粘鋼加固技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用

程華安

1 工程概況

某工程主樓A段為地下2層、地上22層，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度90 m;建筑面積23 520 m2，裙樓B段為5層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積10 000 m2，主體結(jié)構(gòu)全部施工完。由于使用功能發(fā)生變更，需要對(duì)原結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件進(jìn)行外部粘鋼加固，保證結(jié)構(gòu)受力安全可靠，建筑造型完美。

2 工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn)

1)工程特點(diǎn)。根據(jù)要求對(duì)主樓地下室2層～20層原有結(jié)構(gòu)局部剪力墻、柱、梁進(jìn)行外部粘鋼加固，B段對(duì)各樓層局部柱、梁進(jìn)行外部粘鋼加固，保證原結(jié)構(gòu)在各種荷載的綜合作用下受力安全。

2)施工難點(diǎn)。工程的粘鋼量2 050 m2，工期75 d，分布在各樓層不同部位的各受力構(gòu)件上，原結(jié)構(gòu)樓層內(nèi)磚砌體已封閉完，構(gòu)造柱混凝土已施工完，地下室剪力墻、柱和1層～18層剪力墻的粉刷已全部施工完。

3 制定施工技術(shù)方案

3.1 粘鋼加固材料的選擇及質(zhì)量要求

根據(jù)本工程的設(shè)計(jì)要求，粘鋼加固材料為建筑結(jié)構(gòu)膠和加固鋼板。

1)施工中粘結(jié)膠選用中科院大連生產(chǎn)的JGN-Ⅱ建筑結(jié)構(gòu)膠。結(jié)構(gòu)膠應(yīng)有足夠高的強(qiáng)度，良好的耐久性和具有一定的彈性。結(jié)構(gòu)膠的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)必須滿(mǎn)足混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。2)施工中使用的鋼板選用3號(hào)鋼，鋼板的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)必須符合設(shè)計(jì)要求，鋼板焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，必須滿(mǎn)足國(guó)家現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定。

3.2 施工工藝

3.2.1 粘鋼加固施工工藝流程

搭設(shè)粘鋼腳手架→被粘混凝土表面和鋼板表面的處理→粘結(jié)膠現(xiàn)場(chǎng)配制→被粘混凝土面及鋼板涂敷膠→粘結(jié)施工→固定鋼板并加壓→粘結(jié)膠固化→卸支撐檢驗(yàn)粘結(jié)效果→鋼板防腐粉刷處理。

3.2.2 被粘混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面處理步驟

1)對(duì)原混凝土構(gòu)件表面，用硬毛刷蘸高效洗滌劑刷除表面油垢污染物，用自來(lái)水沖洗，然后用角磨機(jī)對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，除去1 mm～2 mm厚混凝土表層，并用無(wú)油壓縮空氣吹除粉塵和浮灰，最后用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面，即可進(jìn)行涂敷建筑結(jié)構(gòu)膠，建筑結(jié)構(gòu)膠沿粘結(jié)面部位均勻涂刷3 mm～5 mm，對(duì)混凝土凸凹不平處用膠填平。2)對(duì)梁截面寬與高方向的垂直度偏差較大、陰陽(yáng)角不方正、梁底呈弧形的剔除凸出部分，用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿修補(bǔ)平整。3)鋼板粘結(jié)面用平砂輪打磨直至出現(xiàn)金屬光澤，打磨粗糙程度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼板方向垂直，之后用脫脂棉蘸丙酮擦拭干凈。4)粘鋼板前，應(yīng)對(duì)梁、板被加固構(gòu)件進(jìn)行卸荷。采用千斤頂頂升方式卸荷，對(duì)于承受均布荷載的梁應(yīng)多點(diǎn)均勻頂升，對(duì)于由次梁作用的主梁，每根次梁下要設(shè)U形支托，間距500 mm。5)粘結(jié)膠為甲、乙兩組分，使用前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查，按照產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定配置。注意攪拌時(shí)應(yīng)避免雨水進(jìn)入容器，按同一方向進(jìn)行攪拌，容器內(nèi)不得有油污。6)建筑結(jié)構(gòu)膠配置好后，用抹刀同時(shí)涂抹已處理好的混凝土表面和鋼板粘結(jié)面上，厚度1 mm～3 mm，中間厚邊緣薄，然后將鋼板貼于預(yù)定的位置。鋼板粘貼好后，立即使用夾具夾緊或用U形支托支撐固定，旋動(dòng)支托適當(dāng)加壓(見(jiàn)圖1，圖2)，使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。對(duì)于剪力墻或柱子構(gòu)件的立面粘貼，為了防止粘結(jié)劑流淌，應(yīng)加一層脫蠟玻璃絲布。7)建筑結(jié)構(gòu)膠在常溫下固化，保持在20℃以上，24 h即可凝固，可以拆除夾具或支撐，3 d可受力使用。若氣溫低于15℃，應(yīng)采取人工加溫來(lái)加快粘結(jié)膠的固化。8)粘貼鋼板時(shí)用儀表傳感器測(cè)出鋼板單位面積壓力，作為施工中參考依據(jù)。9)構(gòu)件加固完，待結(jié)構(gòu)膠完全凝固后，才能拆除加壓設(shè)施，拆完后用手錘沿粘結(jié)面輕輕敲擊鋼板，如無(wú)空鼓聲，表明已粘結(jié)密實(shí)，否則應(yīng)剝離下鋼板補(bǔ)膠重新粘貼。10)鋼板表面的防腐處理:即鋼板表層浮銹清除干凈后，用結(jié)構(gòu)膠點(diǎn)粘一層水刷石，然后用M15水泥砂漿粉刷保護(hù)層，厚度25 mm。11)粘鋼加固施工人員必須培訓(xùn)持證上崗。

3.3 構(gòu)件外部粘鋼加固法適用的環(huán)境

構(gòu)件外部粘鋼加固法施工的環(huán)境溫度不超過(guò)60℃，相對(duì)濕度不大于70%，以及無(wú)化學(xué)腐蝕的使用條件為限，否則應(yīng)采取有效的防護(hù)措施。

3.4 粘鋼施工過(guò)程中存在的難度和施工措施

1)當(dāng)梁底預(yù)留安裝配電管線排列過(guò)密時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，保持電管的位置不變，粘鋼時(shí)避開(kāi)電管位置，通過(guò)增加鋼板的厚度來(lái)保證結(jié)構(gòu)粘鋼的受力效果。2)當(dāng)原梁底下構(gòu)造柱預(yù)留插筋時(shí)，將插筋割斷，根據(jù)構(gòu)造柱所在的位置，在已粘好鋼板的對(duì)應(yīng)部位粘 240 mm×240 mm的小鋼板，小鋼板在粘結(jié)前焊好 4φ 12，@500 mm長(zhǎng)的U形鋼筋。3)在原結(jié)構(gòu)柱上粘結(jié)豎向鋼板時(shí)，原墻壓筋與柱子連接的預(yù)埋件已經(jīng)鑿出，柱子局部混凝土表面凸凹不平，為此將預(yù)埋件周邊的浮灰清理干凈，用凈水沖洗濕潤(rùn)，再用 1∶2水泥砂漿填平壓實(shí)。待其凝固干燥后，進(jìn)行粘貼鋼板施工，粘貼鋼板之前，提前預(yù)粘一3×120 mm的鋼板并焊上2φ 6墻壓筋。4)所粘鋼板厚度超過(guò)6 mm，應(yīng)分兩層粘貼，第一層鋼板粘貼固化后，再粘貼第二層鋼板。

4 粘鋼施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1)使用加壓的設(shè)施材料必須平直，且有足夠的剛度，從而保證鋼板與混凝土表面粘貼密實(shí)。2)保證兩鋼板的搭接長(zhǎng)度不小于50 mm。3)拆除臨時(shí)固定設(shè)備后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊所粘鋼板，從音響來(lái)判斷粘結(jié)效果，錨固區(qū)粘結(jié)面積小于90%，非錨固區(qū)粘結(jié)面積小于70%，則證明此構(gòu)件粘結(jié)無(wú)效，應(yīng)剝離下來(lái)重新粘結(jié)。4)采用超聲波檢測(cè)，無(wú)損超聲波抽查粘鋼質(zhì)量，即根據(jù)超聲波直觀反映出膠的厚度，膠與鋼板、膠與混凝土的粘結(jié)質(zhì)量。5)現(xiàn)場(chǎng)作鋼板粘結(jié)拉力試驗(yàn)，即對(duì)已粘結(jié)凝固后的鋼板，現(xiàn)場(chǎng)做拉力試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求及規(guī)范要求。6)為保證粘鋼質(zhì)量，每道工序設(shè)置專(zhuān)人檢查。按照規(guī)范要求驗(yàn)收，并做好驗(yàn)收記錄。認(rèn)真填寫(xiě)工程隱蔽單。

5 粘鋼施工安全措施

1)粘鋼施工的腳手架必須具有足夠的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性。2)加壓工具必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，防止在加壓過(guò)程中斷裂傷人。3)配制粘結(jié)劑用的原材料應(yīng)密封儲(chǔ)存，遠(yuǎn)離火源，避免陽(yáng)光直接照射。4)粘結(jié)劑配制和使用場(chǎng)所，必須保持良好的通風(fēng)。

6 結(jié)語(yǔ)

相比加大構(gòu)件截面加固法、外包鋼加固法有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):1)不改變結(jié)構(gòu)和建筑的使用功能;2)提高原結(jié)構(gòu)的承載能力;3)施工操作方便，縮短工程施工工期;4)降低工程成本。

通過(guò)對(duì)粘鋼加固工藝的施工，總結(jié)以下幾點(diǎn)體會(huì):1)粘鋼加固技術(shù)作為一項(xiàng)新型的結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)，它的施工工藝必須符合現(xiàn)行國(guó)家《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定和其他現(xiàn)行國(guó)家頒布的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范要求，才能提高原構(gòu)件的承載能力。2)加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料的檢查驗(yàn)收，并對(duì)其各項(xiàng)物理、化學(xué)性能和力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，合格后才能使用。3)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，針對(duì)不同的構(gòu)件，做到每道工序都有詳細(xì)交底和檢查驗(yàn)收記錄，使各道施工工序科學(xué)合理，符合施工規(guī)范的要求。避免返工，浪費(fèi)材料，提高工程成本。4)粘鋼施工完，結(jié)構(gòu)膠凝固后，拆卸加固支撐。加強(qiáng)對(duì)粘鋼效果檢測(cè)，特別是錨固區(qū)的檢測(cè)，從而保證錨固區(qū)和非錨固區(qū)的粘結(jié)力都滿(mǎn)足規(guī)范要求。

[1] CECS 25∶90，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 7124-86，膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法[S].

[3] GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].