探討鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)及其工程應(yīng)用

陳曉偉

安徽富煌建筑設(shè)計研究有限公司 安徽 合肥 230000

引言

如今在我國各行各業(yè)的工程建設(shè)過程中均廣泛應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)，但是受到施工管理、施工技術(shù)、材料質(zhì)量等方面因素的影響，讓很多工程中的鋼結(jié)構(gòu)無法充分發(fā)揮其作用，也讓鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性受到了影響。為了更好地利用鋼結(jié)構(gòu)，使其在工程建設(shè)中充分發(fā)揮出作用，必須合理使用鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術(shù)，從而提升鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，基于此，本文將對鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)原理、優(yōu)勢及其工程應(yīng)用進行闡述。

1 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)概述

應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)主要目的是為了提升鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)截面的擴大，以此來有效提升整個結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)固程度，粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用形式是使用膠粘材料將鋼板等提升穩(wěn)定度的材料粘貼在原本的鋼結(jié)構(gòu)上，以此來擴大原本的鋼結(jié)構(gòu)截面，實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、強度的有效提升，是一種較為理想的鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術(shù)。粘鋼加固技術(shù)與傳統(tǒng)的碳纖維加固、焊接加固技術(shù)相比有所不同，具有其獨特的優(yōu)勢和缺陷。與焊接加固方式不同，粘鋼加固技術(shù)可以有效避免高溫焊接對原有構(gòu)件產(chǎn)生的影響，可以實現(xiàn)冷作業(yè)，可以在很多需要避免高溫的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。在鋼結(jié)構(gòu)上粘鋼板可以大幅增加原本結(jié)構(gòu)的強度，而且可以提升鋼結(jié)構(gòu)承壓力較大區(qū)域的承受力，雖然同樣是可以冷作業(yè)，但是粘鋼加固技術(shù)與碳纖維加固也有所差異[1]，需要根據(jù)環(huán)境、工程需求、結(jié)構(gòu)等差異選擇最適宜的粘鋼材料。在鋼結(jié)構(gòu)受拉、承壓等受力處需要使用粘鋼加固技術(shù)擴大承載面，需要先對鋼結(jié)構(gòu)表面進行清潔，以免影響粘膠效果，隨后需要對其表面進行打磨，增加摩擦力，使粘膠更好的發(fā)揮效果，上膠后即可粘貼鋼板。

整體而言，鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術(shù)原理相對簡單，在適當增加鋼結(jié)構(gòu)截面基礎(chǔ)上，可以最大限度提升鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力剛度和承載力，是提升構(gòu)件耐久性的重要手段。和傳統(tǒng)焊接鋼板法相比，粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用可以降低焊接情況的出現(xiàn)，可以在不適宜拆除更換位置或是防高溫鋼結(jié)構(gòu)中加以應(yīng)用。

2 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)應(yīng)用原則

2.1 不停工加固

鋼結(jié)構(gòu)在很多建筑工程中都有廣泛應(yīng)用，尤其是在一些工廠廠區(qū)建設(shè)中，而且后續(xù)對鋼結(jié)構(gòu)進行粘鋼加固時也勢必會對廠區(qū)產(chǎn)生一定影響，甚至?xí)?dǎo)致廠區(qū)受到嚴重損失，因此在進行工程鋼結(jié)構(gòu)加固施工時，必須遵循加固施工但不停工、不停產(chǎn)的原則，以免導(dǎo)致廠區(qū)遭受經(jīng)濟損失。是否要對建筑鋼結(jié)構(gòu)進行加固需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化進行判斷，當鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力強度大幅下降時，就會出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)變形[2]，此時就要對其進行加固處理。在制定鋼結(jié)構(gòu)加固施工方案時，需要對施工便利性、鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測便利性進行充分考慮，盡量保障鋼結(jié)構(gòu)加固組件遠離施工現(xiàn)場，確保組件質(zhì)量符合需求，若遇到特殊的施工情況則可以采取焊接的方式予以加固。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)加固措施

鋼結(jié)構(gòu)主要的粘鋼加固方式分為以下幾種，首先可以對結(jié)構(gòu)截面進行加強，主要操作是先對鋼結(jié)構(gòu)受壓力較大的區(qū)域進行加強處理，以此來保障整個鋼結(jié)構(gòu)受力均衡性；其次可以根據(jù)計算簡圖，實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)整體荷載的調(diào)整，通過對鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布狀況的調(diào)整，進行合理的結(jié)構(gòu)支座設(shè)計和優(yōu)化，以免因為應(yīng)力影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到破壞[3]；最后，可以使用預(yù)應(yīng)力拉索法來強化鋼結(jié)構(gòu)的薄弱部分，以此來保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強度。

3 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)優(yōu)勢

3.1 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)靈活性較強

使用粘鋼加固技術(shù)的適用性和靈活性都比較顯著，可以對鋼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、不堅固的問題加以解決，對于鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固施工方案設(shè)計可以有很多可能性，可以通過粘結(jié)方式提升鋼結(jié)構(gòu)、型鋼的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固工藝屬于操作相對簡便的技術(shù)，既可以保障建筑結(jié)構(gòu)的美觀度，也可以有效發(fā)揮出提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)固度的作用。由于鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)不會受到周邊環(huán)境的嚴重影響，而且這種技術(shù)的操作流程也比較簡便[4]，相對于一般的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)效果更為理想，而且只需要在鋼結(jié)構(gòu)重點承壓部位進行粘鋼加固即可，有效提升了加固效率。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)加固效果良好

從以往我國開展的工程建設(shè)情況來看，我國采取的很多加固方法都存在各種各樣的缺陷，與傳統(tǒng)的加固技術(shù)相比，鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)的加固效果跟我給良好，可以有效提升鋼結(jié)構(gòu)的堅固度，使其更加穩(wěn)定，也能讓鋼結(jié)構(gòu)的整體強度更加符合工程建設(shè)需求。在建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)工程時，其中很多部分都很容易受到外部環(huán)境的影響，再加上材料質(zhì)量、施工技術(shù)等諸多問題，會導(dǎo)致施工進度受到一定的影響，但是隨著鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用，不僅極大程度的保障了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[5]，也能保障施工工期不被拖延，主要原因就是這種加固技術(shù)不會受到外部環(huán)境的影響。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固施工完整度高且速度快

鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)受其優(yōu)勢影響，使其在很多建筑工程鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中得到了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用粘鋼加固技術(shù)可以更好地滿足工程建設(shè)需求，保障鋼結(jié)構(gòu)的完整度和穩(wěn)定性，也具有施工速度快這一優(yōu)勢，從根本上保障了工期。

4 鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)工程應(yīng)用

4.1 鋼結(jié)構(gòu)的粘貼鋼板加固

鋼板是最為常用的鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固材料，主要方法是將鋼板粘貼在鋼結(jié)構(gòu)表面，使得鋼結(jié)構(gòu)與鋼板融合成為一個整體，進一步提升整個鋼結(jié)構(gòu)的承壓力，這一施工過程屬于冷作業(yè)，不需要使用到明火，因此可以小范圍作業(yè)且不會對周邊產(chǎn)生較大影響。經(jīng)過對粘鋼加固技術(shù)的建模、數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，所使用的粘鋼技術(shù)與鋼管柱的承受力有直接關(guān)聯(lián)，在進行粘鋼加固時必須考慮到不同鋼結(jié)構(gòu)區(qū)域額度受力差異，也要充分考慮到層間斷裂等問題發(fā)生的可能性[6]，以此來進一步保障鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)表面的妥善處理

在進行鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固施工之前，必須對鋼結(jié)構(gòu)表面進行妥善處理，可以使用一些較硬的毛刷對鋼結(jié)構(gòu)表面進行清潔，以免其上存在大量雜質(zhì)，影響鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固效果，同時，還需要對鋼板與鋼結(jié)構(gòu)之間的黏合部位進行打磨，打磨掉2mm左右后清理掉其上存在的粉塵顆粒，即可進行后續(xù)的加固施工。若經(jīng)過一系列處理后，

4.3 對鋼板黏合面的妥善處理

若鋼板表面不夠平整就也需要進行處理，可以使用平砂輪進行打磨，鋼板表面打磨平整后即可進行粘貼，若鋼板表面存在銹蝕問題，則可以使用鹽酸等化學(xué)物質(zhì)進行浸泡處理，處理掉其表面的銹蝕層后還需要進行清洗，使用石灰水中和其表面的酸性物質(zhì)，經(jīng)過細細打磨后即可進行后續(xù)粘貼。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)與鋼板之間的配膠施工

在進行鋼結(jié)構(gòu)與鋼板之間的配膠施工之前，需要徹底卸除鋼板上存在的應(yīng)力，鋼板產(chǎn)生滯后反應(yīng)之后才可以卸除其上的構(gòu)件，配膠過程中也要對粘膠成分進行明確，通常需要進行兩組配膠的制備，在施工之前對配膠質(zhì)量進行檢查合格后才能用于施工中。為了保障配膠質(zhì)量，必須使用規(guī)范的容器并進行規(guī)范化的操作，避免因為容器中存在雜質(zhì)等影響配膠效果[7]。

4.5 鋼結(jié)構(gòu)與鋼板之間的固定、加壓

配置好粘膠后，需要使用抹刀將粘膠涂抹在鋼板表面，需要均勻涂抹并控制涂抹厚度，一般情況下涂抹厚度不能低于1mm，需要使鋼板中間部分的粘膠稍厚，涂抹完成后即可將鋼板直接粘貼在固定位置，若是進行鋼板的立面粘貼，則必須進一步控制流滿問題，對此可以使用玻璃絲布來緩解。粘貼好鋼板后，需要均勻的敲打鋼板，以此來確保鋼板牢牢地固定在鋼結(jié)構(gòu)表面，若敲打鋼板表面聽到空洞的回聲，則表示鋼板與鋼結(jié)構(gòu)之間存在空隙，必須將其卸下并重新粘貼。完成鋼板的粘貼后，還需要使用水桿頂撐住鋼板，或者使用夾具將鋼板與鋼結(jié)構(gòu)加緊，以此來使二者粘貼的更好。

4.6 鋼結(jié)構(gòu)與鋼板的固化膠結(jié)

鋼板粘貼好后需要使用支撐桿或者夾具將鋼板與鋼結(jié)構(gòu)貼緊，通常在常溫環(huán)境下粘貼24h左右即可，并在粘貼三天之后持續(xù)對其施加壓力，若外部環(huán)境溫度大幅下降，則必須使用人工加溫的方式予以加熱，在紅外線加熱法的幫助下保證鋼板粘膠固化溫度符合要求。且固化過程中還要避免對鋼板的移動，切實實現(xiàn)對黏鋼結(jié)構(gòu)可靠性的提升。

4.7 橋面板疲勞裂縫加固施工

荷蘭著名的跨哈特卡納爾高速公路于上世紀中后期修建完成，當時設(shè)計使用年限為四十年。隨著橋面整體運行時間越來越長，橋面板大面積出現(xiàn)了裂縫問題。為對橋面板裂縫進行有效修補，施工人員采取了真空注膠的方案。意在對原有鋼板結(jié)構(gòu)進行加固處理，當完成鋼板表面徹底清理后，并采取加熱措施，使溫度高于50℃，然后及時進行注膠施工。在完成這項工作后，還需要及時進行裂縫修補，只有這樣才能保證鋼板黏結(jié)的有效性和密實性。

4.8 輕鋼結(jié)構(gòu)加固施工

對輕鋼結(jié)構(gòu)研究后發(fā)現(xiàn)，由于這類結(jié)構(gòu)需要承載較大荷載，在長期承載作用力的情況下，鋼架結(jié)構(gòu)很可能發(fā)生嚴重變形問題，這都不利于保證鋼架結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性。而且在使用過程中經(jīng)常因為使用要求修改而進行改造，若增加較大荷載，就會很容易出現(xiàn)局部桿件應(yīng)力超過材料承載力的情況。還有部分企業(yè)為了提升建筑整體美觀性，將原有鋼結(jié)構(gòu)中的主要受力構(gòu)件進行拆除的情況。此時原結(jié)構(gòu)主體就需進行加固。因很多輕鋼結(jié)構(gòu)為廠房建筑，在其內(nèi)部存在大量設(shè)備，很多設(shè)備仍然保持生產(chǎn)狀態(tài)，為確保設(shè)備整體運行穩(wěn)定性，可采用粘鋼加固方法進行加固。在該方法的應(yīng)用后，廠房類輕鋼結(jié)構(gòu)的強度將顯著提升，可保證鋼結(jié)構(gòu)整體承載力可滿足使用要求，同時廠房中的設(shè)備不會受到施工影響而停產(chǎn)，是保證設(shè)備正常運行的重要手段。

5 結(jié)束語

總而言之，本文簡要闡述了鋼結(jié)構(gòu)的粘鋼加固技術(shù)應(yīng)用原則，并對該技術(shù)的優(yōu)勢進行了探討，同時細致闡述了如何加強鋼結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用，一起可以為我國建筑工程行業(yè)的發(fā)展做出一定貢獻。