粘钢加固在混凝土结构工程上的应用
2015-05-20
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600mm x 600mm，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。
