包型钢加固技术，其技术要点如下：外粘型钢加固梁、柱时，应将原构件截面的棱角打磨成圆角，其半径r＞7mm；外粘型钢的注胶应在型钢构架焊接完成后进行，胶缝厚度宜控制在3～5mm；型钢表面（包括混凝土表面）应抹厚度不小于25mm 的M15 水泥砂浆（应加钢丝网防裂）作保护层，当无法作业时也可采用其它具有防腐蚀和防火性能的饰面材料加以保护。责任单位严格按图纸、方案组织加固施工，施工单位落实三检制度，监理、建设单位严格监督管理，设计单位密切配合，加固施工在参建单位的通力合作下有序开展，确保工程质量合格。

5 设计复核及建议

5.1设计复核

设计单位结合乙检测单位检测报告，进行了结构受力复核。结构复核过程中，每个柱构件混凝土强度取芯样抗压强度试验值，每层梁板混凝土强度取该层梁板整体强度推定值。乙检测单位提供的检测报告显示，4～6层构件表面混凝土强度较低，碳化深度普遍大于6mm。结构复核过程中，以受轴力为主的柱构件尺寸和保护层厚度均扣除10mm考虑，梁板等以受弯为主的构件按原设计截面尺寸。

经过复核，外包型钢加固处理后，混凝土构件承载力基本满足设计要求（按不超过构件承载力的105%考虑），个别构件需进行加固。五层梁Lg11和六层梁Lg13的梁端剪力设计值为185kN，梁抗剪承载力不足，需对梁端斜截面进行抗剪加固。

5.2处理建议

设计单位复核后，提出以下处理建议：

⑴斜截面抗剪承载力不足的梁可采用粘钢或粘碳纤维布的方式进行加固。以粘钢加固为例，可采用150mm*3mm的Q235U型箍进行加固，钢板间距300mm。相关材料和构造做法应符合结构设计总说明、《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)及有关图集的要求。

⑵构件表层混凝土强度不足，实际的混凝土保护层厚度低于设计值。建议采取提高混凝土耐久性的措施，如果构件表面直接暴露于环境，需采用粉刷或防碳化涂料进行表面处理。

⑶非主体结构的预埋件、锚固件应按实际混凝土强度进行重新验算，如不满足应重新埋置。

6 结语

监理单位组织施工、设计、建设、监理单位对建筑结构加固工程进行了验收，验收组形成了合格的综合验收结论。对结构混凝土强度不满足设计值的处理，提出以下工作建议：

⑴项目参建单位应在商品混凝土采购、进场、试验检测、浇筑、养护等环节严格按照规范要求进行质量管控，避免混凝土强度不足情况，确保混凝土质量。

⑵参建单位相关工作人员，在发现结构混凝土强度不满足设计时，要第一时间通知相关责任单位，集项目团队之力进行处理。

⑶加固应严格按图纸、方案组织施工。加固施工前，应对原结构进行卸载。加固过程中，如有异常情况（裂缝、挠度过大等），应及时与设计人员联系处理。

⑷外包型钢加固技术，是处理结构混凝土强度不满足设计要求问题的一种有效结构加固方式。

⑸责任单位应严格按照《建设工程文件归档规范》GB/T50328-2014（2019 年版）要求，做好加固工程档案资料，做到事后可追溯，形成闭环管理。