淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用外包粘鋼加固技術(shù)

丁志

[摘 要]本文以某工程加固實例，分析介紹外包粘鋼技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加強中的技術(shù)應(yīng)用與特別應(yīng)注意的問題。

[關(guān)鍵詞]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；外包粘鋼；結(jié)構(gòu)加固；技術(shù)

中圖分類號：TU746.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0192-01

1 引言

在建筑業(yè)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則是使用最廣泛的一種形式。由于實際工程中出現(xiàn)的設(shè)計失誤、施工質(zhì)量控制不當(dāng)，以及功能改變等原因，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載力不能滿足設(shè)計或?qū)嶋H荷載要求，為此就需進行加固，以保證結(jié)構(gòu)安全性和可靠性。但是，建筑結(jié)構(gòu)加固的方法較多，如碳纖維加固法、化學(xué)植筋技術(shù)、注漿加固法、增大加固法和外包粘鋼加固法等。至于選擇哪種，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際情況確定。而其中的外包粘鋼加固法，則具有操作方便、施工周期短、加固效果好、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件截面面積增加小等優(yōu)點，因而較多的在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中選用之。

2 工程加固實例分析

1）加固理由。由于某五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑工程主體結(jié)構(gòu)竣工后，對主體結(jié)構(gòu)進行抽檢檢測，其第一、二層框架柱的混凝土抗壓強度不符合設(shè)計要求，后又經(jīng)過某建筑工程測試中心專項檢測，通過回彈法和鉆芯法檢驗認(rèn)定：的確這兩層梁柱混凝土強度未能滿足設(shè)計要求，不能滿足結(jié)構(gòu)安全和使用功能，因而必須要采取相應(yīng)的加固措施處理。

2）加固方案與材料選擇。①加固方案的選擇：經(jīng)分析論證，該建筑采用圓形加固受力性能較好，但會大量增加面積，且第一、二層已經(jīng)預(yù)售，若減少使用面積，可能會引起用戶有意見。方形加固沒有圓形對柱的承載力提高得多，但屬于新型加固?？紤]減少結(jié)構(gòu)尺寸變化，確定選擇方形加固方案。以外包鋼加固法對鋼筋混凝土柱進行加固，用CGM水泥基灌漿料增大柱子截面，將鋼板套筒外包在表面，這既能提高柱子承載力和鋼板箍的橫向約束作用，還能讓柱子產(chǎn)生良好的三向應(yīng)力狀態(tài)，使得柱子的承載力得以大幅提高，另粘結(jié)效果還能較好地使原柱與灌漿料、外包鋼套可靠地聯(lián)結(jié)成整體，又對柱子的橫截面增大不多。②加固材料選擇：選用CGM高強無收縮灌漿料為宜。CGM是一種以高強度材料為骨料、以水泥作為結(jié)合劑的水泥基灌料，其具有強度高、微膨脹、高流態(tài)、防離析等優(yōu)點。用此基料加固，28d抗壓強度超過C55混凝土，膨脹率>O.O2%，在較大的溫度變化范圍內(nèi)均能保持良好性能；操作簡單，施工工效高，加水即可使用。此處加固采用CGM-4型。CGM高強無收縮灌漿料的特點：一是自流態(tài)?，F(xiàn)場只需要加水?dāng)嚢韬蠹纯墒┕?，無振搗的情況下也可自動填滿全部間隙；二是早強、高強。1d強度最高可超過50Mpa，縮短工期；三是耐久性。經(jīng)5O次凍融循環(huán)試驗，200萬次疲勞實驗，強度改變?nèi)圆幻黠@；四是微膨脹。能保證灌漿料與基礎(chǔ)緊密接觸。③其他材料選擇：鋼材均采用Q235B標(biāo)準(zhǔn)類型。

3）施工加固技術(shù)方法。①卸載處理。因加固結(jié)構(gòu)前后受力性能差別較大：加固結(jié)構(gòu)屬二次受力結(jié)構(gòu)，加固前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)承受一定的荷載，特別是在對結(jié)構(gòu)進行加固時，截面會存在較高的應(yīng)力、應(yīng)變。而加固后新加部分不能馬上分擔(dān)載荷，只有在第二次加載情況下才發(fā)揮作用，所以整個加固結(jié)構(gòu)在其后的第二次荷載受力過程中，新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變始終滯后于原結(jié)構(gòu)的累計應(yīng)力、應(yīng)變。新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變值始終比原結(jié)構(gòu)的累計應(yīng)力、應(yīng)變值要低，致使結(jié)構(gòu)破壞時，原結(jié)構(gòu)達(dá)到了極限狀態(tài)，而新加部分可能達(dá)不到自身的極限狀態(tài)，不能充分發(fā)揮承受載荷的潛力。再說，加固結(jié)構(gòu)屬二次組合結(jié)構(gòu)，新加部分與原結(jié)構(gòu)作為一個整體共同受力。因混凝土本身的強度一般比結(jié)合面混凝土的粘結(jié)強度要高，使得二次組合結(jié)構(gòu)的總體承載力比一次整澆結(jié)構(gòu)要低一些。通過分析也可知：在加固結(jié)構(gòu)中應(yīng)卸荷與加強細(xì)部處理，來改善共同受力狀況。有可能時，應(yīng)將所有活荷載全部去掉，也可采用施加反力的方法降低原構(gòu)件的應(yīng)力。此處卸荷處理方法：將原設(shè)計中240厚空心磚墻改為1/4磚并6O厚三拓板組合墻，180厚空心磚墻改為60厚三拓板輕體隔墻。②施工操作方法。一是基層處理。拆除柱邊墻體與裝飾，并將柱子表明混凝土風(fēng)化層除掉（用角磨機），將表面鑿毛或打成深度≥6mm的溝槽。二是斷面控制。根據(jù)設(shè)計圖紙計算出柱周加大斷面的厚度，然后測出基層處理合格后的柱斷面尺寸。為保證工程質(zhì)量、節(jié)約用材，所有尺寸都應(yīng)按平均值計算。在一柱角按算出的柱加大斷面厚度，兩測吊垂線，分別在距樓板上皮600、1500mm處，測出此點位柱加大斷面的實際尺寸，并在柱面上做標(biāo)志。為保證鋼板能較好地與內(nèi)部混凝土表面結(jié)合，對鋼板粘貼面要除銹，并按照同鋼板套筒受力方向垂直的方向進行打磨紋路，搞好粗糙處理。③鋼板的焊接。按尺寸裁剪的各種鋼材件進行組焊，形成幾個部分，然后吊裝在柱子上就位，并焊接一起。然后對加固的鋼結(jié)構(gòu)進行防腐處理，對柱鋼板拼焊驗收，合格后方能進行支模。④模板支設(shè)。防止灰塵顆粒落到下部模板影響加固質(zhì)量，應(yīng)該從上向下進行柱模板的支設(shè)。柱支模采用外包鋼板內(nèi)框法，按外包鋼板之間的實測尺寸用方木支內(nèi)模，其方木與柱相接的面要刨平。⑤CGM的配制方法。應(yīng)將CGM灌漿料的攪拌地點盡量靠近灌漿施工處。按照隨貨提供的產(chǎn)品合格證上的推薦用水量加水進行CGM灌漿料的拌和，攪拌均勻即可使用。其拌和用水應(yīng)采用飲水，用其它水源時應(yīng)檢驗，滿足《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》方可。對地腳螺栓錨固與載埋鋼筋，可略微減少用水量。CGM灌漿料的拌和可采用機械或人工攪拌，但后者的效果一般會比前者更好，攪拌時間控制為1-2min。若用人工攪拌，應(yīng)先加入2/3的用水量攪拌2min，然后再加入另外1/3水量進行攪拌均勻。而每次應(yīng)根據(jù)使用量多少確定攪拌量，保證拌料在4Omin內(nèi)用完。現(xiàn)場使用不得在CGM灌漿料中摻入任何外摻料和外加劑，避免影響加固質(zhì)量。⑥CGM的澆注方法。必須沿柱高每隔1.2m的距離自下而上進行CGM的澆筑，當(dāng)CGM在出氣孔一側(cè)溢滿鋼板套筒時，則下部CGM可隨用隨拌，也可連續(xù)澆注。⑦節(jié)點處理方法。鋼板穿樓板遇混凝土梁時，須按圖紙單肢切除鋼板，并與梁頭加強鋼板焊接，而另一肢與上層鋼板對接時，應(yīng)局部切除板上鋼板，該工序復(fù)雜，還難保證施工質(zhì)量。⑧質(zhì)量檢驗與注意的問題：一要嚴(yán)格控制柱加大斷面的尺寸。切勿過分加大斷面厚度，以免引起柱斷面偏大、移位、錯位現(xiàn)象，這既浪費材料，又影響建筑的使用與美觀；二要搞好基層處理。這對于保證加固質(zhì)量非常重要，因此應(yīng)切實做好鋼板粘貼面的粗糙處理，以保證傳力效果，并確保新老構(gòu)件能形成一整體。三要在柱鋼板就位后、大面積施焊前，應(yīng)仔細(xì)檢查柱斷面尺寸、垂直度和軸線位移等。確保符合設(shè)計圖紙和規(guī)范的要求，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，避免焊后返工。四要提前澆水。提前12h用水對基層混凝土和柱模板洗濕潤，拆除柱接槎四周和柱根的底模，將內(nèi)部雜物清除干凈后澆注CGM灌漿料，以確保加固質(zhì)量。五要加強檢測、檢驗。根據(jù)設(shè)計院要求的澆注面積及厚度，對CGM質(zhì)量檢測與計算，現(xiàn)場無空鼓，經(jīng)焊接后的強度檢驗合格。

3 結(jié)束語

工程加固完工后，經(jīng)檢驗后必須確保滿足設(shè)計強度要求。在投資少，不影響建筑使用功能的情況下，要能夠較好地解決建筑下部鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)強度不足的問題；要能夠保障建筑的結(jié)構(gòu)安全。

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