外包粘鋼技術在鋼筋混凝土結構加固中應用

周本利

【摘 要】人員密集場所建筑設施的抗震性逐漸得到國家和社會的重視，特別是學校的教學樓、宿舍樓。外包粘鋼技術在鋼筋混凝土結構加強中的應用很廣泛，該加固方法成本低，質量易于控制，安全性及可靠性均較好。

【關鍵詞】外包粘鋼；結構加固；CGM

0 引言

鋼筋混凝土結構在工程中使用非常廣泛，由于設計不合理、施工質量存在問題、結構的承載力會發生變化、以及使用功能的改變等多種原因，工程在安全方面難以滿足要求，特別是在地震多發地區，會發生重大人員傷亡。因此對現有的建筑物進行加固來保證結構安全性和可靠性，尤為重要。建筑結構的加固方法很多，例如：外包粘鋼加固法，碳纖維加固法、化學植筋技術等。加固方法的選擇應根據建筑結構的實際情況來來決定。外包粘鋼加固法，易于掌握，操作方便，經濟性較好，周期短，因而在鋼筋混凝土結構的加固工程中應用較為廣泛。

1 工程概況

安徽宿州某學校六層鋼筋混凝土框架結構教學樓，1999年工程建成竣工驗收后投入使用。由于教學樓是人員密集場所，如發生地震等自然災害，會造成重大人員傷亡。某工程質量監督站采用回彈法和鉆芯法對主體結構進行復測，復測結果表明該建筑框架柱和承重梁抗震性無法滿足當地抗震烈度要求。因此必須采取加固措施。

2 加固方案選擇

加固方案的選擇 該建筑物的承重梁和承重柱是矩形和梯形，采用方形加固方案，但此項目為新建項目，選擇方形加固方案為宜。

鋼筋混凝土柱用外包鋼加固法對行加固，用CGM水泥基灌漿料對柱子截面進行處理，柱表面用鋼板套筒外包，這樣即提高柱子承載力，又能橫向約束讓柱子產生良好的強度和穩定性，柱子的抗震性得到較大的提高。這種方法，使外包鋼套與結構可靠地聯結，對結構的尺寸影響不大。

CGM以水泥作為結合劑，強度高、微膨脹、高流態、防離析，其28天抗壓強度超過C55混凝土，受溫度影響較小，膨脹率大于0.02%，并且易操作，施工效率高，拌制容易，因而得到廣泛范圍。本工程加固擬采用CGM-4，鋼材按設計單位要求采用Q235B。

3 施工技術要求

3.1 卸載

加固結構受力與未經加固結構受力不同，加固結構受力比較復雜，加固前的結構因為已承受了荷載，結構中的鋼筋處于受力狀態，后加固的部分不能充分發揮力學性能。在對結構進行加固時，結構會出現較高的應力、應變，加固后新加部分不能承擔應有的作用，所以要實現第二次加載開始發揮作用。但是新加部分的應力、應變滯后于原結構的應力、應變，新加部分的結構承受的荷開要比原結構小許多，如果結構達到極限強度破壞時，原結構首先破壞，但是新加部分達不到極限狀態，不能充分承擔荷載的能力。加固結構組合在一起后，它們作為一個整體共同受力，結合面混凝土的粘結強度比混凝土本身的強度要低，因此二次組合結構的總體承載力比一次整澆結構要低。

在加固結構時，首先給結構卸荷，細部處理要到位，使新結構的原結構共同受力。最好去掉所有活荷載。

3.2 結合部位及斷面處理

各結構結合部位處理。拆除柱邊填充墻，并將柱子表面粉化層清除，表面鑿毛處理，呈現出溝槽狀，高壓風吹凈。

斷面處理。根據設計圖紙，確定柱周邊應該增加的尺寸，從而計算出加固完成后的最終尺寸，工程施工質量很重要，嚴格保證施工質量。為保證加固結構能有效結合，鋼板粘貼面應沿受力方向的垂直方向磨出紋路。為了保證加固結構的耐久性，要提高施工質量，合理選擇顆粒級配，嚴格控制水膠比，摻適當品種外加劑。

3.3 鋼板加工及模板支設

鋼板按設計圖示尺寸下料，并作焊接實驗，保證焊接后，不能存在明顯的焊接缺陷。鋼板焊接完成后，可用整體吊裝安裝，也可以分塊安裝。鋼板結構應進行防銹處理，保證鋼板使用壽命。

模板支設。模板主要是支承和成型作用，也可以起到保護和改善混凝土作用。模板支設后，以澆筑過程中，不能出出漲模，坍塌等質量與安全事故。為了防止雜物掉進模板影響澆筑施工，先支設上部模板，再支設下部模板。柱支模采用外包鋼板內框法。

3.4 CGM的拌合及澆筑

合理選擇CGM灌漿料的攪拌地點。嚴格按設計要求添加用水量，嚴格控制水膠比，攪拌均勻，不得夾帶生料。拌和用水不得使用海水，海水中含有氯離子，對鋼板有腐蝕作用，攪拌水質量不能保證時，應進行水質檢驗，攪拌用水滿足規范標準后才可使用。攪拌方法分為機械攪拌和人工攪拌，兩種攪拌方法視具體情況進行選用，攪拌時間不少于2分鐘。人工攪拌時，攪拌用水分兩次加入，第一次加入2/3的用水量，第二次加入1/3用水量，并均勻，不得夾帶生料。灌漿料應隨隨拌隨用， 40分鐘內用完，灌漿料不得過夜，超過40分鐘，不得使用。如果需要添加外加劑，應進行摻入實驗，并在攪拌時按外加劑使用說明摻入。灌漿施工過程中，不得摻入任何外摻料和外加劑，以免影響加固質量。

CGM澆筑。沿柱高自下而上進行CGM的澆筑，不得自上而下澆筑，澆筑過程中，不得沖撞模板。振搗時，振搗器不得觸及模板，分層澆筑時，振搗器插入下層至少50MM。

3.5 局部細節處理

鋼板安裝過程中，當鋼板用過墻筋固定時，需在梁或柱上鉆過墻孔。鉆過墻孔時，可能會鉆到梁或柱的受力筋，此時應按圖紙尺寸調整鉆孔位置，不得鉆斷主要受力筋，以免使結構發生破壞。

4 效果評價

該教學樓經過粘鋼加固施工，將所有模板拆除后，對加固結構的各部分進行了全面檢查和分析，檢查中未發現有漲模，空鼓，脫落等現象。經質量監督機構、設計單位、建設單位、監理單位、施工單位共同驗收，均達到了設計標準和驗收規范，加固處理達到了預期的效果，得到了監理和建設單位的的一致好評。

【參考文獻】

[1]趙笑宇.外包粘鋼技術在建筑結構加固中的應用實例分析[J].中國科技博覽，2010（33）.

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