粘钢加固在混凝土结构工程上的应用

【摘 要】有些混凝土结构在使用一定的年限后,混凝土腐蚀,钢筋锈蚀,承载力下降；有些新建或在建的工程,由于设计或施工不当；有些工程面临功能改变,荷载增加等等,这些都需要对结构进行加固,使用建筑结构胶在混凝土表面粘结钢板来加固混凝土结构,可以改善结构在使用荷载下的远行状况和提高承载力,是目前较为普遍的一种加固方法.

【关 键 词】粘钢；加固；混凝土结构

1.工程概况

本工程为河北联通公司的标准厂房,主体四层局部五层的框架结构.一、二层在使用期间,一、二层楼板局部出现裂缝,公司已请专业部门出具了鉴定报告.为安全起见,对其一、二层存在安全隐患的部位进行了补强加固.

经我司会同设计单位,施工单位并请有关专家共同研究一致决定对该工程进行加固补强.提出两个方案：一种是加大截面法处理,但施工复杂工期长,部分砖墙已砌好,势必造成返工浪费.考虑到该工程工期紧迫,同时为了降低加固造价,决定采用第二种方案：粘钢加固法.

2.加固方案设计

针对该工程特点柱梁加固采用如下处理方法：

2.1柱子的加固：考虑到柱混凝土强度达不到设计要求,柱子承载力和轴压比达不到规范要求,混凝土柱子加固采用钢板粘贴到梁底或板底与原柱连成一个整体,不仅提高了柱的承载力,满足了轴压比,而且能有效提高混凝土的变形应力,改善柱的延性.

2.2梁的加固,加固粘贴采用两种形式,梁底或梁侧.在梁底（必须打掉粉刷层,留下钢筋保护层）贴上钢板直到柱边或梁边,梁测面粘贴不得高于梁高的l/3,如遇到门窗可避开.

2.3边跨边支座主梁加固

边跨边支座主梁按铰接节点进行加固设计.先在柱上粘贴3mm厚钢板一块,钢板上再粘贴6mm厚钢板一块,尺寸均为600mm×300mm,并以膨胀螺栓穿过钢板锚入柱内；再选择6mm厚等腰直角三角形腋板两块焊接在柱子所粘贴钢板上,腋板尺寸为600mmx600mm,最后在梁端底部粘贴3mm厚钢板一块,尺寸为600mm×300mm,使梁端通过钢板支承于腋板上.

2.4中柱两侧主梁加固

该工程框架主梁为连续梁,框架柱侧面凸出于梁侧面梁上支承着楼板,应在其上部两侧面绕过柱粘贴钢板,如图7所示,设计钢板起坡为1：3.钢板宽度控制在100mm以下,为加强钢板粘贴效果,在钢板弯折处设垫板,用锚栓固紧,钢板与梁柱交角部形成的三角形空隙用环氧砂浆填实.

3.粘钢施工流程

3.1施工流程：

粘钢加固应由专业施工队伍施工,其施工必须严格按工艺流程进行,工艺流程如下：

粘贴面处理→加压固定及卸荷系统准备（根据实际情况和设计要求,卸荷步骤有时省去）→胶粘剂配制→涂胶和粘贴→固化、卸加压固定系统→检验→维护

在满足上述工艺的同时,尚应控制粘贴钢板的时间间隔,保证粘钢的固化养护.

3.2操作要点

（1）粘贴面处理

混凝土面应凿除粉饰层,油垢、污物,然后用角磨机打磨除去1-2mm厚表层,较大凹陷处用找平胶修补平整,打磨完毕用压缩空气吹净浮尘,最后用棉布沾丙酮拭净表面,待粘贴面完全干燥后备用.

钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙、除锈处理,直至打磨出现光泽,使用前若洁净仅用干布擦拭即可.否则可用棉布沾丙酮拭净表面,待完全干燥后备用.

该工序所用主要物资：护目镜、防尘口罩、冲击电锤及扁铲、手锤、角磨机、金刚石磨片、砂轮片、空压机、棉布、丙酮.

（2）加压固定及卸荷系统准备（根据实际情况和设计要求,卸荷步骤有时省去）

加固构件所承受的活荷载如人员、办公机具宜暂时移去,并尽量减小施工临时荷载.

加压固定宜采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统,该系统不仅能产生较大压力,而且加压固定的同时卸去了部分加固构件承担的荷载,能更好的使后粘钢板与原构件协同受力,加固效果最好,施工效率较高.

加压固定也可采用膨胀螺栓、角钢、垫板所组成的系统,该系统需要在加固构件上合适位置钻孔固定膨胀螺栓,仅能产生较小压力,不能产生卸荷效果,适合侧面钢板的粘贴.

（3）胶粘剂配制

建筑结构胶为A、B两组份,取洁净容器（塑料或金属盆,不得有油污、水、杂质）和称重衡器按说明书配合比混合,并用搅拌器搅拌约5-10分钟至色泽均匀为止.搅拌时最好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡,配置场所宜通风良好.

该工序所用主要物资：搅拌器、容器、衡器、腻刀、手套.

（4）涂胶和粘贴

胶粘剂配制好后,用腻刀涂抹在已处理好钢板面上（或混凝土表面）,胶断面宜成三角形,中间厚3毫米左右,边缘厚1毫米左右,然后将钢板粘贴在混凝土表面,用准备好的固定加压系统固定,适当加压,以胶液刚从钢板边缝挤出为度.

该工序所用主要物资：加压固定及卸荷系统,腻刀、手套.

（5）固化、卸加压固定系统

该工序所用主要物资：扳手、手套、时钟、温度计.

（6）检验

JGN-G型结构胶操作性能极好,正常操作可达到100%的饱满度.检验时可用小锤轻击粘贴钢板,从音响判断粘贴效果,也可采用超生仪检测.若锚固区有效粘结面积少于90%,非锚固区有效粘结面积少于70%,应剥离钢板,重新粘贴.

对重要构件也可采用载荷检验,一般采用分级加载至正常荷载的标准值,检测结果较直观、可靠,但费用较高,耗时也较长.需要千斤顶或配重（常用沙袋、砖块）、百分表、裂缝显微镜、衡器.

（7）维护

加固后钢板宜采用20mm厚M15水泥砂浆抹面保护,也可采用涂防锈漆保护,以避免钢材的腐蚀.

4.施工应注意的问题

要使粘钢加固成功,特别要保证加固施工的质量,除遵循一般施工原则外,结合该工程特点,施工中应注意如下几点：

4.1胶结剂本身质量是粘钢加固成功与否的关键,因此必须严格控制胶结剂质量,胶结剂必须是高强度,耐久性好,具有一定弹性的,其强度必须要大于相应所加固构件强度.为确保胶结剂质量,本工程采用国家指定名牌厂家产品,并由施工单位与本人共同见证抽样送检合格后方行施工.

4.2为保证粘贴钢板牢固有效,须控制钢板宽度和厚度（宽不宜大于100mm,厚宜在3mm）而框架主梁某些部位所需补强的钢板截面面积较大,须采用两层或多层粘贴（即钢板上贴钢板）.

4.3胶贴剂粘贴时用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板上,厚度1-3mm,中间厚边缘薄为宜,粘好钢板后,必须严格保证无空鼓,否则应剥下钢板,补胶、重新粘贴.

4.4考虑振动作用在锚固区增设膨胀螺栓附加锚固措施,粘钢补强加固后粘钢外表须采用Ml5水泥砂浆抹面作为钢板的密封防水防腐处理措施,其厚度对于梁不应小于20mm.

5.结束语

该工程已交工近两年,无发现新的裂缝,通过两年跟踪沉降观测,建筑物沉降均在设计要求范围内.