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粘鋼應(yīng)用的發(fā)展及施工技術(shù)自新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)修建了大量的混凝土及鋼筋混凝土建筑,如按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年來(lái)說(shuō),這些建筑已經(jīng)逐步進(jìn)入中年期或老年期,其中多數(shù)建筑已有不同程度的損壞和老化,如出現(xiàn)裂縫、滲漏、混凝土剝落、缺損、鋼筋銹蝕等,急需加固修復(fù)處理。至此導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)在近幾年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究及理論分析目前主流混凝土加固技術(shù)可分為增大截面加固、外包剛加固、預(yù)應(yīng)力加固以及改變結(jié)構(gòu)體系加固等方法。接下來(lái)我們進(jìn)一步討論粘鋼法如何提高混凝土梁的承載力以及使用粘鋼法都有哪些注意事項(xiàng)。
雖然多種方法都能達(dá)到為混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的目的,但是就簡(jiǎn)化施工,滿足生產(chǎn)需求來(lái)說(shuō),又都存在不足。如施工周期長(zhǎng),占據(jù)使用空間;構(gòu)件尺寸增大,加固費(fèi)用高等等,而粘鋼加固仗著施工便捷等優(yōu)勢(shì),在這些加固技術(shù)當(dāng)中脫穎而出,在加固工程中得到了廣泛的應(yīng)用。三、鋼板粘合面的處理(1)按設(shè)計(jì)圖紙要求的尺寸,在鋼板上預(yù)先鉆M12螺栓孔,該孔的位置應(yīng)嚴(yán)格與混凝土構(gòu)件上所鉆的孔位保持一致。
在我國(guó)粘鋼加固次應(yīng)用是在1978年遼陽(yáng)石油化纖公司廠區(qū)加固工程中,當(dāng)時(shí)化纖公司采購(gòu)一批設(shè)備在安裝過程中,發(fā)現(xiàn)建筑因?yàn)樵O(shè)計(jì)計(jì)算失誤而造成一部分梁板柱承載力不足,出現(xiàn)裂縫,且當(dāng)時(shí)常規(guī)加固方法已不能滿足加固需求,經(jīng)過嚴(yán)格的討論分析,終決定采用粘鋼法對(duì)其進(jìn)行加固,經(jīng)設(shè)備安裝、試生產(chǎn)、大修和長(zhǎng)生產(chǎn)周期的使用,所有補(bǔ)強(qiáng)部位狀態(tài)良好。適用范圍5本加固方法普遍適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件,對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,必須使用具有承受動(dòng)荷載功能的建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑。
至此說(shuō)了粘鋼加固的首例應(yīng)用,那么粘鋼加固技術(shù)施工都有哪些要求呢?
1、構(gòu)件表面處理。對(duì)老舊混凝土構(gòu)件應(yīng)將其粘貼鋼板部位進(jìn)行打磨(約除去2~3mm),直至露出混凝土新面,并用壓縮空氣機(jī)將其表面浮灰進(jìn)行處理,好是用脫脂棉球蘸酮對(duì)表面進(jìn)行處理;對(duì)于新混凝土面,可直接用鋼絲刷刷去表面松浮物,再將其進(jìn)行處理。
2、鋼板粘貼前處理。鋼板粘接面也需要進(jìn)行清污、除銹和打磨等前期處理??刹捎脟娚啊⑹稚拜喕蚣啿贾苯哟蚰?,直至出現(xiàn)金屬光澤,然后用脫脂棉蘸酮搽拭干凈。
3、構(gòu)件卸荷或支撐。粘貼鋼板前,應(yīng)對(duì)被加固構(gòu)件進(jìn)行卸荷處理或做必要支撐,待結(jié)構(gòu)膠完全固化之后,才可拆除支撐。
4、結(jié)構(gòu)膠制備,在結(jié)構(gòu)膠使用之前,需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),合格后方可使用,使用時(shí)嚴(yán)格按照產(chǎn)品使用說(shuō)明書配比進(jìn)行混合,并按同一方向攪拌至色澤均勻,切記不可隨意改變結(jié)構(gòu)膠使用配比,防止結(jié)構(gòu)膠出現(xiàn)質(zhì)變影響結(jié)構(gòu)安全。
5、在鋼板上涂抹結(jié)構(gòu)膠的時(shí)候,膠層厚度應(yīng)保證3~5mm且中間厚兩邊薄,貼好鋼板厚應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),對(duì)有空鼓的地方需進(jìn)行補(bǔ)膠處理。
4、的來(lái)說(shuō)粘鋼加固方法安全可靠,施工方便,既可以用作結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng),又能加大構(gòu)件剛度,可大幅提高構(gòu)件承載力和抗彎剛度,增強(qiáng)其延伸性和疲勞性。4、對(duì)于粘鋼膠用量使用要求限制樹脂膠每次拌合量的原因在于,拌合量越大,反應(yīng)熱越不容易散發(fā),反應(yīng)速度就會(huì)越快,使用時(shí)間就越短,難以保證施工質(zhì)量。不僅適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)和病害處理,還可用與提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一些改擴(kuò)建工程,是一種切實(shí)可行補(bǔ)強(qiáng)加固方法
多做一步,粘鋼加固質(zhì)量提高30%粘鋼加固施工完成后,為了保證工程質(zhì)量,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行綜合檢驗(yàn)驗(yàn)收,具體包括以下幾個(gè)方面:
外觀檢驗(yàn)
(1)加固設(shè)計(jì)圖紙是施工的科學(xué)依據(jù),完工后應(yīng)對(duì)照?qǐng)D紙逐一校對(duì)粘貼位置、粘貼鋼板箍板的尺寸、數(shù)量等。
(2)查看粘結(jié)狀況,如膠層是否均勻,有無(wú)局部過厚過薄,甚至缺膠的情況。一般粘鋼膠的厚度應(yīng)在2.5±0.5mm之間。注意,應(yīng)檢測(cè)膠層較厚和較薄處數(shù)處并測(cè)量。
粘貼質(zhì)量檢驗(yàn)
(1)錘擊檢查法。
錘擊檢查法是簡(jiǎn)便易行的方法,但易受人為因素的影響。因此,為了提高可信性,對(duì)重要結(jié)構(gòu)的錘擊檢查,可由檢測(cè)機(jī)構(gòu)派出兩組人員,各自獨(dú)立的進(jìn)行檢測(cè),然后取平均值作為檢測(cè)結(jié)果。有效粘貼面積不應(yīng)小于總粘貼面積的95%。
(2)加載法。
對(duì)于重大工程,為真實(shí)的檢測(cè)粘鋼加固的效果,可抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn),一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn),即將卸去的荷載重新全部加上,其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計(jì)與使用要求。
(3)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試法。
對(duì)于使用此法的重要構(gòu)件與建筑,即在鋼筋、鋼板或混凝土事先埋入應(yīng)力應(yīng)變傳感器,對(duì)加固前后的空載、加荷等情況測(cè)出其應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果,以檢驗(yàn)其加固效果。
現(xiàn)場(chǎng)正拉粘結(jié)實(shí)驗(yàn)
結(jié)構(gòu)膠粘劑粘貼鋼板與基材混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度檢驗(yàn),主要是用于綜合評(píng)估膠液的固化質(zhì)量、鋼板粘合面處理效果、膠粘劑與鋼板及基材混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度,因而非常重要。
同時(shí)應(yīng)指出的是,粘鋼加固工程的這個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目,在一定程度上還屬于間接的檢驗(yàn)方法。因?yàn)樗荒茉诩庸滩课坏母浇匦抡迟N鋼板鋼板進(jìn)行檢驗(yàn),而無(wú)法在受力鋼板上直接抽樣。
在這種情況下,必須從打磨鋼板、打毛混凝土、清理界面到涂刷膠液、加壓養(yǎng)護(hù)整個(gè)過程都要做到檢驗(yàn)用鋼板與受力鋼板同條件操作,不得改變檢驗(yàn)用鋼板的粘貼工藝,以避檢驗(yàn)失真。
粘鋼加固出現(xiàn)空鼓,只需記住這兩點(diǎn)就夠了結(jié)構(gòu)加固,已漸漸被越來(lái)越多的病害結(jié)構(gòu)所采用。隨著時(shí)間的不斷推移,越來(lái)越多的建筑物由于環(huán)境改變、荷載增加導(dǎo)致耐久性下降、承載力降低,影響結(jié)構(gòu)使用安全而急需加固處理。鋼板粘貼結(jié)束后,為了讓鋼板固定,施工的3天內(nèi)不要擾動(dòng)鋼板,由于鋼板容易出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象,可以用水泥砂漿涂抹在鋼板表面,厚度控制在20毫米,相當(dāng)于涂抹了一層防腐蝕保護(hù)膜,除了涂抹水泥砂漿,也可以涂抹防銹漆。結(jié)構(gòu)加固中,粘貼鋼板、碳纖維復(fù)合材具有強(qiáng)度高、對(duì)原結(jié)構(gòu)擾動(dòng)小的特點(diǎn),已逐漸成為主流的加固方式。
1、粘鋼加固空鼓的危害
鋼板與基材間出現(xiàn)空鼓,必然會(huì)導(dǎo)致二者間膠層的不連續(xù)。鋼板與基材通過粘鋼膠的作用共同受力工作,膠層的缺失會(huì)破壞膠層間的應(yīng)力傳遞,空鼓附近膠層會(huì)形成應(yīng)力集中,隨著荷載的增加易在應(yīng)力集中附近發(fā)生剝離破壞。3、粘鋼加固的測(cè)量放線控制施工前按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線,質(zhì)檢員跟蹤檢查,確保鋼板粘貼部位、長(zhǎng)度、間距等符合設(shè)計(jì)圖紙要求。雖然空鼓可用鉆孔注射法修復(fù),但鋼板鉆孔會(huì)進(jìn)一步破壞鋼板整體性,減小鋼板截面面積,削弱鋼板承載力。
2、避免空鼓的措施
空鼓的出現(xiàn)會(huì)對(duì)粘鋼加固造成不利影響,應(yīng)在粘貼鋼板的過程中采取措施避免。首先,可以從施工角度保證粘鋼膠能夠形成均勻的膠層。鋼板粘貼在梁底、板底等平面位置時(shí),應(yīng)保證涂抹的膠層中間厚邊緣??;在柱、墻等構(gòu)件上采用豎向粘貼的形式時(shí),應(yīng)保證膠層上厚下薄。原結(jié)構(gòu)竣工圖或施工圖及施工資料、必需的檢測(cè)報(bào)告或新增荷載資料。這兩種粘貼方式能夠保證鋼板在后期施加固化應(yīng)力的過程中,膠體能夠形成均勻的厚度,減少空鼓出現(xiàn)的可能。
粘鋼加固中的用膠量不足也會(huì)導(dǎo)致空鼓的出現(xiàn)。規(guī)范中要求粘鋼加固粘貼后的膠層平均厚度為2mm-3mm,如果不考慮損耗,理論上每平米鋼板用膠量為1×0.003=0.003立方米,那么是否意味著每平方米鋼板用0.003立方米的粘鋼膠就能滿足需求呢?采用壓力注膠粘結(jié)鋼板厚度不應(yīng)大于10mm,且應(yīng)按照外粘型鋼加固法的焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)。
事實(shí)上并非如此,在規(guī)范中提到的厚度,是對(duì)鋼板施加固化壓力后的膠層厚度。膠層在受到固化壓力的作用下,會(huì)發(fā)生壓縮,若未施加固化壓力,僅靠人工涂抹,膠層很容易出現(xiàn)薄厚不均的情況,膠層過薄易導(dǎo)致空鼓產(chǎn)生。經(jīng)過上述計(jì)算過程,便可以求證出鋼板的厚度,但并不能夠代表可以無(wú)限增加鋼板厚度來(lái)無(wú)限制的提高結(jié)構(gòu)承載力。因此實(shí)際施工時(shí),應(yīng)在涂抹膠層的過程中適當(dāng)增加膠層的厚度,以保證在施加固化壓力時(shí)膠層厚度平均且連續(xù),避免空鼓的出現(xiàn)。
3、選材建議
由此可見,膠層的厚度,對(duì)粘鋼加固的質(zhì)量存在直接關(guān)聯(lián)。然而,膠層厚度的增加,勢(shì)必會(huì)對(duì)成本有一定的影響,合理控制厚度、減少成本將成為新的考慮方向。我們可以從避免材料浪費(fèi)與采用密度低、質(zhì)量輕的粘鋼膠的角度來(lái)節(jié)約成本。
粘鋼加固的兩大特點(diǎn)
1、粘鋼加固能夠在不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)尺寸的情況下,順利進(jìn)行施工,并且可以在重量方面不增加也同樣能改變?cè)瓉?lái)建筑結(jié)構(gòu)的承載力,可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的施工。在施工過程中可以保證簡(jiǎn)單快捷,全提升加工的效率。
2、粘鋼加固可以是鋼結(jié)構(gòu)和混凝土進(jìn)行充分的粘合,融為一體,基本上可以試想兩者的行者進(jìn)行相互交融,因而一般固化的時(shí)間較短,可以在短的時(shí)間投入使用。所以粘鋼加固也是一種比較快速并且可行度比較高的建筑加固方案。
除了以上兩點(diǎn)之外,粘鋼加固還有很多的特點(diǎn):
(1)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單,施工操作安全有效,加固效果可靠
(2)可根據(jù)需要對(duì)構(gòu)件的抗彎等能力進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),顯著提高強(qiáng)度韌性,恢復(fù)承載能力,延長(zhǎng)使用壽命。
(3)粘合材料早起強(qiáng)度提高快,養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后即可達(dá)到終強(qiáng)度的百分之九十,4天達(dá)到大的強(qiáng)度。
(4)鋼板粘合部位的混凝土體受到約束,能控制已經(jīng)有的裂紋的擴(kuò)展,防止新的裂紋產(chǎn)生。