建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)新技術(shù)解析

洪建兵

【摘 要】改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。隨著人民生活水平不斷提高，對建筑物的要求也愈加嚴(yán)格。近年來，建筑結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)問題成為人們關(guān)注的建筑熱點。隨著科技的不斷進(jìn)步，純聚脲技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展無疑為建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)提供了一條嶄新的途徑。文章對目前傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了分析，提出了其中的不足，同時對純聚脲技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢和特點進(jìn)行了深入地分析。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；加固修復(fù)；新技術(shù)；應(yīng)用

引文：

建筑物如果使用時間過長，已處在老齡期；如果建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量不高；如果建筑物在使用過程中出現(xiàn)使用不當(dāng)?shù)那闆r或者在對其進(jìn)行改造時出現(xiàn)失誤；如果建筑物所處的使用環(huán)境相對比較惡劣，都必須對其進(jìn)行加固修復(fù)。

對建筑物進(jìn)行加固和修復(fù)工作，不僅僅是要使建筑結(jié)構(gòu)的承載力大大增加，還要確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性有所提高，更要保證所有的建筑物依然能夠充分發(fā)揮它自己的功能，除此之外，還要加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)本身的保護(hù)，使其能夠在惡劣的環(huán)境中使用下去，防水防潮，并做好內(nèi)部鋼筋等重要構(gòu)件的保護(hù)工作。傳統(tǒng)的加固修復(fù)技術(shù)雖然有其長處，但是存在著明顯的不足。而目前的新技術(shù)純聚脲技術(shù)既可以確保加固的質(zhì)量，又能起到防護(hù)的作用，使建筑結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)工作變得更加高效。

1噴涂聚脲技術(shù)特性

美國化學(xué)家DudleyJ.Primeaux在上個世紀(jì)80年代中期率先發(fā)明了噴涂聚脲技術(shù)。根據(jù)純聚脲最科學(xué)的定義來看，純聚脲的A組必須是異氰酸酯預(yù)聚物，而B組一般是有端氨基擴(kuò)鏈和端氨基樹脂兩個部分組成，任何羥基成分和催化劑都不能包含進(jìn)去，但是色漿和便于顏料分散的助劑可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥砑?。青島理工大學(xué)黃微波所寫的噴涂聚脲彈性體技術(shù)的相關(guān)著作里準(zhǔn)確的闡述了聚脲的發(fā)展史、合成機(jī)理、性能表現(xiàn)、聚脲噴涂設(shè)備、施工和工程應(yīng)用等等。

1.1高強(qiáng)高彈性，加固修復(fù)效果顯著

純聚脲材料的力學(xué)性能很好，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到25MPa以上，而斷裂伸長率也可以達(dá)到500%以上。根據(jù)相關(guān)的實驗證明，如果使用2mm的聚脲涂層包裹一個正方體混凝土墩，那么如果對其施加500噸的軸向壓力，結(jié)果是混凝土雖然被破壞了，但是外部涂層沒有受到明顯的損壞，這就代表聚脲材料具有很好的彈性和強(qiáng)度。通過聚脲技術(shù)的應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性得到了很大的提高，如果發(fā)生了地震，建筑裂縫的擴(kuò)張會被有效阻止，從而使得建筑結(jié)構(gòu)不會輕易受損坍，從而加強(qiáng)了建筑的安全性，確保人們在地震中可以獲得較長的逃命時間。地震之后對建筑物進(jìn)行修復(fù)如果采用聚脲材料，建筑裂縫的擴(kuò)張可以被有效制止，墻柱承重時所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力也能夠很快適應(yīng)，使得墻柱的承載力大幅度提升。同時聚脲材料還可以有效阻絕腐蝕介質(zhì)，使得內(nèi)部鋼筋不被腐蝕。為了使聚脲材料的強(qiáng)度能夠更高，可以加入碳纖維布的使用，先在建筑表面鐵附上碳纖維布，然后再噴涂聚脲材料，這樣不但修復(fù)層有了較高的強(qiáng)度，而且碳纖維加固的不足也得到了有效的彌補(bǔ)。

1.2較強(qiáng)的附著力，能很好適應(yīng)各種基材

要將材料很好地貼附在墻面上，還要確保其在各種外力的沖擊下不會出現(xiàn)脫落等現(xiàn)象，那么就必須很好地解決附著力的問題。聚脲材料噴涂到墻體表面是需要經(jīng)過高溫高壓的，因此在接觸到墻面之后會迅速發(fā)生化學(xué)變化，從而達(dá)到固化的目的，這樣就加強(qiáng)了和基材之間的附著力。雖然聚脲的附著力會受到潮濕等等外環(huán)境因素和基材表面材料等因素的影響，但是如果對基材進(jìn)行了專業(yè)的工藝處理，并噴涂了配套的底漆界面劑，從而使基材封閉增強(qiáng)，這樣聚脲材料就可以更好地適應(yīng)各種基材。

1.3溫度和濕度的變化對聚脲材料影響不大，施工性能優(yōu)異

聚脲材料噴涂到墻體表面是需要經(jīng)過高溫高壓的，因此任何形狀的表面都可以實現(xiàn)噴涂，而且涂層均勻、連續(xù)，不會出現(xiàn)流掛和氣泡的現(xiàn)象，即使外部條件較為潮濕，聚脲材料的性能也可以達(dá)到實驗室條件下的90%以上。相比聚氨酯脲和聚氨酯，純聚脲材料對于溫度和濕度的變化一點都不敏感。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理可以看到，純聚脲的胺基組分和NCO組分有很高的反應(yīng)活性，而聚氨酯脲在潮濕的環(huán)境中很容易發(fā)生下列反應(yīng)：R—NCO+H2O→RNH2+CO2，這樣一來就產(chǎn)生了CO2，而CO2很容易使涂層發(fā)生折皺或者起泡的情況，從而使涂層開裂、分層、脫落；除上述情況，胺基組分即便在零下的溫度條件下也會和NCO組分產(chǎn)生很高的反應(yīng)活性，這樣就保證了涂層可以迅速固化，而聚氨酯脲在冬季的低溫環(huán)境下很容易出現(xiàn)固化程度不完全，而導(dǎo)致涂層發(fā)黏。

1.4優(yōu)越的耐老化性能，使用壽命長

之所以對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固，主要目的還是為了建筑物有較高的使用安全性，并確保建筑物能夠獲得較長時間的使用期限，因此加固材料的抗老化性能必須更加優(yōu)異。相比其他材料而言，聚脲材料的耐紫外線老化性能、耐雨水沖刷性能和防水抗?jié)B性都非常優(yōu)越。在一些對建筑結(jié)構(gòu)有特殊要求的應(yīng)用場合，聚脲材料還展現(xiàn)出優(yōu)越的耐鹽霧腐蝕性能、抗根莖穿刺性能和耐介質(zhì)腐蝕性能。而純聚脲材料緊致的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成決定了它擁有超長的使用年限。純聚脲材料擁有很高的反應(yīng)活性，不需要任何額外的催化劑，也不會因為外界環(huán)境的惡劣而使自己的分子鏈出現(xiàn)斷裂，從而使材料表面出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，材料厚度不斷減小的情況也不會出現(xiàn)，這樣涂層的力學(xué)性能和耐老化性能也不會很快降低。青島理工大學(xué)的呂平對聚脲結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了深入的研究發(fā)現(xiàn)，即便是經(jīng)過人工加速氙弧燈老化、延誤老化和凍融循環(huán)等等試驗，聚脲的宏觀力學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)在實驗前后也不會有很大的變化，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)推算出其使用壽命可超過100年，這就充分展現(xiàn)了聚脲材料優(yōu)異的抗老化性。國外也有相關(guān)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)可以證明上述論點。

2實際應(yīng)用

2.1工程概況

文章所舉出的例子是青島即墨市的某個新建的樓盤，在進(jìn)行施工時，由于外部環(huán)境因素的影響，混凝土的樓板出現(xiàn)了開裂的情況。根據(jù)具體的分析可以看到：該建筑已經(jīng)達(dá)到了規(guī)定的強(qiáng)度要求，而之所以對建筑進(jìn)行加固就是為了有效防止出現(xiàn)樓板漏水的現(xiàn)象，這樣可以避免腐蝕介質(zhì)進(jìn)入到樓板和承重梁的內(nèi)部，這樣就可以避免出現(xiàn)鋼筋腐蝕的情況，承載能力可以保持原有的強(qiáng)度，而建筑物的使用性能和安全性就會得到有效地保障，業(yè)主的生命財產(chǎn)安全也會得到保障。因此，在進(jìn)行聚脲材料的選擇時，只要確保其強(qiáng)度比步行強(qiáng)度高就可以。而在選擇時最主要的是要對材料的防水抗?jié)B能力、伸縮能力和聚脲和基材的附著力進(jìn)行考量，同時還需要考慮材料在施工時是否方便快捷。

2.2材料選用

青島理工大學(xué)功能材料研究所開發(fā)出了一系列新的產(chǎn)品，比如Qtech系列的聚脲產(chǎn)品，在實際應(yīng)用中獲得了極好的效果。在這次工程所選擇的產(chǎn)品就是Qtech-206噴涂型粘彈防水材料，它是一種軟彈性體材料，有很強(qiáng)的堵縫性能。Qtech-206產(chǎn)品還具有很高的伸縮能力和耐疲勞拉伸性能，因此很少會出現(xiàn)零延伸的情況。Qtech-206的施工工序相對來說比較簡單，而且具有很優(yōu)異的縱橫性能，所以可以說是加固修復(fù)的首選。

2.3施工工藝的流程

聚脲施工的工藝流程一般包括8個步驟：首先進(jìn)行施工準(zhǔn)備，然后處理驗收基材，對底漆的施工情況進(jìn)行驗收，處理遮護(hù)和收邊，開始聚脲材料的噴涂和自檢，進(jìn)行相關(guān)區(qū)域的修補(bǔ)，最后驗收工程情況。同時要注意以下情況：首先是基材處理施工，由于Qtech-206具有很高的堵縫能力，因此不需要修補(bǔ)膩子，只要將表面的浮漿清除干凈。但是也要看具體的工程情況，根據(jù)基材和聚脲材料的不同情況選擇合適的處理方式，確保涂層具有較高的附著力，從而避免出現(xiàn)針眼、脫落和氣泡。其次是底漆的施工，要確保底漆具有很高的活性，這樣就可以確保聚脲和底漆有很好的反應(yīng)能力，確保聚脲涂層的附著力，在刷完底漆的6小時至12小時之后就可以進(jìn)行聚脲材料的噴涂。其次要注意遮護(hù)和收邊的處理，處理不好就會影響整個工程的美觀度和完整性。最后要注意聚脲涂層的施工。噴涂壓力最好保持在11.7MPa-17.2MPa之間，A組分和B組分的具體比例最好是1∶1，而一些特殊地區(qū)也要注意進(jìn)行加厚處理。

3結(jié)語

純聚脲技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)上有很好的應(yīng)用效果，因此人們對它的關(guān)注度在不斷提高。聚脲材料是要通過高溫高壓進(jìn)行噴涂的，因此形成的涂層很緊致、均勻，所以他的綜合性能非常優(yōu)異。聚脲高彈高強(qiáng)的力學(xué)特性，使其在修復(fù)結(jié)構(gòu)裂縫和位移變形時具備很好的效果，它的拉力和剪切力相對比較高，抗老化性、耐介質(zhì)腐蝕、防水性也比其他材料要好的多，使用年限也有很比其他材料長得多。純聚脲材料和其他基材有很好的附著力，很少會出現(xiàn)脫落的情況。根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，純聚脲技術(shù)在進(jìn)行加固修復(fù)建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有更廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

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