鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)課件

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)元件修復(fù)工法結(jié)構(gòu)元件補(bǔ)強(qiáng)工法結(jié)構(gòu)系統(tǒng)改善補(bǔ)強(qiáng)工法修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)材料 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料依用途可分為： 填補(bǔ)用材料、黏結(jié)用材料與受力用材料三種類型，其功用與種類如下： 填補(bǔ)用材料： 目的：填補(bǔ)用材料主要是用於填充既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體之裂縫 或修補(bǔ)缺損斷面。 材料種類：填補(bǔ)用之修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料主要有裂縫灌注用之環(huán)氧樹脂 ，以及混凝土斷面缺損時(shí)之修補(bǔ)材料，包括防銹材料、表面處理 材料，及混凝土(含水泥砂漿)或樹脂砂漿等填補(bǔ)材料。 黏結(jié)用材料： 目的：黏結(jié)用材料主要是用於固定與黏結(jié)外加補(bǔ)強(qiáng)受力材料於既 有結(jié)構(gòu)體上，以使結(jié)構(gòu)體之受力能有效傳遞，達(dá)到修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)功

2、能 。 材料種類：黏結(jié)用之修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料主要有黏結(jié)補(bǔ)強(qiáng)貼片用的環(huán)氧 樹脂接著劑，以及用於續(xù)接補(bǔ)強(qiáng)鋼材之錨栓和其結(jié)合材料。 受力用材料： 目的：受力用材料是指新外加之結(jié)構(gòu)材料，用於承受或分擔(dān)原鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)所需承擔(dān)或因補(bǔ)強(qiáng)所增加之力量，以達(dá)到結(jié)構(gòu)修復(fù) 補(bǔ)強(qiáng)目的。 材料種類：受力用之修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)材料包括一般鋼筋混凝土新建工程 所常用的材料，例如鋼筋、鋼料、預(yù)力鋼腱及混凝土等，另外尚 有纖維複合材料(FRP)、隔減震設(shè)備等結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)元件修復(fù)工法鋼筋混凝土建築物之結(jié)構(gòu)元件受損，概分為混凝土裂縫寬度小於0.3mm 。混凝土局部裂縫寬度大於0.3mm之結(jié)構(gòu)性裂縫。混凝土局部鬆動?；炷羾?yán)重開裂剝落。 鋼筋

3、混凝土結(jié)構(gòu)元件若產(chǎn)生前述之受損現(xiàn)象，只要鋼筋與混凝土尚具有 整體性（黏結(jié)握裹尚稱完好），則均可以合宜之工法材料，將其修復(fù) ，亦即可藉由修復(fù)工法維持結(jié)構(gòu)元件之既有強(qiáng)度。 裂縫寬度小於0.3mm 以水泥膏或環(huán)氧樹脂膏或彈性披土填補(bǔ)，亦可先開V 形槽，再以水 泥砂漿填補(bǔ)。 適用範(fàn)圍：鋼筋混凝土梁、柱、版、牆等結(jié)構(gòu)元件，發(fā)生寬度在 0.3mm以下之微裂縫。 特性說明：一般而言，寬度0.3mm以下非結(jié)構(gòu)性裂縫，填補(bǔ)後可 有效防止水氣侵入。 施工步驟：詳圖2-1。 圖21 裂縫寬度大於0.3mm 以環(huán)氧樹脂灌注裂縫工法 適用範(fàn)圍：鋼筋混凝土梁、柱、版、牆等結(jié)構(gòu)元件，發(fā)生寬度在 0.3mm以上之結(jié)構(gòu)性裂縫。

4、 特性說明：一般而言，環(huán)氧樹脂之力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)高於混凝土，且環(huán) 氧樹脂可與混凝土充分黏結(jié)，故以壓力注入環(huán)氧樹脂後之裂縫可 完全密合，而達(dá)修復(fù)及防止水氣滲入的目的。若再有外力造成混 凝土開裂，則因環(huán)氧樹脂黏結(jié)強(qiáng)度高於鄰近混凝土，如再開裂其 位置應(yīng)不會在已灌注環(huán)氧樹脂之裂縫位置。 施工步驟：詳圖2-2。 局部鬆動混凝土修復(fù)工法 環(huán)氧樹脂砂漿修復(fù)工法 適用範(fàn)圍：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)元件中局部混凝土嚴(yán)重開裂或鬆動。 特性說明：環(huán)氧樹脂砂漿一般為乾式施工，當(dāng)嚴(yán)重開裂或鬆動部 分敲除至堅(jiān)實(shí)面並清理乾淨(jìng)後，用環(huán)氧樹脂砂漿應(yīng)可有效修復(fù)結(jié) 構(gòu)元件之現(xiàn)有強(qiáng)度。 施工步驟：詳圖2-3。 圖22 圖23 水泥砂漿修復(fù)工法 適用

5、範(fàn)圍：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)元件中局部混凝嚴(yán)重開裂或鬆動。 特性說明：將嚴(yán)重開裂或鬆動部分敲除至堅(jiān)實(shí)面並清理乾淨(jìng)後， 用高於原結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度之無收縮或高黏著性水泥砂漿填補(bǔ)修復(fù)結(jié) 構(gòu)元件。 施工步驟：詳圖2-4。 圖24 混凝土嚴(yán)重開裂剝落 局部構(gòu)件敲除重作工法 適用範(fàn)圍：鋼筋混凝土元件嚴(yán)重開裂或鬆動部分所佔(zhàn)比例過大， 無法以填補(bǔ)材料填補(bǔ)時(shí)。 特性說明：當(dāng)鬆動或嚴(yán)重開裂混凝土之體積過大時(shí)，使用環(huán)氧樹 脂砂漿不經(jīng)濟(jì)，故可將舊有混凝土鬆動或嚴(yán)重?fù)p害部位完全敲除 後，表面清洗乾淨(jìng)並組模後，依新舊混凝土接合面之施工方式修 復(fù)嚴(yán)重受損之結(jié)構(gòu)元件。 施工步驟：詳圖2-5。 圖2-5 結(jié)構(gòu)元件補(bǔ)強(qiáng)工法 梁元件補(bǔ)強(qiáng)工法

6、梁加設(shè)外箍筋補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力補(bǔ)強(qiáng)） 適用狀況：鋼筋混凝土梁剪力強(qiáng)度不足的原因，最常見的為混凝 土強(qiáng)度不足，剪力箍筋量不足及載重增加而造成梁剪力強(qiáng)度不足 。 施工法：RC梁之加設(shè)箍筋補(bǔ)強(qiáng)方式，可先敲除保護(hù)層或不敲除保 護(hù)層僅作粗糙處理，再外加箍筋（須敲除粉刷層）等兩種方式施 作。施工時(shí)先鑽孔穿透梁邊樓版，再將箍筋由鑽孔穿過樓版錨定 。(詳圖3-1) 梁側(cè)加鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力或正彎矩補(bǔ)強(qiáng)） 適用狀況：鋼筋混凝土梁剪力強(qiáng)度或正彎矩不足時(shí)，可以U型鋼板包覆於鋼筋混凝土梁上，以提升鋼筋混凝土梁之剪力及彎矩強(qiáng)度。一般使用加設(shè)箍筋方式須灌置新混凝土，因而會增加重量及減少樓層淨(jìng)高。U型鋼板則不需灌置新混凝土，對

7、樓層高度較為不足的建築物，U型鋼板較加設(shè)箍筋方式更具合宜性。 特性說明：以U型鋼板包覆鋼筋混凝土梁之補(bǔ)強(qiáng)方式，基本上係 利用環(huán)氧樹脂將鋼板與鋼筋混凝土梁黏結(jié)成一體，以期U型鋼板 能發(fā)揮如箍筋之抗剪及抗正彎矩效果。 施工法：先將原鋼筋混凝土梁之粉刷層敲除乾淨(jìng)後，以環(huán)氧樹脂 砂漿補(bǔ)平，裝設(shè)完成後之U型鋼板以化學(xué)螺栓固定，再將U型鋼板 與鋼筋混凝土梁間之空隙以環(huán)氧樹脂灌滿，最後在U型鋼板表面 作防銹處理。(詳圖3-2)梁中央底部鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法（正彎矩補(bǔ)強(qiáng)）適用時(shí)機(jī)：鋼筋混凝土梁柱構(gòu)架之梁中央主要承受垂載重所產(chǎn)生的正彎矩（底部受拉），當(dāng)原鋼筋混凝土梁正彎矩強(qiáng)度不足抵抗外力所造成之梁中央正彎矩時(shí)，則在梁底

8、部加鋼板，並以環(huán)氧樹脂黏貼於鋼筋混凝土梁上，以增加原鋼筋混凝土梁之正彎矩強(qiáng)度。 施工法：首先將鋼筋混凝土梁底粉刷層敲除乾淨(jìng)後以環(huán)氧樹脂砂漿補(bǔ)平，再將鋼板假安裝於梁底欲補(bǔ)強(qiáng)位置（必要時(shí)可以錨栓做固定），塗抹封塞劑以防灌注環(huán)氧樹脂時(shí)滲漏。待封塞劑硬化後再以壓力將環(huán)氧樹脂灌入埴滿空隙，最後再於鋼板之外側(cè)作防銹處理即可。(同前圖) 梁兩端頂部鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法（負(fù)彎矩補(bǔ)強(qiáng)） 適用時(shí)機(jī)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在外力之作用下造成鋼筋混凝土梁兩 端之負(fù)彎矩強(qiáng)度（頂部受拉不足）時(shí)，可在梁兩端頂部以鋼板黏 貼之補(bǔ)強(qiáng)方式提高鋼筋混凝土梁兩端之負(fù)彎矩強(qiáng)度，以符合安全 需求。 特性說明：一般而言，鋼筋混凝土建築物之梁柱構(gòu)架系統(tǒng)，其

9、梁 端因有柱的存在，補(bǔ)強(qiáng)鋼板無法延伸至柱內(nèi)部，無法作有效的錨 定。依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)力量傳遞觀念，利用逐漸擴(kuò)展鋼板的方式，將 補(bǔ)強(qiáng)鋼板在梁柱接合區(qū)前一段距離擴(kuò)大其寬度然後延伸至柱兩側(cè) 大梁加以錨定，應(yīng)可達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)負(fù)彎矩的效果。 施工法：先將欲補(bǔ)強(qiáng)位置之鋼筋混凝土梁頂面及樓版面的粉刷層 敲除，再以環(huán)氧樹脂砂漿粉平，然後將預(yù)先裁切好之鋼板假安裝 於鋼筋混凝土梁上（必要時(shí)可以錨栓先行固定），並確實(shí)注意鋼 板與混凝土間之空隙須小於3mm，若在不連續(xù)端作負(fù)彎矩補(bǔ)強(qiáng)則 應(yīng)先行鑽孔以埋設(shè)錨定螺栓。鋼板假固定完成後，先在鋼板四周 塗抹封塞劑，待封塞劑硬化後即可在鋼板與混凝土間空隙灌注環(huán) 氧樹脂至確實(shí)填滿為止。最後再對

10、鋼板外表做適當(dāng)防銹處理即可 。(詳圖3-3) 梁中央底部碳纖維補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力與正彎矩補(bǔ)強(qiáng)）適用時(shí)機(jī)：與梁中央底部鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法相同，惟以碳纖維替代鋼板。特性說明：纖維補(bǔ)強(qiáng)可以鋼筋混凝土梁撓曲理論，視碳纖維為外加鋼筋加以計(jì)算。另碳纖維複合材料質(zhì)輕且強(qiáng)度高的特性，在正彎矩補(bǔ)強(qiáng)工法中其效果較鋼板為佳。施工法：碳纖維的補(bǔ)強(qiáng)施工，基本上可分為事前整修及複合材料黏貼等兩部分。 一、事前整修部份： 1.敲除混凝土表面粉刷層及鬆脫部分。 2.以樹脂砂漿將混凝土表面補(bǔ)平。 3.以砂輪機(jī)將表面磨平。 4.若補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件有折角須作圓滑去角處理。二、黏貼碳纖維： 1.以丙酮清洗已處理過之混凝土表面。 2.塗刷底膠（底劑）。

11、 3.依設(shè)計(jì)方向鋪設(shè)纖維布。 4.重復(fù)2.至3.步驟至符合設(shè)計(jì)層數(shù)及方向。(詳圖3-4) 梁擴(kuò)大斷面補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力與彎矩補(bǔ)強(qiáng)） 適用時(shí)機(jī)：鋼筋混凝土梁撓曲或剪力強(qiáng)度不足，若無梁加深及加寬的使用空間限制，可在鋼筋混凝土梁外加主筋與箍筋，再以混凝土或砂漿將原梁斷面放大。 特性說明：一般而言，在原鋼筋混凝土梁、柱之外側(cè)加設(shè)鋼筋再以混凝土或砂漿包覆，可使原鋼筋混凝土梁有效提升其斷面面積及強(qiáng)度，惟須注意新舊混凝土接合面之施工處理及外加的鋼筋應(yīng)設(shè)置有效的錨定措施，以便發(fā)揮鋼筋應(yīng)力，提升梁之強(qiáng)度。施工法：原鋼筋混凝土梁擴(kuò)大斷面的施工流程，除必要之鑽孔及敲除粉刷層外，與新做鋼筋混凝土工程相同。其步驟為：1.敲

12、除粉刷層及鬆動部分保護(hù)層，並須有6mm以上之粗糙度。2.依需要位置鑽孔並配置鋼筋。3.以水泥漿濕潤表面。4.封模。5.灌注砂漿或混凝土。6.養(yǎng)護(hù)。(詳圖3-5) 柱元件補(bǔ)強(qiáng)工法柱加設(shè)箍筋補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力與圍束補(bǔ)強(qiáng)）適用時(shí)機(jī)：當(dāng)鋼筋混凝土柱剪力強(qiáng)度不足或圍束不足時(shí)，可以可採柱加設(shè)箍筋方式補(bǔ)強(qiáng)。特性說明：鋼筋混凝土柱加設(shè)箍筋方式可有效提升柱之韌性，進(jìn)而提升整體結(jié)構(gòu)物之耐震能力。通常加設(shè)箍筋時(shí)無法配合加設(shè)貫穿上下樓之主筋，故柱頂及柱底之撓曲強(qiáng)度不會提升加設(shè)箍筋，只會增加柱之韌性及剪力強(qiáng)度而不會增加柱之撓曲強(qiáng)度。對總體結(jié)構(gòu)物有極佳的耐震補(bǔ)強(qiáng)效果。施工法：1.敲除原鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動混凝土。

13、2.綁紮箍筋及固定用之縱向筋。 3.封模（預(yù)留適當(dāng)喇叭形灌漿口）。 4.澆置混凝土。 5.修飾柱混凝土表面。(詳圖3-6) 柱帶狀鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力與圍束補(bǔ)強(qiáng)）適用時(shí)機(jī)：同上節(jié)柱加設(shè)箍筋補(bǔ)強(qiáng)工法。特性說明：鋼筋混凝土柱以帶狀鋼板圍束補(bǔ)強(qiáng)，可有效提升柱之剪力及韌性，且不會增加太多之柱斷面積，在空間利用上較為經(jīng)濟(jì)。施工法： 1.敲除鋼筋混凝土柱表面粉刷層，並以樹脂砂漿整平表面。 2.安裝組立帶狀鋼板於原混凝土柱面。 3.封塞鋼板空隙並灌注環(huán)氧樹脂無收縮水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿。 4.鋼板表面防銹塗裝處理。(詳圖3-7)柱圍封鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法(剪力與圍束補(bǔ)強(qiáng)) 適用時(shí)機(jī)：同上節(jié)鋼筋混凝土柱加設(shè)箍筋補(bǔ)強(qiáng)工法

14、。特性說明：鋼筋混凝土柱圍封鋼板補(bǔ)強(qiáng)工法除可提升柱之剪力強(qiáng)度外，亦能有效增加柱之圍束效果應(yīng)，提升柱的韌性，進(jìn)而增加整體結(jié)構(gòu)物的耐震強(qiáng)度。施工法： 1.敲除鋼筋混凝土柱粉刷層及鬆動混凝土。 2.安裝組立圍封鋼板。 3.施作封邊劑。 4.鋼板與混凝土介面灌注環(huán)氧樹脂無收縮水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂 漿。 5.鋼板表面防銹處理。(詳圖3-8)柱圍封碳纖維補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力與圍束補(bǔ)強(qiáng)）適用時(shí)機(jī)：同上節(jié)鋼筋混凝土柱加設(shè)箍筋補(bǔ)強(qiáng)工法。特性說明：柱圍封碳纖維補(bǔ)強(qiáng)工法，其所增加的柱尺寸最少，最不影響使用空間。碳纖維的圍束效果甚受肯定，屬較佳的柱圍束補(bǔ)強(qiáng)工法。施工法：同前節(jié)碳纖維施工法。(詳圖3-9) 柱擴(kuò)大斷面主筋貫穿

15、直通樓版補(bǔ)強(qiáng)工法（軸力、彎矩與剪力補(bǔ)強(qiáng)工法）適用時(shí)機(jī)：當(dāng)鋼筋混凝土柱斷面之強(qiáng)度不足，而欲提升其軸力及彎矩強(qiáng)度時(shí)，將補(bǔ)強(qiáng)之柱主筋貫穿上下樓層，可使柱之軸力、彎矩及剪力強(qiáng)度全面提高。特性說明：一般而言，鋼筋混凝土柱之尺度通常大於尺度，故欲擴(kuò)大柱斷面將主筋貫穿直通上下樓層，只需將樓版打洞讓主筋穿過透即可達(dá)成主筋連續(xù)的條件。擴(kuò)大鋼筋混凝土柱斷面時(shí)，均須加設(shè)柱箍筋，故柱剪力及圍束強(qiáng)度亦可同時(shí)提升。施工法：1.敲除鋼筋混凝土柱粉刷層及鬆動混凝土。 2.鋼筋混凝土柱上層及柱下層局部樓板樓版鑽孔或打除，以供垂 直主筋貫穿上下樓層。 3.綁紮補(bǔ)強(qiáng)主筋及箍筋。 4.封模澆灌混凝土。 5.拆模養(yǎng)護(hù)。(詳圖3-10) RC牆補(bǔ)強(qiáng)工法 現(xiàn)有RC牆加厚補(bǔ)強(qiáng)工法（剪力、彎矩與軸力補(bǔ)強(qiáng)） 適用時(shí)機(jī)：增加牆厚度可提升牆之勁度及強(qiáng)度，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)物 之耐震能力。 特性說明：加牆為最經(jīng)濟(jì)有效的耐震補(bǔ)強(qiáng)方式。若原結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中 無牆，則在適當(dāng)位置加設(shè)剪力牆可明顯改善建築物之耐震能力。 若原結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中已有牆，但厚度不足，則可將牆加厚以提升結(jié)構(gòu) 物之耐震能力。 施工法： 1.敲除牆面之粉刷層及鬆動混凝土。 2.打設(shè)植筋以加強(qiáng)新舊混凝土介面粘著性。 3.鋼筋