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加固中的表面處理,真的那么重要?隨著結(jié)構(gòu)使用年限的增加,結(jié)構(gòu)的安全性能會(huì)存在不同程度的下降,為了延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命,提高結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備,就必須對(duì)其進(jìn)行加固處理。結(jié)構(gòu)加固是一項(xiàng)復(fù)雜的工程,無(wú)論是前期的設(shè)計(jì)還是后期的施工,都與結(jié)構(gòu)的安全直接關(guān)聯(lián),因此在實(shí)施的過(guò)程中要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與高度的重視來(lái)保證加固的質(zhì)量。
結(jié)構(gòu)加固從施工方法的角度看,已經(jīng)有多套成熟的工藝,各種工藝都有其之處與不同的適用條件。然而在對(duì)不同的工藝進(jìn)行對(duì)比中,可以看出其中存在很多相似之處,表面處理就是在不同工藝中均有提到的工序。
加固前基材的處理
可以說(shuō),在碳纖維加固、粘鋼加固等需要利用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行加固的方法中,基材表面的狀態(tài)會(huì)直接影響到后期的加固效果。這是由于基材表面處理不合格會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠的粘接性能下降,影響基材與加固材料形成整體共同受力。為了避免此情況,首先就要注意基材表面的潔凈程度,包括表面灰塵、浮渣、污穢等都要清理干凈。
另外,陽(yáng)江加固,由于基材所處環(huán)境復(fù)雜多變,環(huán)境因素也不容忽視。一般情況下,施工時(shí)基材應(yīng)處于干燥的狀態(tài),若混凝土基材表面的含水率高于4%,那么無(wú)論是碳纖維加固還是粘鋼加固,粘接性能都會(huì)受到影響。因此,含水率超過(guò)要求的基材必須進(jìn)行干燥處理,或采用水下/抗潮濕結(jié)構(gòu)膠以保障粘接效果。
對(duì)于采用結(jié)構(gòu)膠的加固方法來(lái)說(shuō),基材表面溫度也是重要的影響因素。基材溫度低,會(huì)直接影響到膠體的固化,施工困難的同時(shí)也無(wú)法保證后期的強(qiáng)度,導(dǎo)致常規(guī)結(jié)構(gòu)膠只能適用于5℃以上的環(huán)境中。針對(duì)于這種情況,我們有兩種解決思路,首先可以采用加熱措施,保證基材處于溫度適宜的環(huán)境下;如果需要操作簡(jiǎn)單,不影響施工的解決辦法,就需要采用超低溫結(jié)構(gòu)膠了。
加固后材料的處理
如果說(shuō)加固施工前的表面處理是為了結(jié)構(gòu)膠能夠順利固化、發(fā)揮強(qiáng)度,加固后的表面處理則是為了結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期安全性能的充分考慮。我們可以繼續(xù)拿碳纖維加固與粘鋼加固,這兩種適用面廣泛的加固方法舉例說(shuō)明。
首先施工完畢的碳纖維復(fù)合材表面,必須進(jìn)行表面防護(hù)處理。這是因?yàn)殡m然碳纖維復(fù)合材耐久性好、抗腐蝕性能強(qiáng),但出于延緩材料老化與延長(zhǎng)使用壽命的角度考慮,仍要避免長(zhǎng)期的陽(yáng)光照射或介質(zhì)腐蝕,以保障碳纖維復(fù)合材能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定的與基材共同受力。另外,由于配套結(jié)構(gòu)膠可燃的性質(zhì),若原結(jié)構(gòu)有防火要求,尚需在表面進(jìn)行防火處理。
粘鋼加固施工后的表面處理,主要是由于鋼板自身耐腐蝕性能較差的因素。粘鋼加固采用的鋼板一般較薄,一旦發(fā)生銹蝕,鋼板的截面將被顯著削弱,結(jié)構(gòu)加固報(bào)價(jià),影響鋼板整體性;另一方面,銹蝕還可能引起鋼板與基材粘合面的剝離破壞,產(chǎn)生嚴(yán)重安全隱患,因此,粘鋼加固后的表面處理是極為必要的。
綜上所述,表面處理在加固中具有重要的意義。結(jié)構(gòu)加固事關(guān)建筑安全,表面處理僅是其中的重要環(huán)節(jié)之一,只有設(shè)計(jì)、材料、施工全部環(huán)節(jié)的認(rèn)真對(duì)待,方可保障結(jié)構(gòu)安全。
混凝土梁破壞形態(tài)不同,加固措施如何做?我們通過(guò)對(duì)外粘FRP加固混凝土梁受彎性能試驗(yàn)結(jié)果的觀(guān)察發(fā)現(xiàn),加固梁出現(xiàn)多種破壞模式,但是,無(wú)論發(fā)生何種破壞模式,加固梁具有兩個(gè)重要特征:正截面受彎承載力提高和延性降低。
FRP加固混凝土梁的破壞模式主要與原構(gòu)件配筋率、FRP加固量、粘貼底膠質(zhì)量以及錨固措施有關(guān),在試驗(yàn)中我們觀(guān)察到的主要破壞模式有下列幾類(lèi):
1、受壓區(qū)混凝土壓碎破壞Ⅰ
這類(lèi)破壞的特點(diǎn)是受拉鋼筋先屈服,此后拉應(yīng)力主要由FRP承受,當(dāng) FRP拉應(yīng)變較高或接近極限拉應(yīng)變時(shí),受壓區(qū)混凝土隨后壓碎。這類(lèi)破壞發(fā)生時(shí),混凝土、鋼筋和FRP均得到充分發(fā)揮。
盡管加固梁與未加固梁相比,截面破壞時(shí)延性會(huì)降低,但梁的彎曲裂縫仍可以給予人們破壞征兆,此類(lèi)破壞模式為加固設(shè)計(jì)的期望破壞模式。
2、受壓區(qū)混凝土壓碎破壞Ⅱ
這類(lèi)破壞的特點(diǎn)是受壓區(qū)混凝土壓壞時(shí)受拉鋼筋沒(méi)有屈服,破壞時(shí)顯脆性。破壞主要與未加固前梁的配筋率、FRP加固量有關(guān)。當(dāng)受壓區(qū)混凝土破壞時(shí),受拉鋼筋沒(méi)有屈服,F(xiàn)RP拉應(yīng)變較小,其高強(qiáng)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)未得到發(fā)揮,加固效率和經(jīng)濟(jì)效益較低。
3、FRP拉斷破壞
如果FRP端部錨固可靠,當(dāng)未加固前梁的配筋率較低,F(xiàn)RP材料的加固量不足時(shí),發(fā)生FRP拉斷破壞。破壞的主要特點(diǎn)是受拉鋼筋屈服后FRP突然拉斷。
在FRP拉斷破壞前,裂縫條數(shù)較少,裂縫間距較大,跨中彎曲主裂縫開(kāi)展較寬,鋼筋已達(dá)到屈服,荷載繼續(xù)增加,F(xiàn)RP拉應(yīng)變?cè)黾虞^快,當(dāng)FRP拉應(yīng)變超過(guò)自身的極限拉應(yīng)變時(shí),在跨中附近FRP拉斷破壞。由于FRP是彈性材料,F(xiàn)RP拉斷破壞較為突然,屬于脆性破壞類(lèi)型。
4、端部剝離破壞
這類(lèi)破壞主要由于FRP端部區(qū)域界面的剪應(yīng)力和正應(yīng)力存在明顯的應(yīng)力集中,當(dāng)界面應(yīng)力超過(guò)相對(duì)薄弱層的強(qiáng)度時(shí),發(fā)生端部剝離破壞,一般情況下,由于膠層強(qiáng)度高于混凝土強(qiáng)度,包鋼加固廠(chǎng)家,剝離往往發(fā)生在混凝土表層,破壞后FRP 表面會(huì)黏附一層混凝土顆粒。發(fā)生這類(lèi)破壞時(shí),加固梁的承載力提高程度較小。
5、中部裂縫引起的剝離
這類(lèi)破壞發(fā)生在遠(yuǎn)離FRP端部的彎曲裂縫或彎剪混合裂縫處,并向一側(cè)端部發(fā)展。一般情況下,由于膠層強(qiáng)度高于混凝土強(qiáng)度,包鋼加固工程,剝離往往發(fā)生在混凝土表層,破壞后FRP表面會(huì)黏附一層混凝土顆粒。
這種破壞主要由于彎曲主裂縫處的混凝土拉應(yīng)力釋放,導(dǎo)致FRP與混凝土之間的界面應(yīng)力集中,而當(dāng)界面應(yīng)力達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí),裂縫處發(fā)生剝離,隨看裂縫寬度的增加,剝離向一側(cè)近端部擴(kuò)展。
6、膠層破壞
當(dāng)結(jié)構(gòu)膠黏劑質(zhì)量較差時(shí),端部剝離和中部彎曲剝離將發(fā)生在膠層界面,破壞時(shí)加固梁的承載力和延性非常低,這是FRP加固中不允許出現(xiàn)的破壞。目前規(guī)范中設(shè)計(jì)公式主要針對(duì)破壞模式,即受拉鋼筋屈服后,F(xiàn)RP應(yīng)變基本達(dá)到設(shè)計(jì)值,然后混凝土壓碎,盡管這類(lèi)破壞的延性與未加固梁相比降低很多,但是,在發(fā)生破壞前彎曲裂縫較寬,可以給出破壞的征兆。
對(duì)于第二類(lèi)破壞模式,受壓區(qū)混凝土壓碎前受拉鋼筋未屈服,使得FRP的高強(qiáng)特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮,加固效率較低,所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能合理配置 FRP,避免這類(lèi)破壞的發(fā)生。
對(duì)于第四、第五和第六類(lèi)破壞形態(tài),通過(guò)構(gòu)造措施和對(duì)結(jié)構(gòu)膠物理力學(xué)質(zhì)量的檢測(cè)加以防止。
建筑加固改造是指既有建筑因某些原因需在科學(xué)檢測(cè)鑒定基礎(chǔ)上采取合理的加固修繕措施,或通過(guò)結(jié)構(gòu)改造以提高原結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。隨著建筑加固改造技術(shù)不斷成熟、提高,建筑加固改造工程逐漸走近尋常百姓家,為什么那么多人選擇對(duì)既有建筑進(jìn)行加固改造呢?其居于以下3大理由:
理由一,采取加固改造技術(shù)手段可提高既有建筑的使用年限
每棟建筑物都有其規(guī)定的使用年限(一般是50年),土地是資源,隨著建筑日益增多,新建工程成本勢(shì)必越來(lái)越高,一旦既有建筑超過(guò)正常使用年限,其安全性能已不滿(mǎn)足居住要求,這時(shí)候采取相應(yīng)的加固措施可延長(zhǎng)建筑物的安全使用壽命,何樂(lè)而不為呢?且當(dāng)既有建筑使用年限逐漸增加時(shí),建筑物結(jié)構(gòu)受到一定的有害環(huán)境侵蝕或混凝土等材料老化,可能存在一定安全隱患,必要時(shí)需采取加固措施以保證建筑物的后續(xù)安全使用。
此外,建筑施工規(guī)范在不斷提高,對(duì)建筑物的使用要求也越來(lái)越高,原有的施工規(guī)范需要不斷改進(jìn),而當(dāng)建筑物的施工規(guī)范發(fā)生變化時(shí)也需要進(jìn)行加固處理。
理由二,采取加固改造技術(shù)手段可滿(mǎn)足既有建筑改變使用功能安全性
土地資源的,使致對(duì)既有建筑物的增層、擴(kuò)建或改變既有格局等工程的滋生,這些都需要通過(guò)加固改造技術(shù)手段來(lái)確保改造后的建筑物安全使用。尤其是加固改造手段可滿(mǎn)足既有建筑改變使用功能,隨著時(shí)代的發(fā)展,時(shí)期建造的建筑物使用功能不夠人性化,比如高層建筑無(wú)安裝電梯、別墅沒(méi)有建造車(chē)庫(kù)等,這些使用缺陷都可以通過(guò)建筑加固改造來(lái)實(shí)現(xiàn),是不是很神奇呢?當(dāng)然涉及建筑結(jié)構(gòu)改造工程必須有設(shè)計(jì)院來(lái)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)加固公司來(lái)施工。
理由三,采取加固改造技術(shù)手段可保證建筑周?chē)h(huán)境的安全
既有建筑周邊若有施工的過(guò)程中,如城市地鐵施工、基礎(chǔ)施工等勢(shì)必會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成一定的影響,必要時(shí)需采取相應(yīng)的加固措施保證周?chē)┕きh(huán)境的安全性。
我國(guó)建筑加固改造技術(shù)的不斷提高,已逐漸和世界先進(jìn)加固水平相接軌。但建筑加固改造應(yīng)按照合理、科學(xué)的程序進(jìn)行,制定方案時(shí)應(yīng)綜合各種加固手段考慮選擇合適的加固方法,賦予危舊建筑結(jié)構(gòu)新的活力。
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