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粘貼鋼板加固施工工法粘貼鋼板加固法是用高強的建筑結構膠,將鋼板粘貼于構件表面從而提高構件承載力的一種加固方法。
該方法始于1967年,南非學者Fleming和King進行了外粘鋼板替代鋼筋加固混凝土梁的試驗,試驗中將鋼板粘貼于混凝土梁底面受拉側,證明了這種加固方法的可行性。
隨后十幾年時間,國內(nèi)外學者做了大量的試驗研究、理論分析和工程實踐,粘貼鋼板加固法已逐步走向成熟,現(xiàn)已廣泛應用于混凝土受彎、大偏心受壓、受拉構件的加固工程。
粘貼鋼板加固法的原理是利用膠黏劑把鋼板粘貼于原構件表面,使鋼板與原結構形成一個新的承力系統(tǒng),鋼板參與受力,從而達到對混凝土結構補強的目的。外粘鋼板加固法具有以下顯著特點:
1.施工快速、工期短。該加固法施工速度快,從清理、找平、粘貼鋼板,到加壓固化,僅需1-2天時間,可大幅度節(jié)省施工時間,經(jīng)濟效益顯著。
2.具有良好的整體受力性能。受力較均勻,一般情況下,膠黏劑的黏結強度高于混凝土抗拉強度,可以使鋼板與原構件形成一個良好的整體。
3.鋼材的利用率高、用量少。
4.粘貼鋼板所占空間小,幾乎不增加被加固構件的斷面尺寸和重量,對建筑的使用凈空、外形影響小,基本不影響構件的外觀。
根據(jù)粘貼鋼板加固混凝土構件的原理和受力特性,該加固方法有其適用范圍:
1.適用于鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓或受拉構件的加固,不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋一側配筋率小于0.2%的構件加固。
2.由于鋼板粘貼在混凝土表面,加固構件的混凝土強度對整個加固系統(tǒng)非常重要。所以,一般情況下,加固構件的實測混凝土強度等級不得低于C15,且鋼板與混凝土的正拉粘結強度不得低于1.5 N/mm2。
3.由于粘貼鋼板加固系統(tǒng)中膠黏劑在超過玻璃化轉化溫度后會出現(xiàn)軟化特征,使得膠黏劑性能大幅度降低,所以在使用膠黏劑時應遵照供應商提供的使用溫度限制。
目前,商業(yè)用建筑結構膠黏劑玻璃化轉化溫度約在60 - 82℃之間,同時考慮到一般混凝土結構使用溫度低于60℃,所以,粘貼鋼板加固混凝土結構長期使用環(huán)境溫度不應高于60℃。
處于特殊環(huán)境(如高溫高濕、介質腐蝕和等)的混凝土結構加固,除應按國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定采取相應的防護措施外,尚應采用耐環(huán)境因素作用的結構膠黏劑,并按專門的工藝要求進行粘貼。
粘貼鋼板加固法的一般要求
1.粘貼鋼板加固混凝土結構構件時,應將鋼板受力方式設計成僅承受軸向應力作用。
2.粘貼在混凝土構件表面上的鋼板,其外表面應進行防銹蝕處理。表面防銹蝕材料對鋼板及膠黏劑應無害。
3.采用粘貼鋼板對混凝土結構進行加固時,應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。
4.當被加固構件的表面有防火要求時,應按現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定的耐火等級及耐火極限要求,對膠黏劑和鋼板進行防護。
施工工法:粘貼面處理→鉆螺栓孔→膠粘劑配制→涂膠和粘貼→檢驗→維護
1.粘貼面處理
(1)混凝土面應鑿除粉飾層,祛除油垢、污物,然后用角磨機打磨除去1-2mm厚表層,較大凹陷處用找平膠修補平整,打磨完畢用壓縮空氣吹凈浮塵,后用棉布沾酮拭凈表面,待粘貼面完全干燥后備用。
(2)鋼板粘貼面應用角磨機進行粗糙、除銹處理,直至打磨出現(xiàn)光澤,使用前若潔凈僅用干布擦拭即可。否則可用棉布沾酮拭凈表面,待完全干燥后備用。
(3)該工序所用主要物資:護目鏡、防塵口罩、沖擊電錘及扁鏟、手錘、角磨機、金剛石磨片、砂輪片、空壓機、棉布、酮。
2.鉆螺栓孔
加壓固定可采用膨脹螺栓,需要在加固構件上合適位置鉆孔固定膨脹螺栓。
3.膠粘劑配制
(1)建筑結構膠為A、B兩組份,取潔凈容器(塑料或金屬盆,不得有油污、水、雜質)和稱重衡器按說明書配合比混合,并用攪拌器攪拌約5-10分鐘至色澤均勻為止。攪拌時好沿同一方向攪拌,盡量避免混入空氣形成氣泡,配置場所宜通風良好。
(2)該工序所用主要物資:攪拌器、容器、衡器、膩刀、手套。
4.涂膠和粘貼
(1)膠粘劑配制好后,用膩刀涂抹在已處理好鋼板面上(或混凝土表面),膠斷面宜成三角形,中間厚3毫米左右,邊緣厚1毫米左右,然后將鋼板粘貼在混凝土表面,用準備好的固定加壓系統(tǒng)固定,適當加壓,以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。
(2)該工序所用主要物資:膩刀、手套。
5.檢驗
(1)可用小錘輕擊粘貼鋼板,從音響判斷粘貼效果,也可采用超生儀檢測。若錨固區(qū)有效粘結面積少于90%,非錨固區(qū)有效粘結面積少于70%,應剝離鋼板,重新粘貼。
(2)對重要構件也可采用載荷檢驗,一般采用分級加載至正常荷載的標準值,檢測結果較直觀、可靠,但費用較高,耗時也較長。需要千斤頂或配重(常用沙袋、磚塊)、百分表、裂縫顯微鏡、衡器。
6.維護
加固后鋼板宜采用20mm厚M15水泥砂漿抹面保護,也可采用涂防銹漆保護,以避免鋼材的腐蝕。
鋼結構
1.增設支點加固法
梁、板在跨中增設支點后,減小了跨度,從而能較大幅提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結構中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結構的加固。其優(yōu)點是簡單可靠,缺點是使用空間會受到一定影響。
2.粘結外包型鋼加固法
外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構件粘結成一整體,加固后的構件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅提高,因此正截面承載力和截面剛度也大幅提高。
03.粘貼纖維增強塑料加固法
粘貼纖維增強塑料加固法除具有粘結外包型鋼加固法相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁,耐潮濕,幾乎不增加結構自重,耐用,維護費用較低等優(yōu)點,但需專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。
加固工程完成后,應用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。
如錨固區(qū)粘貼面積少于90%,非錨固區(qū)粘貼面積少于70%,則此粘貼無效,應剝下重新粘貼。
對于重大工程,為檢驗加固效果,須抽樣進行荷載試驗,一般僅作標準使用荷載試驗,即將卸去的荷載重新全部加上,其結構的變形和裂縫開展應滿足設計使用要求。
04.預應力加固鋼結構技術
采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔,削弱了截面,形成新的應力集中區(qū);普通螺栓在動載作用下易松動,高強螺栓易發(fā)生應力松弛現(xiàn)象,降低了結構的修補效果。粘鋼加固技術是在鋼結構表面用特的建筑結構膠粘貼鋼板,依靠結構膠使之粘結成整體共同工作,以提高結構承載力。缺點是使結構重量增加很多,鋼板不易制作成各種復雜形狀,運輸和安裝也不方便,且鋼板易銹蝕,影響粘結強度,維護費用高。
環(huán)氧樹脂玻璃纖維復合筋生產(chǎn)工藝
環(huán)氧樹脂剝離纖維復合筋主要是以玻璃纖維為增強材料,以合成樹脂為基體材料,輔以適量交聯(lián)單體、引發(fā)劑、促進劑、蝕變劑、阻燃劑、填料等,經(jīng)引紗、浸潤樹脂、環(huán)向纖維纏繞、預成型、固化、噴砂、裁切等處理制造而成。以纏繞牽引預成型和紅外固化方式取代了傳統(tǒng)的固化模具,使復合材料受熱固化更均勻,更徹底,同時提高了生產(chǎn)效率。通過獨特的噴砂工藝,極大改善了原有材料抗磨性能,提高與混凝土的結個牢度低的問題。此外通過添加不同的功能性填料,可提高復合筋的粘結力、機械強度、抗磨強度、潤滑油、導電導熱性等。
玻璃纖維復合筋產(chǎn)品生產(chǎn)流程:紗駕、排紗器引紗→浸潤環(huán)氧樹脂→環(huán)向纖維纏繞預成型→紅外固化→噴砂、裁剪處理→復合筋產(chǎn)品成品。其中在生產(chǎn)過程中應有幾個注意點:
1、環(huán)氧樹脂玻璃纖維復合筋在使用過程中,容易因為這兩種材料結合力不佳而導致產(chǎn)品整體性能下降。而偶聯(lián)劑的使用可以極大地改善玻璃纖維和環(huán)氧樹脂之間的界面粘合力,使剝玻璃纖維增強材料與環(huán)氧樹脂基體之間形成一個界面層,界面層能傳遞應力,從而增強了玻璃纖維材料與環(huán)氧樹脂之間粘合強度,提高了復合筋的性能。
2、可根據(jù)環(huán)氧樹脂玻璃纖維復合筋不同的使用要求,在基體中添加不同的填料以提高環(huán)氧樹脂玻璃纖維復合筋的各項性能。