粘鋼加固技術在工程施工中的應用

程華安

1 工程概況

某工程主樓A段為地下2層、地上22層，框架—剪力墻結構，建筑高度90 m;建筑面積23 520 m2，裙樓B段為5層框架結構，建筑面積10 000 m2，主體結構全部施工完。由于使用功能發生變更，需要對原結構局部構件進行外部粘鋼加固，保證結構受力安全可靠，建筑造型完美。

2 工程特點和施工難點

1)工程特點。根據要求對主樓地下室2層～20層原有結構局部剪力墻、柱、梁進行外部粘鋼加固，B段對各樓層局部柱、梁進行外部粘鋼加固，保證原結構在各種荷載的綜合作用下受力安全。

2)施工難點。工程的粘鋼量2 050 m2，工期75 d，分布在各樓層不同部位的各受力構件上，原結構樓層內磚砌體已封閉完，構造柱混凝土已施工完，地下室剪力墻、柱和1層～18層剪力墻的粉刷已全部施工完。

3 制定施工技術方案

3.1 粘鋼加固材料的選擇及質量要求

根據本工程的設計要求，粘鋼加固材料為建筑結構膠和加固鋼板。

1)施工中粘結膠選用中科院大連生產的JGN-Ⅱ建筑結構膠。結構膠應有足夠高的強度，良好的耐久性和具有一定的彈性。結構膠的各項技術性能指標必須滿足混凝土結構加固技術規范的規定。2)施工中使用的鋼板選用3號鋼，鋼板的各項技術性能指標必須符合設計要求，鋼板焊縫的強度設計值，必須滿足國家現行《鋼結構設計規范》中的規定。

3.2 施工工藝

3.2.1 粘鋼加固施工工藝流程

搭設粘鋼腳手架→被粘混凝土表面和鋼板表面的處理→粘結膠現場配制→被粘混凝土面及鋼板涂敷膠→粘結施工→固定鋼板并加壓→粘結膠固化→卸支撐檢驗粘結效果→鋼板防腐粉刷處理。

3.2.2 被粘混凝土結構構件表面處理步驟

1)對原混凝土構件表面，用硬毛刷蘸高效洗滌劑刷除表面油垢污染物，用自來水沖洗，然后用角磨機對粘合面進行打磨，除去1 mm～2 mm厚混凝土表層，并用無油壓縮空氣吹除粉塵和浮灰，最后用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面，即可進行涂敷建筑結構膠，建筑結構膠沿粘結面部位均勻涂刷3 mm～5 mm，對混凝土凸凹不平處用膠填平。2)對梁截面寬與高方向的垂直度偏差較大、陰陽角不方正、梁底呈弧形的剔除凸出部分，用高標號水泥砂漿修補平整。3)鋼板粘結面用平砂輪打磨直至出現金屬光澤，打磨粗糙程度越大越好，打磨紋路應與鋼板方向垂直，之后用脫脂棉蘸丙酮擦拭干凈。4)粘鋼板前，應對梁、板被加固構件進行卸荷。采用千斤頂頂升方式卸荷，對于承受均布荷載的梁應多點均勻頂升，對于由次梁作用的主梁，每根次梁下要設U形支托，間距500 mm。5)粘結膠為甲、乙兩組分，使用前進行現場質量檢查，按照產品使用說明書規定配置。注意攪拌時應避免雨水進入容器，按同一方向進行攪拌，容器內不得有油污。6)建筑結構膠配置好后，用抹刀同時涂抹已處理好的混凝土表面和鋼板粘結面上，厚度1 mm～3 mm，中間厚邊緣薄，然后將鋼板貼于預定的位置。鋼板粘貼好后，立即使用夾具夾緊或用U形支托支撐固定，旋動支托適當加壓(見圖1，圖2)，使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。對于剪力墻或柱子構件的立面粘貼，為了防止粘結劑流淌，應加一層脫蠟玻璃絲布。7)建筑結構膠在常溫下固化，保持在20℃以上，24 h即可凝固，可以拆除夾具或支撐，3 d可受力使用。若氣溫低于15℃，應采取人工加溫來加快粘結膠的固化。8)粘貼鋼板時用儀表傳感器測出鋼板單位面積壓力，作為施工中參考依據。9)構件加固完，待結構膠完全凝固后，才能拆除加壓設施，拆完后用手錘沿粘結面輕輕敲擊鋼板，如無空鼓聲，表明已粘結密實，否則應剝離下鋼板補膠重新粘貼。10)鋼板表面的防腐處理:即鋼板表層浮銹清除干凈后，用結構膠點粘一層水刷石，然后用M15水泥砂漿粉刷保護層，厚度25 mm。11)粘鋼加固施工人員必須培訓持證上崗。

3.3 構件外部粘鋼加固法適用的環境

構件外部粘鋼加固法施工的環境溫度不超過60℃，相對濕度不大于70%，以及無化學腐蝕的使用條件為限，否則應采取有效的防護措施。

3.4 粘鋼施工過程中存在的難度和施工措施

1)當梁底預留安裝配電管線排列過密時，根據現場實際情況，保持電管的位置不變，粘鋼時避開電管位置，通過增加鋼板的厚度來保證結構粘鋼的受力效果。2)當原梁底下構造柱預留插筋時，將插筋割斷，根據構造柱所在的位置，在已粘好鋼板的對應部位粘 240 mm×240 mm的小鋼板，小鋼板在粘結前焊好 4φ 12，@500 mm長的U形鋼筋。3)在原結構柱上粘結豎向鋼板時，原墻壓筋與柱子連接的預埋件已經鑿出，柱子局部混凝土表面凸凹不平，為此將預埋件周邊的浮灰清理干凈，用凈水沖洗濕潤，再用 1∶2水泥砂漿填平壓實。待其凝固干燥后，進行粘貼鋼板施工，粘貼鋼板之前，提前預粘一3×120 mm的鋼板并焊上2φ 6墻壓筋。4)所粘鋼板厚度超過6 mm，應分兩層粘貼，第一層鋼板粘貼固化后，再粘貼第二層鋼板。

4 粘鋼施工的質量標準

1)使用加壓的設施材料必須平直，且有足夠的剛度，從而保證鋼板與混凝土表面粘貼密實。2)保證兩鋼板的搭接長度不小于50 mm。3)拆除臨時固定設備后，應用小錘輕輕敲擊所粘鋼板，從音響來判斷粘結效果，錨固區粘結面積小于90%，非錨固區粘結面積小于70%，則證明此構件粘結無效，應剝離下來重新粘結。4)采用超聲波檢測，無損超聲波抽查粘鋼質量，即根據超聲波直觀反映出膠的厚度，膠與鋼板、膠與混凝土的粘結質量。5)現場作鋼板粘結拉力試驗，即對已粘結凝固后的鋼板，現場做拉力試驗，試驗數據應滿足設計要求及規范要求。6)為保證粘鋼質量，每道工序設置專人檢查。按照規范要求驗收，并做好驗收記錄。認真填寫工程隱蔽單。

5 粘鋼施工安全措施

1)粘鋼施工的腳手架必須具有足夠的剛度、強度及穩定性。2)加壓工具必須具有足夠的剛度和強度，防止在加壓過程中斷裂傷人。3)配制粘結劑用的原材料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。4)粘結劑配制和使用場所，必須保持良好的通風。

6 結語

相比加大構件截面加固法、外包鋼加固法有以下幾方面的優點:1)不改變結構和建筑的使用功能;2)提高原結構的承載能力;3)施工操作方便，縮短工程施工工期;4)降低工程成本。

通過對粘鋼加固工藝的施工，總結以下幾點體會:1)粘鋼加固技術作為一項新型的結構加固施工技術，它的施工工藝必須符合現行國家《混凝土結構加固技術規范》的規定和其他現行國家頒布的結構設計規范及施工規范要求，才能提高原構件的承載能力。2)加強對進場原材料的檢查驗收，并對其各項物理、化學性能和力學性能指標進行試驗測定，合格后才能使用。3)加強施工現場的管理，針對不同的構件，做到每道工序都有詳細交底和檢查驗收記錄，使各道施工工序科學合理，符合施工規范的要求。避免返工，浪費材料，提高工程成本。4)粘鋼施工完，結構膠凝固后，拆卸加固支撐。加強對粘鋼效果檢測，特別是錨固區的檢測，從而保證錨固區和非錨固區的粘結力都滿足規范要求。

[1] CECS 25∶90，混凝土結構加固技術規范[S].

[2] GB 7124-86，膠粘劑拉伸剪切強度測定方法[S].

[3] GB 50204-2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].