高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)應(yīng)用與展望

王曉霞（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 漳州363000）

建筑施工對(duì)混凝土進(jìn)行加固的方法有很多，歸納起來(lái)有增大截面法、粘鋼板法以及粘貼碳纖維法等。由于上述傳統(tǒng)方法存在諸多施工難點(diǎn)，比如粘鋼板加固法和粘貼碳纖維法通常使用的粘結(jié)材料都是有機(jī)物，對(duì)高溫及有火情況的耐受能力比較差，增大截面法雖可以較大范圍內(nèi)適應(yīng)現(xiàn)代建筑施工的要求，但由于采用這種加固方法所耗費(fèi)的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)比較大，且在使用時(shí)會(huì)降低建筑的空間感，而現(xiàn)代建筑對(duì)安全性能及空間性能的強(qiáng)調(diào)，也催生了新的加固技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固技術(shù)就是在此背景下被研發(fā)出來(lái)的。由于這種技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，在潮濕環(huán)境、港口工程與水工結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用，是現(xiàn)代混凝土建筑的一種優(yōu)良加固技術(shù)，本文將對(duì)此技術(shù)進(jìn)行探討。

1 高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)特點(diǎn)

高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)是由高密度的不銹鋼絞線所構(gòu)成的一種鋼絞線網(wǎng)，這種材料抗腐蝕性強(qiáng)，強(qiáng)度高，便于輸送；聚合物砂漿可以很容易地與混凝土進(jìn)行粘結(jié)，具有較高的耐熱和耐久性能[1]。上述兩種材料組合即形成了本文要探討的新型加固技術(shù)—高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)。

前人的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)所采用的構(gòu)件具有耐老化、耐腐蝕和耐高溫等特點(diǎn)，同時(shí)由于聚合物砂漿具有較高的密實(shí)度，其抗侵蝕和抗碳化的能力比較優(yōu)越；高強(qiáng)度鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度可以達(dá)到普通鋼材料的5 倍以上，有利于其加固空間的優(yōu)化。除此之外，大量的實(shí)驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)在加固時(shí)對(duì)建筑本身的使用性能影響較小，便于進(jìn)行規(guī)模化施工，可以對(duì)強(qiáng)度低或者有缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，顯著改變?cè)瓨?gòu)件的強(qiáng)度，并且節(jié)點(diǎn)的處理也比較方便。

與傳統(tǒng)的幾種加固技術(shù)相比，高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)。

1.1 與粘鋼加固法進(jìn)行對(duì)比

粘鋼加固法是指在被加固構(gòu)件的表面通過(guò)粘貼鋼板的方式進(jìn)行加固，一般適用于濕式的施工工藝。這種方法可以通過(guò)粘貼鋼板的方式進(jìn)行加固，以提高整體加固區(qū)域的耐變形能力，這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)通常會(huì)借助化學(xué)錨栓的技術(shù)。施工工期比較短，也不會(huì)對(duì)建筑的效果產(chǎn)生較大的影響。但這種方法所用到的粘結(jié)膠屬于高分子有機(jī)物，很容易污染室內(nèi)環(huán)境，另外這種高分子的粘結(jié)材料不易耐高溫，所用粘貼的鋼材需要進(jìn)行防火防腐和封閉處理。雖然施工周期短，但后期的維護(hù)費(fèi)用比較高，一般需要專業(yè)的施工隊(duì)伍進(jìn)行加固。而高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)則不易對(duì)室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用，施工工藝簡(jiǎn)單，施工費(fèi)用比較低，且這種技術(shù)的抗彎性能優(yōu)良，安全性能好。

1.2 與增加截面加固法進(jìn)行對(duì)比

增加截面加固法是指通過(guò)增加被加固區(qū)域的橫截面積，以減小壓強(qiáng)，從而提高其加固性能。這種方法常常借助免振混凝土的技術(shù)和化學(xué)錨栓固定技術(shù)來(lái)完成。這種技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣，對(duì)施工技術(shù)的要求相對(duì)較低，施工方便造價(jià)低。但這種加固技術(shù)通常會(huì)影響美觀，也會(huì)對(duì)建筑物的有效空間產(chǎn)生影響。而高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)則不會(huì)對(duì)空間性能產(chǎn)生較大影響，且不會(huì)增加被加固區(qū)域的承重，優(yōu)勢(shì)明顯。另外，由于聚合物砂漿屬于無(wú)機(jī)材料，既不會(huì)影響美觀，又會(huì)增加耐火性能。

1.3 與粘貼玻璃纖維/碳纖維加固方法進(jìn)行對(duì)比

粘貼玻璃纖維/碳纖維加固法與粘貼鋼板法比較類似，這種方法比后者具有較高的強(qiáng)度，并且可塑性能比較強(qiáng)，但這種技術(shù)同樣存在污染室內(nèi)環(huán)境、不易耐高溫，施工和維護(hù)費(fèi)用較高等特點(diǎn)。

2 高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)的加固原理及其使用范圍

在利用該技術(shù)進(jìn)行加固時(shí)需要遵從一定的施工工藝，即其加固原理。在對(duì)混凝土進(jìn)行加固時(shí)，由于混凝土的表面會(huì)有一些凹凸不一的棱角，需要對(duì)這些棱角進(jìn)行刨平處理，把影響基底混凝土粘結(jié)的各種材料打磨干凈，同時(shí)需要將打磨所形成的粉塵清除干凈。若清洗時(shí)采用的是高壓水，那么需要等混凝土干燥后再進(jìn)行后續(xù)的截面恢復(fù)工作。有時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)表面存在一些缺陷，這個(gè)時(shí)候需要先用砂漿對(duì)這些缺陷進(jìn)行修復(fù)。若混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋外露或者生銹時(shí)，則需要清除鋼筋上的銹斑。如果混凝土接縫處或者裂縫處存在漏水情況，那么應(yīng)該先進(jìn)行修復(fù)處理，再進(jìn)行后續(xù)的加固。經(jīng)過(guò)處理后的混凝土表面具有一定的平整度，在這種整齊均一的混凝土表面上用高強(qiáng)度鋼絞線網(wǎng)進(jìn)行加固處理，會(huì)使混凝土裂縫寬度降到最小。由于原構(gòu)件與聚合物砂漿直接接觸時(shí)，會(huì)影響砂漿的粘結(jié)效果，所以還需在被加固區(qū)域噴涂一定量的界面劑，以充分發(fā)揮鋼絞線的強(qiáng)度和砂漿的粘結(jié)性能。進(jìn)行完上述工序之后，將聚合物砂漿涂刷在上述加固的區(qū)域，讓原構(gòu)件、鋼絞線網(wǎng)、界面劑和聚合物砂漿形成統(tǒng)一的整體，如此便完成了加固處理。

高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣。具體來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)可以對(duì)鋼筋混凝土的橋梁平板和橫梁進(jìn)行加固，也可對(duì)橋墩中央和主塔軸等部位進(jìn)行加固。另外這種技術(shù)特別適用于鋼筋混凝土和砌體等結(jié)構(gòu)，也可用于對(duì)混凝土梁和混凝土板等受彎構(gòu)件進(jìn)行加固，不僅可以顯著提高原構(gòu)件的剛度，還可以承受較大的剪切和彎曲應(yīng)力。

3 加固所用的材料性能

高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)涉及到高強(qiáng)度鋼絞線網(wǎng)與聚合物砂漿兩種材料，現(xiàn)對(duì)其性能進(jìn)行概述。

3.1 高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)力學(xué)性能

韓國(guó)有關(guān)科研機(jī)構(gòu)研發(fā)了幾種具有代表性的鋼絞線。韓國(guó)研發(fā)的鋼絞線是由7mm×7mm 的鋼絲網(wǎng)組成，其規(guī)格的長(zhǎng)度為30 米，寬度為1米。關(guān)于鋼絞線的力學(xué)性能，韓國(guó)漢城產(chǎn)業(yè)大學(xué)的金成勛教授等人對(duì)此進(jìn)行了試驗(yàn)研究，他們發(fā)現(xiàn)鋼絞線的破斷拉力標(biāo)準(zhǔn)值是7320N。檢驗(yàn)值是7680N；鋼絞線的彈性模量的標(biāo)準(zhǔn)值是135GPa，校驗(yàn)值是134GPa；鋼絞線的實(shí)際橫截面積標(biāo)準(zhǔn)值為4.45mm2，校驗(yàn)值為4.68mm2，每米鋼絞線的重量標(biāo)準(zhǔn)值為44g/m，其校驗(yàn)值為38.3g/m。上述數(shù)值具有一定的代表性[2]。

我國(guó)建筑科學(xué)研究院抗震研究所也對(duì)此進(jìn)行了研究，研發(fā)了具有特殊性能的鋼絞線。

3.2 聚合物砂漿性能

聚合物砂漿在工廠生產(chǎn)包裝之后，在施工工地按照一定的比例進(jìn)行調(diào)和，并不斷攪拌均勻。這種砂漿也具有一定的力學(xué)性能，比如粘結(jié)強(qiáng)度，熱膨脹系數(shù)，抗壓強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度等等。通過(guò)對(duì)聚合物砂漿進(jìn)行耐久性的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其抗碳化的能力比較強(qiáng)（二氧化碳透過(guò)能力比較差），透水性好，另外其對(duì)其他化學(xué)藥品等溶液具有較好的阻抗性能。

聚合物漿的強(qiáng)度比一般的混凝土高，在早期的強(qiáng)度增長(zhǎng)比較顯著；由于其良好的滲透性，在不用底漆的情況下，與混凝土的粘結(jié)同樣可以達(dá)到滿意的狀態(tài)，如果在鋼絞線與砂漿之間使用界面劑，那么聚合物砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)更進(jìn)一步提高。聚合物砂漿的力學(xué)性質(zhì)基本與混凝土無(wú)異，但它的粘結(jié)性能更好，收縮性能也比較優(yōu)越，基本不會(huì)產(chǎn)生一些收縮性的裂縫。

4 高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)的工程應(yīng)用

由于這種技術(shù)優(yōu)良的加固性能和安全美觀性能，近年來(lái)該加固技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)通過(guò)該加固技術(shù)在鄭成功紀(jì)念館工程中的應(yīng)用和在南京某廠房改造過(guò)程中的應(yīng)用對(duì)此技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明

4.1 鄭成功紀(jì)念館

鄭成功紀(jì)念館處在廈門鼓浪嶼島上，其主館是一座西洋風(fēng)格的建筑，現(xiàn)在被當(dāng)成了歷史風(fēng)貌被加以保護(hù)。由于年代已久，該紀(jì)念館需要進(jìn)行一定的加固處理。由于該建筑的自身重力比較大，需要擴(kuò)大墻體的基石橫截面積。但是用傳統(tǒng)加固措施，在將鋼板穿透梁或者樓板時(shí)，或者在墻體進(jìn)行打洞時(shí)，會(huì)對(duì)原來(lái)的被架構(gòu)區(qū)域產(chǎn)生一定的破壞作用，節(jié)點(diǎn)的處理也通常困難重重。這種傳統(tǒng)的用鋼板進(jìn)行加固的措施，不僅會(huì)減少建筑的使用面積，還會(huì)破壞建筑的美觀，影響其使用性能，并且施工難度和施工工程量也比較大。

經(jīng)過(guò)論證，發(fā)現(xiàn)可以運(yùn)用高強(qiáng)鋼絞線—聚合物砂漿加固技術(shù)對(duì)該建筑進(jìn)行加固處理，對(duì)該紀(jì)念館的承重磚墻以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁板進(jìn)行了加固，在經(jīng)過(guò)加固后，該建筑的安全性能可以達(dá)到較高的要求，并可以防御一定等級(jí)的地震破壞作用，同時(shí)由于該技術(shù)不影響紀(jì)念館內(nèi)的環(huán)境，美觀性能好，滿足了加固與欣賞的雙重要求。

4.2 南京某廠房改造工程

在南京某廠房的改造過(guò)程中，也用到了此加固技術(shù)。通過(guò)對(duì)該廠房的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，確定了加固施工的難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)正截面承載力和裂縫寬度等進(jìn)行計(jì)算，得到了指導(dǎo)施工過(guò)程的理論數(shù)據(jù)。最終通過(guò)對(duì)比，選擇合適的加固材料，利用本文提到的加固技術(shù)進(jìn)行了加固。對(duì)加固的效果進(jìn)行鑒定后，發(fā)現(xiàn)該加固技術(shù)可以滿足水平和豎向的承載力。

5 高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)問(wèn)題與展望

通過(guò)以上分析可以看到，該加固技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)為該技術(shù)的推廣提供了一定的便利。但由于該技術(shù)屬于新興的加固技術(shù)，無(wú)論從理論上還是在實(shí)驗(yàn)上。關(guān)于此技術(shù)還有諸多問(wèn)題需要研究，比如還需要研究開(kāi)發(fā)更多的加固材料，也包括將現(xiàn)有的加固材料進(jìn)行低成本的研發(fā)，對(duì)被加固區(qū)域耐火性能和耐久性能的研究等。受環(huán)保要求日益嚴(yán)格的影響，還需要開(kāi)發(fā)一些環(huán)保型的加固材料。

[1]盧長(zhǎng)福,曹忠民. 高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-滲透性聚合物砂漿加固技術(shù)研究綜述[J].江西科學(xué).2009,27(6):932-936.

[2]苑藜.高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)聚合物砂漿加固技術(shù)探討[J].研究與探索.2008,22(6):748-750.