淺談建筑物粘鋼加固施工要點(diǎn)

楊果蘭 田俊民

某些建筑物在使用過程中，由于使用環(huán)境、地基沉陷或其他原因，常常出現(xiàn)墻體開裂、樓板開裂、梁腹裂紋、露筋以及柱體傾斜等影響建筑物使用功能的質(zhì)量問題。為使其能夠達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限、保障建筑物使用安全，因此就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)建筑物進(jìn)行加固。粘鋼加固就是其中一種操作簡便、效果較好的加固方法。

粘鋼加固法是在混凝土受力構(gòu)件的外側(cè)涂刷特定的結(jié)構(gòu)膠、粘貼鋼板，使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉性能達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度要求的目的，以提高受損構(gòu)件強(qiáng)度和安全性的一種加固方法。由于它施工簡單、快速、不影響結(jié)構(gòu)外形，對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小;粘貼鋼板后所占的空間小，不破損原有結(jié)構(gòu);粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度高于混凝土，使得加固體系與原有結(jié)構(gòu)形成一個(gè)良好的整體，受力均勻，能大幅度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂性，抑制裂縫開展，提高承載能力，因而被廣泛使用于工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的加固處理。

經(jīng)過多次使用粘鋼法對(duì)建筑物進(jìn)行加固處理，我們認(rèn)真總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，以期與廣大建筑業(yè)朋友共同提高施工工藝，完善操作流程，增強(qiáng)加固效果，降低成本消耗。

粘鋼加固法施工流程及操作要點(diǎn)如下:

1)鋼板制作:首先應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的受損程度計(jì)算確定構(gòu)件的加固區(qū)域，并根據(jù)混凝土構(gòu)件的實(shí)際尺寸對(duì)鋼板進(jìn)行下料、成型、鉆孔(鉆孔以混凝土構(gòu)件上螺栓孔位置為準(zhǔn))。加固用鋼板一般采用Q235或18Mn鋼。

2)基底處理:對(duì)于混凝土構(gòu)件結(jié)合面，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的新舊程度，堅(jiān)實(shí)強(qiáng)度，干濕程度，分別進(jìn)行處理。a.對(duì)表面有浮油污物的混凝土構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾丙酮刷除表面浮油污物，后用冷水沖洗，再對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，除去2mm～3mm表層，直至完全露出新面，并用壓縮空氣吹除粉粒。處理后，若表面依然凹凸不平，可用高強(qiáng)樹脂砂漿修補(bǔ)。b.對(duì)表面已碳化的舊混凝土構(gòu)件的粘合面，直接對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，去掉2mm～3mm厚表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。c.對(duì)于新混凝土粘合面，先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗滌劑洗刷表面，或用清水沖洗，待完全干后即可。d.對(duì)于濕度較大的混凝土構(gòu)件或齡期在3個(gè)月內(nèi)的混凝土構(gòu)件，因一般樹脂類膠粘劑在潮濕的基層上粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)大幅度降低，故除滿足上述要求外，尚需進(jìn)行人工干燥處理。e.對(duì)于露筋的混凝土表面，需用鋼絲刷將鋼筋表面的銹蝕除去，再剔除松動(dòng)的混凝土，用清水沖洗潤濕，用高強(qiáng)樹脂砂漿修補(bǔ)。f.對(duì)于本身空鼓的混凝土構(gòu)件，應(yīng)將空鼓處剔除，用清水沖洗潤濕，用高強(qiáng)樹脂砂漿修補(bǔ)混凝土。g.對(duì)鋼板表面，可用噴砂、砂布或平輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直，其后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。h.在混凝土體鉆膨脹螺栓孔并埋入膨脹螺栓(由設(shè)計(jì)確定)。

3)卸荷:為減輕和消除后粘鋼板的應(yīng)力和應(yīng)變滯后現(xiàn)象，粘貼鋼板前宜對(duì)構(gòu)件適量進(jìn)行卸荷，卸荷方式如下:a.對(duì)老建筑采用拆除原有的吊頂、墻面裝飾、地面面層、設(shè)備等方法，以達(dá)到卸載靜荷的目的。b.對(duì)于一些不能卸載靜荷的構(gòu)件，可采用千斤頂頂升的方式卸荷，對(duì)于承受均布荷載的梁，應(yīng)采用多點(diǎn)(至少兩點(diǎn))均勻頂升;對(duì)于有次梁作用的主梁，每根次梁下需加設(shè)1臺(tái)千斤頂，頂升噸位由設(shè)計(jì)計(jì)算確定。c.卸除活荷載。

4)配膠:結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑分為甲乙雙組分，使用前需進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn)，進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn)，合格后方能使用，使用時(shí)在現(xiàn)場臨時(shí)配制，配制時(shí)按產(chǎn)品說明書規(guī)定進(jìn)行。將甲、乙兩組分分別倒入干凈容器，容器內(nèi)不得有油污，利用手提電鉆攪拌，或采用人工攪拌，攪拌至色澤完全均勻?yàn)橹埂?/p>

5)粘貼:膠粘劑配制好后，用抹刀同時(shí)涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板貼合面上，為使膠能充分浸潤、滲透、擴(kuò)散、粘附于結(jié)合面，宜先用少量膠在結(jié)合面上來回刮抹數(shù)遍，再添抹至所需厚度(1mm～3mm，中間厚邊緣薄)，然后將鋼板貼于預(yù)定位置，若是立面粘貼，為防止流淌，可加鋪一層脫蠟玻璃絲布。

6)固定與加壓:鋼板粘貼好后，應(yīng)立即用特制U形夾具夾緊或用支撐頂撐或用膨脹螺栓等固定，并適當(dāng)加壓，以使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。膨脹螺栓一般兼作鋼板的永久附加錨固措施，其埋設(shè)孔洞與鋼板一起于涂膠前配鉆。

7)固化:結(jié)構(gòu)膠粘劑都是常溫(20℃)下固化，24 h即可拆除夾具或支撐，3 d即可受力使用。若氣溫低于5℃，應(yīng)采取人工加溫，一般用紅外線燈或電熱毯加熱保溫，固化期間不得對(duì)鋼板有任何擾動(dòng)。

8)檢驗(yàn):每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求及時(shí)進(jìn)行檢查，并作好相關(guān)的驗(yàn)收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工;粘鋼結(jié)束后，應(yīng)組織有關(guān)人員共同驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。加固構(gòu)件的粘鋼質(zhì)量，一般采用非破損檢驗(yàn)，即從外觀檢查鋼板邊緣溢膠色彩，硬化程度，用小錘敲擊鋼板表面，以回音來判斷有效粘結(jié)面積，如出現(xiàn)空鼓等粘結(jié)不密實(shí)的現(xiàn)象采用壓力灌膠的方法進(jìn)行補(bǔ)救，若粘結(jié)面積錨固區(qū)小于90%，非錨固區(qū)小于70%，則判定粘結(jié)無效，需重新施工。

9)防腐處理:外部粘鋼加固鋼板，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理。一般采用刷防銹漆、鋼板網(wǎng)抹灰或噴防火涂料的方法進(jìn)行保護(hù)。

某鋼廠燒結(jié)主廠房為框架結(jié)構(gòu)，一期工程投入使用一年后，其各層框架梁均發(fā)現(xiàn)不同程度的裂紋，且圍護(hù)墻也出現(xiàn)大幅開裂，特別是燒結(jié)機(jī)尾部部位的框架梁，已出現(xiàn)露筋現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了廠房使用的安全性，后經(jīng)房屋建筑檢測部門檢測，發(fā)現(xiàn)問題的出現(xiàn)是由以下原因引起的:

1)地基下沉:由于主廠房坐落于原水洼地之上，地基雖經(jīng)過處理，但在廠房建成、設(shè)備投入使用后，大量荷載使地基產(chǎn)生不均勻沉降，沉降最大處230mm，最小處50mm，使框架梁不均勻受力，致使其根部開裂，墻體出現(xiàn)裂紋。

2)梁配筋不足:經(jīng)過檢測，梁開裂的一個(gè)重要原因就是其配筋嚴(yán)重不足，混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，致使梁中部受拉區(qū)較早出現(xiàn)裂紋。

由于廠房的設(shè)備無法移動(dòng)，且不能停產(chǎn)，廠房空間狹窄，無法在受損框架梁下部加設(shè)支撐，也無法滿足大規(guī)模的施工操作。鑒于以上情況，決定采用粘鋼加固法對(duì)廠房框架梁進(jìn)行加固。首先逐一對(duì)受損的梁進(jìn)行了勘測，針對(duì)其受損部位、受損程度大小分別對(duì)梁提出不同的加固方案:

1)在梁受拉區(qū)出現(xiàn)微小裂紋的，采取在其受拉區(qū)表面粘結(jié)鋼板的方法進(jìn)行加固;2)受拉區(qū)裂紋較大的，對(duì)裂紋進(jìn)行處理后，采用在其下部粘貼鋼板，并在鋼板端部錨固區(qū)粘結(jié)U形箍的方法進(jìn)行加固，以滿足其錨固長度;3)在梁和柱結(jié)合面附近出現(xiàn)斜裂紋的，表明梁受剪承載力不足，采取將加固鋼板端部的U形箍并聯(lián)起來的方法進(jìn)行加固;4)對(duì)梁受壓區(qū)受損部位的加固，采取在梁受壓區(qū)兩側(cè)粘貼鋼板的方法;5)對(duì)連續(xù)梁支座處受損的，采取在連續(xù)梁上下兩側(cè)及柱子上分別粘貼鋼板，并將柱子上的環(huán)形箍與梁上側(cè)的加固鋼板焊接成一體，梁上下側(cè)的加固鋼板沿梁通長設(shè)置U形箍連接的方法進(jìn)行加固。

這樣的施工方法既不影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，又能利用廠區(qū)的現(xiàn)有材料，而且能保證構(gòu)件的原有幾何尺寸;施工過程不需占用太大的空間，加固后也不占用原廠房空間。

加固結(jié)束后，對(duì)框架梁恢復(fù)原有荷載，經(jīng)過一段時(shí)間后，抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫發(fā)展?jié)M足設(shè)計(jì)使用要求。

總之，粘鋼加固法對(duì)于廠房梁柱的加固不失為一種既經(jīng)濟(jì)又美觀的加固方法，但是施工前還應(yīng)注意以下因素:

1)工作環(huán)境溫度必須控制在5℃～60℃之間，這是由結(jié)構(gòu)膠本身的性能要求決定的。2)工作環(huán)境的相對(duì)濕度不能大于70%，如果相對(duì)濕度過大，膠容易受潮而起泡，從而影響粘貼質(zhì)量。3)基底處理是關(guān)鍵工序，處理時(shí)不應(yīng)只停留在構(gòu)件的表面，尤其對(duì)于老結(jié)構(gòu)，更應(yīng)對(duì)其本身檢查是否有空鼓，裂紋現(xiàn)象，以便采取相應(yīng)措施保證粘貼質(zhì)量。4)鋼板粘貼時(shí)，一定要避免先粘后焊，因焊接溫度過高，容易引起結(jié)構(gòu)膠老化而失效。5)粘貼鋼板與原構(gòu)件宜采用脹管螺栓連接。6)配制粘結(jié)膠所用原料應(yīng)密封貯存，遠(yuǎn)離火源避免陽光直接照射，現(xiàn)場施工人員應(yīng)穿好防護(hù)用品，嚴(yán)禁在現(xiàn)場吸煙。

［1］張繼紅.淺談?wù)充摷夹g(shù)在抗震加固中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，35(14):56-57.