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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(jié)構(gòu)膠,將鋼板粘貼于構(gòu)件表面從而提高構(gòu)件承載力的一種加固方法。
該方法始于1967年,南非學(xué)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(cè),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(xué)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(yīng)用于混凝土受彎、大偏心受壓、受拉構(gòu)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(gòu)件表面,使鋼板與原結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)強度高于混凝土抗拉強度,可以使鋼板與原構(gòu)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(gòu)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(gòu)件的外觀。
根據(jù)粘貼鋼板加固混凝土構(gòu)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(gòu)件的加固,不適用于素混凝土構(gòu)件,包括縱向受力鋼筋一側(cè)配筋率小于0.2%的構(gòu)件加固。
2.由于鋼板粘貼在混凝土表面,加固構(gòu)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(gòu)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(jié)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(zhuǎn)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(yīng)遵照供應(yīng)商提供的使用溫度限制。
目前,商業(yè)用建筑結(jié)構(gòu)膠黏劑玻璃化轉(zhuǎn)化溫度約在60 - 82℃之間,同時考慮到一般混凝土結(jié)構(gòu)使用溫度低于60℃,所以,粘貼鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)長期使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。
處于特殊環(huán)境(如高溫高濕、介質(zhì)腐蝕和等)的混凝土結(jié)構(gòu)加固,除應(yīng)按國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定采取相應(yīng)的防護措施外,尚應(yīng)采用耐環(huán)境因素作用的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)件時,應(yīng)將鋼板受力方式設(shè)計成僅承受軸向應(yīng)力作用。
2.粘貼在混凝土構(gòu)件表面上的鋼板,其外表面應(yīng)進行防銹蝕處理。表面防銹蝕材料對鋼板及膠黏劑應(yīng)無害。
3.采用粘貼鋼板對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固時,應(yīng)采取措施卸除或大部分卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。
4.當(dāng)被加固構(gòu)件的表面有防火要求時,應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑設(shè)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(yīng)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(yīng)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(gòu)件上合適位置鉆孔固定膨脹螺栓。
3.膠粘劑配制
(1)建筑結(jié)構(gòu)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(zhì))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(fēng)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(dāng)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(jié)面積少于90%,非錨固區(qū)有效粘結(jié)面積少于70%,應(yīng)剝離鋼板,重新粘貼。
(2)對重要構(gòu)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(jié)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。
碳纖維加固與粘鋼加固能否互換粘貼碳纖維加固和粘鋼加固的形式和加固機理均較類似,本質(zhì)上相當(dāng)于增加構(gòu)件配筋,在抗剪、抗彎加固中一般可以互相替換。如果碳纖維布抗拉強度設(shè)計值取為2000MPa,鋼材(Q235)抗拉強度設(shè)計值取為200MPa,可按照0.1mm厚碳纖維布相當(dāng)于1mm厚鋼板的原則代換。
但應(yīng)注意以下幾點:
A、碳纖維和鋼材彈性模量基本一致,但碳纖維的抗拉強度是鋼材的10倍左右,所以要充分發(fā)揮加固材料的強度,粘貼碳纖維需要加固構(gòu)件產(chǎn)生更大的形變。也就是說,在小變形情況下,粘貼碳纖維加固應(yīng)力滯后顯著,所以當(dāng)構(gòu)件承載力相差較多時,應(yīng)優(yōu)先選用粘鋼加固;
B、碳纖維和鋼材彈性模量基本一致,達到同樣的力值,鋼材截面要大的多,所以粘鋼加固提高構(gòu)件剛度的幅度要超過碳纖維加固。也就是說,若補充同樣的抗彎能力,構(gòu)件粘鋼加固的撓度、裂縫寬度小于粘碳纖維加固的;
C、鋼板上可以焊接錨筋,也可鉆孔設(shè)植筋錨固,所以粘鋼加固的錨固方式較粘碳纖維靈活;
D、碳纖維輕、薄,不需要大型施工機械,運輸儲存、施工簡便,同樣工程量,粘貼碳纖維施工工期約是粘鋼的40%。
E、碳纖維和鋼材相比,屬惰性材料,不銹蝕,也不易被有害介質(zhì)腐蝕,在惡劣環(huán)境下耐久性好。
F、碳纖維具有柔韌性,能夠包裹復(fù)雜外形的構(gòu)件,并非很光滑的結(jié)構(gòu)建筑的鋼筋表面基本有效粘貼率也可以達到, 粘貼鋼板是很難達到有效的粘貼面,相應(yīng)的驗收標準僅僅是達到70%。
梁上開洞該如何進行加固在新聞上經(jīng)常會看到一些報道,房子在空調(diào)或者其他設(shè)備安裝時,施工人員經(jīng)常會在梁中進行開洞,導(dǎo)致業(yè)主內(nèi)心非??只?。那么遇到這種情況該如何進行處理呢?
在發(fā)生這種情況以后,首先要確定是否打斷主鋼筋,如果在開洞過程中,沒有打斷主筋,只是打斷個別箍筋,并且開洞較小,這樣可以不進行加固處理。其實可以不進行加固處理并不是對結(jié)構(gòu)一點影響都沒有,只是洞比較小,對結(jié)構(gòu)影響相對較小??紤]到結(jié)構(gòu)在設(shè)計時都會有一定的安全系數(shù),所以可以不進行加固處理。
如果確定打斷的只是部分主筋,這樣的話可以采用粘貼碳纖維布或者粘貼鋼板的加固工藝進行加固。具體粘貼碳布、鋼板的規(guī)格參數(shù)需要找專業(yè)的設(shè)計院進行設(shè)計計算。但需要注意的是,遇到這種情況越早加固對結(jié)構(gòu)受力越有利。
如果在開洞時將所有鋼筋全部打斷,這種情況就比較危險了,由于下部鋼筋主要起到抗彎作用,主筋全部打斷,那這根梁就有了很大隱患。由于粘貼鋼板和碳纖維布不適用于素混凝土和縱向受力鋼筋一側(cè)配筋率小于0.2%的構(gòu)件加固,所以主筋全部打斷這種情況下也不適用于粘貼碳纖維布和粘貼鋼板加固。在這種情況下增大截面加固是比較合適的,具體的配筋受力計算要找專業(yè)的設(shè)計單位進行計算。
在任何情況下都不要私自去破壞結(jié)構(gòu),如果想要對結(jié)構(gòu)進行改造,需要走正規(guī)的程序,找專業(yè)的設(shè)計院、正規(guī)的施工單位、注重品質(zhì)的材料廠家這樣才能保證結(jié)構(gòu)的安全。