淺談鋼筋混凝土結構粘鋼加固技術的應用

郝俊杰

0 引言

鋼筋混凝土結構是目前常用的建筑結構形式,由于設計、施工過程中存在的問題或建筑超過使用年限等多方面的原因造成結構承載力不足的現象屢見不鮮。為了保證結構的正常使用,必須對其進行補強加固。目前的加固方法有很多種,如加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法、增設支撐加固法、粘鋼加固法、托梁拔柱技術、增設支撐體系及剪力墻加固法、增設拉結連系加固法、裂縫修補技術等。其中,粘鋼加固法是比較新穎的一種加固方法,它是在混凝土構件表面用特別的建筑結構膠粘貼鋼板,以提高結構承載力的一種加固方法。該方法優點是簡單、快速、不影響結構外形,施工時對生產和生活影響較小。在國際上它是一種適用面較廣的先進的加固方法,不僅在建筑上使用,而且在公路橋梁也普遍采用。

1 建筑現澆梁、板進行外粘鋼板的加固處理技術實例探討

下面以山西省潞安環保能源開發股份有限公司王莊煤礦+540m水平延深聯合建筑的現澆梁、板進行外粘鋼板的加固處理來分析此技術的應用機理。

1.1 工程情況

1)該工程為聯建變電所,由于設備增重,原結構設計承載力不能滿足實際使用要求。2)所檢測梁、板的混凝土設計強度等級為C30。

1.2 加固處理方案

對現澆板進行雙向粘鋼加固,對梁受拉區采取梁底粘鋼加固外加U形箍、100寬 3厚鋼板壓條。此時,截面受彎承載力計算可根據現行國家標準《混凝土結構加固技術規范》的相關規定進行,其受壓區高度可按下式計算:

其中,fyo為原構件縱向鋼筋抗拉強度設計值;Aso為原構件縱向受拉鋼筋截面面積;fay為加固鋼板抗拉強度設計值;Aa為加固鋼板截面面積;f′yo為原構件縱向鋼筋抗壓強度設計值;A′so為原構件縱向受壓鋼筋截面面積;fcmo為原構件混凝土彎曲抗壓強度設計值;X為混凝土受壓區高度;bo為原構件的寬度。

當構件斜截面受剪承載力不足時,可粘結并聯 U形箍板進行加固,此時斜截面受剪承載力按下式計算:

同時,必須滿足以下條件:

其中,V為斜截面剪力設計值;Vo為原構件斜截面受剪承載力設計值;Aa1為單肢箍板截面面積;Lu為側立面U形板長度;S為箍板軸線間距。

1.3 粘鋼加固施工工藝

粘鋼施工工藝流程:被粘結混凝土及鋼板表面處理→鋼板涂敷結構膠→粘貼鋼板→固定→加壓→固化→檢驗→防腐。

1.4 施工方法及要求

1)用輕型水磨石機磨去混凝土粘結面浮漿,清理干凈后,用棉布醮丙酮將表面擦干凈,以保證膠層粘結在堅實的混凝土結構層上。

2)用角向磨光機對鋼板粘結面進行除銹和去粗糙處理,打磨紋理方向與鋼板受力方向垂直,然后用棉布醮丙酮將粘結面擦干凈,擦鋼板時要順著紋理擦,以增加鋼板與結構膠層的粘結能力。

3)嚴格按產品使用說明要求的比例,在現場計量配制膠結劑,并攪拌均勻。

4)膠結劑配制完畢后,及時用抹刀涂敷在已處理的鋼板表面,厚度以1mm～3mm為宜,中間厚邊緣薄,然后將鋼板粘貼于預定位置,并立即加壓固定,以膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。壓鋼板方木要包塑料薄膜,因結構膠不粘塑料,所以將來拆除方便。一般兼作鋼板的永久附加錨固措施,其埋設孔洞應與鋼板于涂膠前同時準備好。

5)當膠結劑固化到70%左右強度(20℃一般24 h)時,即可拆去加壓工具,用小錘敲擊鋼板檢驗其有效粘結面積。錨固區有效粘結面積不應小于 90%,非錨固區有效粘結面積不應小于70%。

6)在鋼板外涂 2 cm厚 1∶2水泥砂漿,以保護鋼板。

7)注意防火。

1.5 技術特點

1)堅固耐用:經過多年來的工程實踐及粘鋼加固后所進行的結構試驗,結構的強度和剛度都能滿足設計的要求,完全能保證加固工程的質量。

2)施工快速:在保證粘鋼加固結構質量的前提下,在不停產、不影響使用的情況下能快速完成加固施工。加固 3 d后即可正常使用。

3)簡潔輕巧:與其他加固方法比較,粘鋼加固結構受力明確,施工簡便,現場無濕作業,清潔,不留污染物。完成加固后的結構外觀基本不改變,因加固用鋼板薄,結構自重增加極微,不會導致建筑物內其他構件的連鎖加固。

4)靈活多樣:粘鋼加固法的適應性很強,粘貼鋼板的方案多種多樣,靈活巧妙。除加固混凝土外還可粘貼型鋼、加固鋼結構及砌體結構等。

5)經濟合理:由于施工快,避免或減少建筑物暫停使用的時間,且加固材料少,價格低,經濟效益較高。

2 結論

本加固法方案設計及結構計算簡單,不損壞原混凝土構件,施工方法簡便,周期短,現場作業量小,對原構件外形尺寸影響很小,加固效果比較明顯。

3 本加固法適用范圍

1)提高結構強度,鋼筋焊接點斷裂加固、混凝土柱子牛腿斷裂加固、薄腹梁斷裂加固、斷梁加固、吊車梁提高荷載加固、陽臺根部斷裂加固、樓面增加荷載(均布或集中力)加固、火災后梁柱混凝土燒壞加固、爆炸沖擊波破壞梁體加固、屋架梁下弦腐蝕嚴重露筋加固、截柱加固、梁柱受化學腐蝕的粘鋼加固。

2)加層、加陽臺(雨罩)、抗震加固及減振加固。

3)舊房改造綜合加固、橋梁斷裂、舊橋維修加固。

4)剪力墻開洞加固。

5)本加固法以環境溫度不超過 60℃,相對濕度不大于 70℃,及無化學腐蝕的使用條件為限,否則應采取有效防護措施。當構件混凝土強度等級低于C15時,不宜采用本加固法進行加固。

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