混凝土结构加固技术、结构试验研究、理论分析及规范编制等基础理论工作,近年来均有很大进展。日本在混凝土结构裂缝修补技术方面,较系统全1面,编制了《混凝土工程裂缝调查及补强加固技术规程》;原苏联在工业厂房加固设计构造方面,积累了较为丰富的经验,出版有结构加固构造图集;英国、德国在混凝土结构缺陷修补、防水及防腐处理技术方面,也取得了不少成功经验。我国近几年,在混凝土结构抗震加固旧房改造及工程事故处理方面,进行了大量的工程实践与试验研究,在国内发表了大量论1文,出版了不少著作,并且编有《混凝土结构加固技术规范》(CECS25:90)。
钢筋混凝土结构的耐久性问题已越来越引起人们的关注。美国学者用“五倍定律”形象地说明耐久性的重要性,特别是设计对耐久性问题的重要性。设计时,对新建项目在钢筋防护方面,每节省1美元,则发现钢筋锈蚀时采取措施多追加5美元,混凝土开裂时多追加维护费用25美元,严重破1坏时多追加维护费用125美元。这一可怕的放大效应,使得各国政府投入大量资金用于钢筋混凝土结构的耐久性与加固的研究。除了耐久性外,还有施工质量问题,许多新建的建筑工程也存在较严重的工程质量问题和质量事故,这些建筑的加固在整个加固工作中,也占有相当大的比例。
对老化或有病害的钢筋混凝土结构进行加固是提高其耐久性、延长其使用寿命较有效的办法,其主要方法有以下几种:加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、增设支撑加固法、粘钢加固法、托梁拔柱技术、增设支撑体系及剪力墙加固法、增设拉结连系加固法、裂缝修补技术等。
其中,粘钢加固法是比较新颖的一种加固方法,它是在混凝土构件表面用特别的建筑结构胶粘贴钢板,以提高结构承载力的一种加固方法。该方法始于60年代,优点是简单、快速、不影响结构外形,施工时对生产和生活影响较小。在国际上它是一种适用面较广的先进的加固方法。不仅在建筑上使用,而且在公路桥梁也普遍采用。
外包钢加固法也是一种使用面较广的传统加固方法,分湿式与干式两种情况。两者相比,干式外包钢施工更为简便,但承载力提高量、整体工作性能及受力特点也不如湿式外包钢有效。湿式外包钢加固施工较为复杂。本文拟将湿式外包钢加固技术与粘钢加固技术结合起来,用新型结构胶代替乳胶水泥和环氧树脂化学灌浆,这可给施工带来较大方便,且型钢能与原混凝土结构共同受力,同时发挥了外包钢加固技术与粘钢加固技术的优点。本文就是要通过对这种新型结构胶的外包粘钢柱的模型试验,探讨这种加固技术的受力性能。并还针对广东省电力一局万益钢结构加工厂出现的质量问题,把其作为工程加固研究实例,分析其结构受损的原因,提出结构加固的方案及施工措施,并评价加固效果,进一步说明把上述外包粘钢技术用于工程结构加固的可行性。
浙江万烁建筑技术有限公司,由一批长期从事建筑施工、结构加固、特种工程的工程技术人才和管理人员组成。包钢加固
施工工艺:放线→表面预处理→锚栓→U形钢板制安→结构胶封边→粘结剂配制→注胶→固化→试验。
施工方法:
1)表面处理:首先用砂轮机对构件结合面和钢板粘合面进行处理,使混凝土表面平整度和垂直度满足胶层厚度的要求,钢板打磨的粗糙度越粗越好,打磨的纹路与钢板受力方向垂直,然后用脱脂棉沾丙1酮擦拭干净。
2)安装U形钢板,预留3mm厚的注胶厚度后,用螺栓固定,并进行钢板封边处理。
3)粘结剂配制:用于粘贴钢板的JGN结构胶为甲、乙两组份,按3:1的重量比例混合在一起后,充分搅拌直到色泽均匀为止。
4)压力注胶:将配制好的粘贴剂用压力从预留的注胶口注入钢板和混凝土之间的缝隙里,边注胶边用锤沿粘贴面轻敲,保证粘贴剂充满缝隙,如有空洞声,应重新补胶。
5)固化:JGN结构胶在常温下固化,若温度25℃时,72小时后结构可受力使用。
6)试验:待粘贴剂完全固化后,进行抽样荷载试验,
施工操作要点及注意事项
1)需卸除加固楼层上的荷载,这样可确保在加固施工时结构处于安全状态,减轻和清除了碳纤维的应力、应变滞后现象,充分发挥加固效果。
2)需加固的基面要求洁净、平整、坚实、干燥。
3)粘贴碳纤维材料时应注意在粘接剂的固化前完成粘贴工作,保证粘接剂能与混凝土表面、碳纤维材料紧密粘贴,粘布胶应充分浸润碳纤维布,才能保证应力的有效传递,让碳纤维高强特性得以发挥。
4)辊压碳纤维布时,橡皮辊筒的压力要均匀,可以向一个方向辊压,也可以从中间向两个方向辊压,但不允许来回反复辊压,以免损伤碳纤维、影响其质量。
5)注胶厚度应控制在3mm左右,注胶应从下至上,每隔500mm间距应设注胶孔,有胶溢出后方可加注后一段。
6)粘接剂在常温下固化时,24小时内严禁挪动已粘贴好的碳纤维板材,并应避免雨淋;JGN结构胶在常温下固化,48小时内严禁挪动已粘贴好的钢板,完全固化后在钢板表面粉刷一层防锈漆和防火漆。
结语该加固改造工程已实施完毕多年,经定期对结构观察,未出现裂缝和其他不良现象,结构安全,说明改造是成功的。可以看到,该技术具有强度高、抗腐蚀强、质量轻和施工方便等优点,对于混凝土结构补强加固效果十分理想,具有较大的推广使用价值。
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柱子包钢加固施工封缝时,应保持杆件与原构件混凝土之间注胶通道的通畅,同时应在设计规定的注胶位置钻孔,粘贴注胶嘴底座,并在适当部位布置排气孔。待封缝胶固化后,进行通气试压。若发现有漏气处,应重新封堵。
根据推荐比例称取A、B两组分,用搅拌器搅拌均匀待用,用灌浆设备注胶,注胶应从一端开始,当临近的胶嘴有胶流出时,将当前的胶嘴封闭,移到出胶的胶嘴继续注胶,当排气孔中有胶流出时则将其扎实,倾斜或垂直安装的钢板应从1低位置开始注胶,同时注胶不宜过快,以防形成气囊。