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粘貼鋼板加固施工工法粘貼鋼板加固法是用高強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)膠,將鋼板粘貼于構(gòu)件表面從而提高構(gòu)件承載力的一種加固方法。
該方法始于1967年,南非學(xué)者Fleming和King進(jìn)行了外粘鋼板替代鋼筋加固混凝土梁的試驗(yàn),試驗(yàn)中將鋼板粘貼于混凝土梁底面受拉側(cè),證明了這種加固方法的可行性。
隨后十幾年時(shí)間,國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的試驗(yàn)研究、理論分析和工程實(shí)踐,粘貼鋼板加固法已逐步走向成熟,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于混凝土受彎、大偏心受壓、受拉構(gòu)件的加固工程。
粘貼鋼板加固法的原理是利用膠黏劑把鋼板粘貼于原構(gòu)件表面,使鋼板與原結(jié)構(gòu)形成一個(gè)新的承力系統(tǒng),鋼板參與受力,從而達(dá)到對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的目的。外粘鋼板加固法具有以下顯著特點(diǎn):
1.施工快速、工期短。該加固法施工速度快,從清理、找平、粘貼鋼板,到加壓固化,僅需1-2天時(shí)間,可大幅度節(jié)省施工時(shí)間,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
2.具有良好的整體受力性能。受力較均勻,一般情況下,膠黏劑的黏結(jié)強(qiáng)度高于混凝土抗拉強(qiáng)度,可以使鋼板與原構(gòu)件形成一個(gè)良好的整體。
3.鋼材的利用率高、用量少。
4.粘貼鋼板所占空間小,幾乎不增加被加固構(gòu)件的斷面尺寸和重量,對(duì)建筑的使用凈空、外形影響小,基本不影響構(gòu)件的外觀。
根據(jù)粘貼鋼板加固混凝土構(gòu)件的原理和受力特性,該加固方法有其適用范圍:
1.適用于鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓或受拉構(gòu)件的加固,不適用于素混凝土構(gòu)件,包括縱向受力鋼筋一側(cè)配筋率小于0.2%的構(gòu)件加固。
2.由于鋼板粘貼在混凝土表面,加固構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度對(duì)整個(gè)加固系統(tǒng)非常重要。所以,一般情況下,加固構(gòu)件的實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15,且鋼板與混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5 N/mm2。
3.由于粘貼鋼板加固系統(tǒng)中膠黏劑在超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)化溫度后會(huì)出現(xiàn)軟化特征,使得膠黏劑性能大幅度降低,所以在使用膠黏劑時(shí)應(yīng)遵照供應(yīng)商提供的使用溫度限制。
目前,商業(yè)用建筑結(jié)構(gòu)膠黏劑玻璃化轉(zhuǎn)化溫度約在60 - 82℃之間,同時(shí)考慮到一般混凝土結(jié)構(gòu)使用溫度低于60℃,所以,粘貼鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。
處于特殊環(huán)境(如高溫高濕、介質(zhì)腐蝕和等)的混凝土結(jié)構(gòu)加固,除應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定采取相應(yīng)的防護(hù)措施外,尚應(yīng)采用耐環(huán)境因素作用的結(jié)構(gòu)膠黏劑,并按專門的工藝要求進(jìn)行粘貼。
粘貼鋼板加固法的一般要求
1.粘貼鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí),應(yīng)將鋼板受力方式設(shè)計(jì)成僅承受軸向應(yīng)力作用。
2.粘貼在混凝土構(gòu)件表面上的鋼板,其外表面應(yīng)進(jìn)行防銹蝕處理。表面防銹蝕材料對(duì)鋼板及膠黏劑應(yīng)無(wú)害。
3.采用粘貼鋼板對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)采取措施卸除或大部分卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。
4.當(dāng)被加固構(gòu)件的表面有防火要求時(shí),應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定的耐火等級(jí)及耐火極限要求,對(duì)膠黏劑和鋼板進(jìn)行防護(hù)。
施工工法:粘貼面處理→鉆螺栓孔→膠粘劑配制→涂膠和粘貼→檢驗(yàn)→維護(hù)
1.粘貼面處理
(1)混凝土面應(yīng)鑿除粉飾層,祛除油垢、污物,然后用角磨機(jī)打磨除去1-2mm厚表層,較大凹陷處用找平膠修補(bǔ)平整,打磨完畢用壓縮空氣吹凈浮塵,后用棉布沾酮拭凈表面,待粘貼面完全干燥后備用。
(2)鋼板粘貼面應(yīng)用角磨機(jī)進(jìn)行粗糙、除銹處理,直至打磨出現(xiàn)光澤,使用前若潔凈僅用干布擦拭即可。否則可用棉布沾酮拭凈表面,待完全干燥后備用。
(3)該工序所用主要物資:護(hù)目鏡、防塵口罩、沖擊電錘及扁鏟、手錘、角磨機(jī)、金剛石磨片、砂輪片、空壓機(jī)、棉布、酮。
2.鉆螺栓孔
加壓固定可采用膨脹螺栓,需要在加固構(gòu)件上合適位置鉆孔固定膨脹螺栓。
3.膠粘劑配制
(1)建筑結(jié)構(gòu)膠為A、B兩組份,取潔凈容器(塑料或金屬盆,不得有油污、水、雜質(zhì))和稱重衡器按說(shuō)明書配合比混合,并用攪拌器攪拌約5-10分鐘至色澤均勻?yàn)橹埂嚢钑r(shí)好沿同一方向攪拌,盡量避免混入空氣形成氣泡,配置場(chǎng)所宜通風(fēng)良好。
(2)該工序所用主要物資:攪拌器、容器、衡器、膩刀、手套。
4.涂膠和粘貼
(1)膠粘劑配制好后,用膩刀涂抹在已處理好鋼板面上(或混凝土表面),膠斷面宜成三角形,中間厚3毫米左右,邊緣厚1毫米左右,然后將鋼板粘貼在混凝土表面,用準(zhǔn)備好的固定加壓系統(tǒng)固定,適當(dāng)加壓,以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。
(2)該工序所用主要物資:膩刀、手套。
5.檢驗(yàn)
(1)可用小錘輕擊粘貼鋼板,從音響判斷粘貼效果,也可采用超生儀檢測(cè)。若錨固區(qū)有效粘結(jié)面積少于90%,非錨固區(qū)有效粘結(jié)面積少于70%,應(yīng)剝離鋼板,重新粘貼。
(2)對(duì)重要構(gòu)件也可采用載荷檢驗(yàn),一般采用分級(jí)加載至正常荷載的標(biāo)準(zhǔn)值,檢測(cè)結(jié)果較直觀、可靠,但費(fèi)用較高,耗時(shí)也較長(zhǎng)。需要千斤頂或配重(常用沙袋、磚塊)、百分表、裂縫顯微鏡、衡器。
6.維護(hù)
加固后鋼板宜采用20mm厚M15水泥砂漿抹面保護(hù),也可采用涂防銹漆保護(hù),以避免鋼材的腐蝕。
鋼結(jié)構(gòu)
1.增設(shè)支點(diǎn)加固法
梁、板在跨中增設(shè)支點(diǎn)后,減小了跨度,從而能較大幅提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠,缺點(diǎn)是使用空間會(huì)受到一定影響。
2.粘結(jié)外包型鋼加固法
外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹(shù)脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體,加固后的構(gòu)件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅提高,因此正截面承載力和截面剛度也大幅提高。
03.粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法
粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點(diǎn)外,還具有耐腐濁,耐潮濕,幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重,耐用,維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),但需專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
加固工程完成后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測(cè)粘貼密度。
如錨固區(qū)粘貼面積少于90%,非錨固區(qū)粘貼面積少于70%,則此粘貼無(wú)效,應(yīng)剝下重新粘貼。
對(duì)于重大工程,為檢驗(yàn)加固效果,須抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn),一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn),即將卸去的荷載重新全部加上,其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開(kāi)展應(yīng)滿足設(shè)計(jì)使用要求。
04.預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)
采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開(kāi)孔,削弱了截面,形成新的應(yīng)力集中區(qū);普通螺栓在動(dòng)載作用下易松動(dòng),高強(qiáng)螺栓易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,降低了結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)效果。粘鋼加固技術(shù)是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,依靠結(jié)構(gòu)膠使之粘結(jié)成整體共同工作,以提高結(jié)構(gòu)承載力。缺點(diǎn)是使結(jié)構(gòu)重量增加很多,鋼板不易制作成各種復(fù)雜形狀,運(yùn)輸和安裝也不方便,且鋼板易銹蝕,影響粘結(jié)強(qiáng)度,維護(hù)費(fèi)用高。
環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合筋生產(chǎn)工藝
環(huán)氧樹(shù)脂剝離纖維復(fù)合筋主要是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料,以合成樹(shù)脂為基體材料,輔以適量交聯(lián)單體、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、蝕變劑、阻燃劑、填料等,經(jīng)引紗、浸潤(rùn)樹(shù)脂、環(huán)向纖維纏繞、預(yù)成型、固化、噴砂、裁切等處理制造而成。以纏繞牽引預(yù)成型和紅外固化方式取代了傳統(tǒng)的固化模具,使復(fù)合材料受熱固化更均勻,更徹底,同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)獨(dú)特的噴砂工藝,極大改善了原有材料抗磨性能,提高與混凝土的結(jié)個(gè)牢度低的問(wèn)題。此外通過(guò)添加不同的功能性填料,可提高復(fù)合筋的粘結(jié)力、機(jī)械強(qiáng)度、抗磨強(qiáng)度、潤(rùn)滑油、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等。
玻璃纖維復(fù)合筋產(chǎn)品生產(chǎn)流程:紗駕、排紗器引紗→浸潤(rùn)環(huán)氧樹(shù)脂→環(huán)向纖維纏繞預(yù)成型→紅外固化→噴砂、裁剪處理→復(fù)合筋產(chǎn)品成品。其中在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)有幾個(gè)注意點(diǎn):
1、環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合筋在使用過(guò)程中,容易因?yàn)檫@兩種材料結(jié)合力不佳而導(dǎo)致產(chǎn)品整體性能下降。而偶聯(lián)劑的使用可以極大地改善玻璃纖維和環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面粘合力,使剝玻璃纖維增強(qiáng)材料與環(huán)氧樹(shù)脂基體之間形成一個(gè)界面層,界面層能傳遞應(yīng)力,從而增強(qiáng)了玻璃纖維材料與環(huán)氧樹(shù)脂之間粘合強(qiáng)度,提高了復(fù)合筋的性能。
2、可根據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合筋不同的使用要求,在基體中添加不同的填料以提高環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合筋的各項(xiàng)性能。