粘鋼加固在舊房改造中的應用研究

劉 文 清

(衡陽市城市建設投資公司，湖南 衡陽 421001)

粘鋼加固在舊房改造中的應用研究

劉 文 清

(衡陽市城市建設投資公司，湖南 衡陽 421001)

結合工程實例，分析了粘鋼加固法的理論計算，從鋼板粘貼位置、螺桿鉆孔植入、鋼板表層處理及固化等方面介紹了其施工方案，研究了粘鋼加固的檢測方法及結果，指出該方法的工程應用效果良好，值得推廣應用。

粘鋼加固，橫梁，鋼板，檢測

1 工程背景

在城市建設過程中，隨著建筑物年代日益久遠，或者需要改變使用用途，出現(xiàn)了越來越多的結構加固工程項目。加固方法包括置換混凝土、粘鋼、纖維復合材料、外加預應力等方法。其中，混凝土結構加固的鋼板外粘法，是在混凝土試件表面采用特殊的粘結劑來粘貼鋼板，使新舊部位協(xié)同受力，來提升建筑受力能力的一種方法[1]。同傳統(tǒng)的混凝土結構加固方法相比，鋼板外粘法具備了很多優(yōu)勢：對試件的凈空、外觀等影響不大，成本低廉、靈活多樣、耐久性高、施工方便，而且施工工程對于日常生活與生產(chǎn)的影響也不大。這種方法主要適用于建筑抗震加固、舊房改造、斷裂橫梁修復、嚴重腐蝕屋梁鋼筋加強、樓面承載力整體提升、樓層抗震加高、施工中漏放鋼筋加固、斷裂焊接點修復、低強度混凝土結構的加固等多種建筑工程[2]。

衡陽市衡州大市場建成時間為1994年，迄今已有20余年。該工程在使用過程中遭受過火災，部分混凝土構件受損；2016年，市場進行改造，其中原有天井需要進行封閉，天井的主梁原本就是縱向的，而兩端的次梁為橫向的，需要提升其強度，通過討論，決定采用鋼板粘貼的方法進行混凝土結構強度的提升。

2 技術方案

2.1 理論計算

1)抗彎能力的計算：

在滿足粘結要求的條件下，橫梁的抗彎能力的計算按照GB 50010—2010混凝土結構設計規(guī)范來計算[3]。

2)鋼板粘貼后橫梁ξb的計算方法：

(1)

(2)

其中，βb為提升混凝土結構的強度前，鋼筋所承受的應力，主要按照式(3)計算：

(3)

配筋率定義為：

(4)

3)混凝土結構加固部位的錨固粘結長度的公式如下：

L1≥2fayta/fcv

(5)

其中，ta為粘結的鋼板厚度；fcv為混凝土結構抗剪應力。

2.2 施工工藝流程

粘鋼加固施工工藝流程如圖1所示[4]。

3 施工方案

3.1 混凝土結構表層與鋼板粘貼位置的處置

按照設計要求，并根據(jù)實際測量情形，在鋼板粘貼位置的表面，先去除2 mm～5 mm的砂漿，露出混凝土結構，不平整之處要用尖鑿進行光滑處理。然后用金剛片清除表層的殘留物與浮漿等，在完成混凝土結構表層的清理后，使用吹風機將表層的粉塵清理干凈，最后采用工業(yè)酒精、甲苯、丙酮等進行擦拭。

3.2 螺桿的鉆孔植入

按照設計要求，在相應的位置進行鉆孔，并植入螺桿，應該距離粘貼的鋼板頂端5 cm～10 cm，在植入螺桿的打孔前，要對混凝土試件保護層的鋼筋位置有足夠的了解，防止打孔過程中碰到鋼筋。采用空氣壓縮技術將孔內(nèi)的塵土清理干凈，然后蘸取丙酮進行擦拭，并向孔中澆灌2/3的粘結劑，將經(jīng)過丙酮擦拭的螺栓插入孔中，要求固化后具備較強的抗拉能力，從而確保鋼板較強的粘結強度，而且還有助于提升鋼板的抗剪切性能，確保粘結作用的長期有效。

3.3 鋼板表層處理與打孔

依據(jù)試樣的現(xiàn)實要求，對鋼板的粘貼作適當下料，并按照植入的螺桿，對所有已經(jīng)粘貼的鋼板打孔，然后采用砂輪磨光機對鋼板的表層作粗糙與除銹操作，打磨方向應盡量垂直于鋼板承受力的方向，然后蘸取工業(yè)酒精或丙酮來擦拭鋼板粘結部位與混凝土結構的表層。

3.4 鋼板的粘結

先蘸取工業(yè)酒精來擦拭鋼板粘貼區(qū)域的混凝土結構表層與鋼板粘結部位，然后在混凝土表層與鋼板粘結部位抹上一層厚約5 mm的粘結劑，并將鋼板粘結上。

3.5 固定與加壓

當完成鋼板的粘結后，加上螺母與墊片，并將各個螺桿擰上，將剩余的粘結劑沿縫隙擠出，確保粘結的緊密性，固定的壓力要求大于0.2 MPa。同時，要輕輕地擊打鋼板，對鋼板下的粘結劑進行及時檢查。如果發(fā)現(xiàn)一些部位的粘結強度較弱，應擰下螺桿，從鋼板側面的空隙處擠入粘結劑，確保鋼板粘結的比較均勻。

3.6 固化檢測

在鋼板粘結完成后的24 h后，輕輕擊打鋼板，通過聲音來判斷粘結劑的固化程度，如果發(fā)現(xiàn)鋼板的粘結區(qū)域低于90%，那么粘結無效，要拆下鋼板重新粘結。通過檢測，確認鋼板粘結足夠牢固后，清楚鋼板表層的銹跡與污垢，進行防腐蝕處理。

4 檢測及研究結論

采用無損與現(xiàn)場試驗兩種方式來對粘鋼強度進行檢測[5]。無損檢測，就是對鋼板邊緣的粘結劑溢出情況進行觀察，對鋼板進行擊打，檢測鋼板粘結的均勻度。錨固區(qū)域的粘結面積應大于90%，非錨固區(qū)域的粘結面積應大于70%。現(xiàn)場試驗時，每組選取了3塊鋼板，其大小為100 mm×100 mm。

現(xiàn)場試驗是將長為800 mm的鋼筋焊接在鋼板的中心，按照鋼板粘結的規(guī)范將3塊鋼板都粘結在混凝土表層，在72 h結合部位固化后，作抗剪與抗拉性能的測試。由于粘結劑的抗剪與抗拉性能都比混凝土的強度要高，如果粘結鋼板試驗在混凝土上破壞，那么就說明鋼板的粘結滿足設計規(guī)范。

無損檢測和現(xiàn)場試驗結果均滿足要求。圖2及圖3分別為1號樓2層③軸線和6號樓2層軸線粘鋼加固的效果圖。工程完工距今已有1年多時間，工程效果較好。實踐證明粘鋼加固施工簡便，加固強度較高，可為同類工程提供參考。

[1] 卜良桃,王濟川.建筑結構加固改造設計與施工[M].長沙:湖南大學出版社,2002.

[2] GB 50367—2013,混凝土結構加固設計規(guī)范[S].

[3] GB 50010—2010,混凝土結構設計規(guī)范[S].

[4] 高作平,陳明祥.混凝土結構粘結加固技術新進展[M].北京：中國水利水電出版社,1999.

[5] 吳新璇.混凝土無損檢測技術手冊[M].北京:人民交通出版社,2003.

Theapplicationresearchonbondedsteelreinforcementinoldbuildingsreconstruction

LiuWenqing

(HengyangUrbanConstructionInvestmentCorporation,Hengyang421001,China)

Combining with the engineering example, this paper analyzed the theory calculation of bonded steel reinforcement, from the steel bonded position, screw borehole insertion, steel surface treatment and solidification and other aspects introduced its construction scheme, researched the inspection methods and results of bonded steel reinforcement, pointed out that the engineering application effect of this method was good, worthy of popularization and application.

bonded steel reinforcement, cross beam, steel plate, inspection

TU973.12

：A

1009-6825(2017)24-0100-02

2017-06-17

劉文清(1976- )，男，工程師