鋼板加固采用環(huán)氧樹脂粘鋼膠膠粘劑
本工程中的主體承重柱，設(shè)計(jì)中要求對(duì)既有8個(gè)柱子進(jìn)行外部包鋼后再進(jìn)行增大截面加固處理。對(duì)于梁，曾采用粘鋼法進(jìn)行過加固處理，本次工程中主要對(duì)梁原加固的施工缺陷進(jìn)行修復(fù)處理。
1.1 工作原理
外包鋼加固技術(shù)是在混凝土柱或梁外側(cè)包以型鋼或鋼板，內(nèi)部灌注粘結(jié)劑的一種加固方法。采用外包鋼加固，構(gòu)件的截面尺寸增加不多，但混凝土構(gòu)件的承載力可大幅度提高。
外包鋼加固分為濕式和干式兩種方法，把型鋼與原構(gòu)件間留有一定的間隔，并在其間灌注環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑或環(huán)氧砂漿，使型鋼架和原構(gòu)件能整體工作共同受力的加固方法稱為濕式外包鋼加固法。
1.2 施工特點(diǎn)
1.2.1施工簡便、快捷，被加固件斷面尺寸和重量相對(duì)較小。
1.2.2 建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板(型鋼)與混凝土緊密粘結(jié)，將加固件與被加固體結(jié)合為一體。結(jié)構(gòu)膠固化時(shí)間短，完全固化后即可以正常受力工作。
1.3 適用范圍
1.3.1 本加固方法適用一般承受靜力作用受彎及受拉構(gòu)件及剪力墻的開洞加固。
1.3.2包貼在混凝土構(gòu)件表面上的型鋼或鋼板，其外表面應(yīng)進(jìn)行防銹蝕處理，表面防銹蝕材料對(duì)鋼材及膠結(jié)劑應(yīng)無害。
1.3.3采用外包鋼加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長期使用的環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。處于特殊環(huán)境（腐蝕、放射、高溫等）下的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，除應(yīng)按國家現(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)境因素作用的膠結(jié)劑，并按專門的工藝要求進(jìn)行粘貼。
1.3.4當(dāng)被加固構(gòu)件的表面有防火要求時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50016規(guī)定的耐火等級(jí)及耐火極限要求，對(duì)加固構(gòu)件進(jìn)行防火保護(hù)。
1.3.5．被加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的現(xiàn)場實(shí)測混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。
1.3.6．采用外包鋼加固技術(shù)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。
1.4材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4.1鋼板、型鋼
⑴．應(yīng)采用Q235或Q345鋼材；對(duì)重要結(jié)構(gòu)的焊接構(gòu)件，若采用Q235級(jí)鋼，應(yīng)選用Q235-B級(jí)鋼；本工程中選用鋼材均為Q235-B級(jí)鋼。
⑵．鋼材質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591的規(guī)定。
⑶．不得使用無出廠合格證、無標(biāo)志或未經(jīng)進(jìn)場檢驗(yàn)的鋼材。
1.4.2結(jié)構(gòu)膠力學(xué)性能指標(biāo)
選用灌注粘結(jié)劑應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》及設(shè)計(jì)圖紙的要求。本分項(xiàng)工程中選用的灌注膠為***，其粘結(jié)強(qiáng)度見5-1表。
結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)強(qiáng)度
被粘基層材料種類
破壞特征
抗剪強(qiáng)度(MPa)
軸心抗拉強(qiáng)度(MPa)
試驗(yàn)值
(fv0)
標(biāo)準(zhǔn)值
(fvk)
設(shè)計(jì)值
(fv)
試驗(yàn)值
(ft0)
標(biāo)準(zhǔn)值
(ftk)
設(shè)計(jì)值
(ft)
鋼－鋼
膠層破壞
≥18
9
3.6
≥33
16.5
6.6
鋼－砼
混凝土破壞
≥fv0
fcvk
Fcv
≥fct0
fctk
fct
砼－砼
混凝土破壞
≥fv0
fcvk
Fcv
≥fct0
fctk
fct
1.5 施工工序
包鋼分項(xiàng)工程施工工序流程見1-1圖。
混凝土基面放線、打磨
鋼板下料
混凝土基面清理
鋼板鉆孔、打磨
植M12錨栓，鋼板預(yù)貼
焊接
埋管注膠
固化、卸加壓固定系統(tǒng)
檢驗(yàn)、維護(hù)
圖1-1 包鋼加固工序流程
1.6施工技術(shù)要點(diǎn)
1.6.1 鋼板表面處理
鋼板粘接面，須進(jìn)行除銹和粗糙處理。如鋼板未生銹或輕微銹蝕，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，其后用棉絲沾 擦拭干凈。
1.6.2 基層表面處理
對(duì)原混凝土構(gòu)件的粘合面，混凝土面應(yīng)鑿除粉飾層，油垢、污物，然后用角磨機(jī)打磨除去2－3mm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或清水沖洗干凈，后用棉布沾 拭凈表面，待粘貼面完全干燥后備用。
1.6.3 現(xiàn)場配膠
粘結(jié)劑作為建筑結(jié)構(gòu)膠組份，使用前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后方能使用，按產(chǎn)品使用說明書規(guī)定配制，注意攪拌時(shí)應(yīng)避免污水進(jìn)入容器，按同一方向進(jìn)行攪拌，容器內(nèi)不得有油污。
1.6.4 配制結(jié)構(gòu)膠嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)膠說明書提供的配比配制，攪拌均勻后方可使用。一次配膠量不宜過多，以40～50分鐘用完為宜。
1.6.5 預(yù)貼鋼板并焊接
因柱子高達(dá)到8m，可能受鋼板定尺長度和實(shí)際施工情況的限制，角鋼可分段焊接在一起。結(jié)構(gòu)膠是環(huán)氧膠，在焊接的過程中容易炭化形成空鼓，使得鋼板與原結(jié)構(gòu)不能形成一個(gè)有效的加固體系，因此采用灌注結(jié)構(gòu)膠的包鋼工法進(jìn)行施工。首先在混凝土上將布設(shè)錨栓的孔洞和鋼板一道與預(yù)貼鋼板前配鉆，然后將加工符合要求的鋼板用錨栓固定于構(gòu)件上，并焊接在一起，焊接要符合設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，焊條要根據(jù)型鋼和綴板的材質(zhì)而定，焊角高度要滿足設(shè)計(jì)要求，焊接時(shí)不得出現(xiàn)未焊透、夾渣、氣孔等焊接缺陷。
1.6.6 埋管封邊并注膠
⑴ 焊縫檢驗(yàn)合格后，用環(huán)氧膠泥沿鋼材邊緣封嚴(yán)。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況確定埋管位置及間距。
⑵ 嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)膠說明書提供的配比配制，攪拌均勻后方可使用。一次配膠量不宜過多，現(xiàn)配現(xiàn)用，以防凝膠，以40～50分鐘用完為宜。
⑶ 用氣泵和注膠罐進(jìn)行注膠，注膠時(shí)豎向按從下向上的順序，水平方向按同一方向的順序，注膠時(shí)待下一注膠管（孔）溢出膠為止，依次注膠，直至所有注膠管（孔）均注完。后一個(gè)注膠管（孔）用于出氣孔，可不注膠，注膠結(jié)束后清理殘留結(jié)構(gòu)膠。
⑷ 注膠后不應(yīng)在對(duì)鋼板進(jìn)行錘擊、移動(dòng)、焊接。
5.6.7 成品保護(hù)
對(duì)粘貼到位的構(gòu)件做好標(biāo)示工作，提醒其他人員防止在結(jié)構(gòu)膠固化時(shí)間內(nèi)對(duì)粘貼鋼材擾動(dòng)。
1.7 柱子包鋼、梁粘鋼加固處理
梁粘鋼工程是本工程粘鋼項(xiàng)目的重點(diǎn)及難點(diǎn)，對(duì)其工程質(zhì)量必須高標(biāo)準(zhǔn)要求，在充分掌握灌注法粘鋼的技術(shù)要求和施工工法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地根據(jù)本工程特點(diǎn)，提高其施工質(zhì)量控制要點(diǎn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。
1.7.1 混凝土基面放線及基面清理
本工程中被加固梁的截面尺寸為200x600mm，按照施工圖紙的尺寸用墨線彈出被粘混凝土面的位置，所彈兩條墨線間的寬度應(yīng)大于原設(shè)計(jì)圖紙尺寸寬度2-3mm。則應(yīng)對(duì)墨線彈出的混凝土結(jié)構(gòu)的粘合面，用硬毛刷粘拭洗滌劑，刷除表面油垢污物后用水沖洗，再對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，除去2－3mm厚表層，用壓縮空氣除去粉塵，或清水沖洗干凈，待完全干燥后用棉絲粘 擦拭表面即可。
1.7.2 鋼板下料及鋼板打孔、打磨
為保證鋼板與原混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)時(shí)二者能緊密吻合，則必須加大鋼板的加工要求標(biāo)準(zhǔn)。梁底、梁側(cè)鋼板的的厚度為5mm,則根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的尺寸結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測尺寸加工鋼板，根據(jù)被加固拱梁的尺寸 加工出其弧度。在鋼板上測量出安裝M12螺栓的位置，并用十字線標(biāo)清，再用臺(tái)鉆按照標(biāo)清的螺栓位置鉆Ф14 mm的孔。對(duì)于鋼板粘接面，須進(jìn)行除銹和粗糙處理，如鋼板未生銹或輕微銹蝕，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，其后用棉絲沾 擦拭干凈。
1.7.3 打固定螺栓、鋼板預(yù)貼
將按要求加工好的鋼板預(yù)貼在拱梁上已打磨好的被粘混凝土面上，且二者的位置對(duì)齊，然后在混凝土面上標(biāo)清安裝M14螺栓的位置，則用電錘在其位置配鉆出螺栓孔，在鉆孔開始前，應(yīng)首先用鋼筋探測儀探測出被鉆孔位置是否有鋼筋，如在其位置正好能趕上原結(jié)構(gòu)鋼筋，則應(yīng)調(diào)整鉆孔位置。嚴(yán)禁杜絕傷害其結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋。
1.7.4 灌注膠配制
本工程包鋼膠采用灌注膠，結(jié)構(gòu)膠在使用前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后方能使用，配制結(jié)構(gòu)膠嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)膠說明書提供的配比配制，攪拌均勻后方可使用，注意攪拌時(shí)應(yīng)避免雨水進(jìn)入容器，按同一方向進(jìn)行攪拌，容器內(nèi)不得有油污。一次配膠量不宜過多，以40～50分鐘用完為宜。
1.7.5 埋管封邊并注膠
在鋼材上按照螺栓的位置進(jìn)行與混凝土面對(duì)孔，將鋼材上的孔與螺栓對(duì)準(zhǔn)粘貼到位后，上緊螺栓，將需要焊接的鋼板進(jìn)行焊接。焊縫檢驗(yàn)合格后，用環(huán)氧膠泥沿鋼材邊緣封嚴(yán)。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況確定埋管位置及間距。如不埋管，可在角鋼和綴板上鉆φ6注膠孔，孔間距不大于500mm。用氣泵和注膠罐進(jìn)行注膠，注膠時(shí)豎向按從下向上的順序，水平方向按同一方向的順序，注膠時(shí)待下一注膠管（孔）溢出膠為止，依次注膠，直至所有注膠管（孔）均注完。后一個(gè)注膠管（孔）用于出氣孔，可不注膠，注膠結(jié)束后清理殘留結(jié)構(gòu)膠。注膠后不應(yīng)在對(duì)鋼板進(jìn)行錘擊、移動(dòng)、焊接。
1.7.6 固化、卸加壓固定系統(tǒng)
對(duì)粘貼到位的構(gòu)件做好標(biāo)示工作，提醒其他人員防止在結(jié)構(gòu)膠固化時(shí)間內(nèi)對(duì)粘貼鋼材擾動(dòng)。
1.7.7 表面處理
拱梁粘鋼加固處理后還需要增大截面，粘鋼完成的梁，對(duì)其表面鋼板粘砂處理以利于新增混凝土與鋼板表面間的連接。
1.8 技術(shù)保障措施
包鋼加固是在砼構(gòu)件表面用建筑結(jié)構(gòu)膠粘鋼板，依靠結(jié)構(gòu)膠良好的正粘結(jié)力和抗剪切性能，使鋼板與砼牢固的形成一體，以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)作用。本工程包鋼項(xiàng)目工作量較大，施工質(zhì)量是相當(dāng)重要。為確保施工質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)有效地控制，施工過程中必須采取如下有效技術(shù)保障措施：
1.9.1 地加工加固鋼材
仔細(xì)識(shí)讀分析工程設(shè)計(jì)圖紙，重點(diǎn)解決提高鋼板加工精度，其鋼板加工的弧度應(yīng)與原結(jié)構(gòu)弧度相吻合，寬度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙要求，力求使加工精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；選擇機(jī)具加工能力強(qiáng)、技術(shù)水平高的單位進(jìn)行委托加工生產(chǎn)。
1.9.2 選擇優(yōu)質(zhì)的灌注膠
嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，選用符合設(shè)計(jì)要求的灌注膠，使用過程中嚴(yán)格審查材料質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告及產(chǎn)品出廠合格證，其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到規(guī)范設(shè)計(jì)要求，堅(jiān)決杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)入施工現(xiàn)場。
1.9.3 搭設(shè)合理的施工操作平臺(tái)
根據(jù)被加固構(gòu)件的位置和施工現(xiàn)場具體情況，合理搭設(shè)便于施工操作的工作平臺(tái)，減少施工輔助時(shí)間，提高施工效率。
1.9.4加強(qiáng)施工過程中重要作業(yè)環(huán)節(jié)的操作
在具體施工過程中，一定要對(duì)粘結(jié)面的處理、灌注膠的灌注及螺栓的安裝等重要施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的施工質(zhì)量過程控制，并嚴(yán)格按照包鋼施工工序和工藝操作施工。
1.9.5 加強(qiáng)對(duì)施工成品的保護(hù)
施工過程中對(duì)成品的保護(hù)非常重要，對(duì)按要求施工完畢的構(gòu)件做好標(biāo)示工作，提醒他人禁止在結(jié)構(gòu)膠固化期間對(duì)粘貼鋼板進(jìn)行擾動(dòng)。
1.9.6 加強(qiáng)施工后的自檢
包鋼加固工作完成后，經(jīng)項(xiàng)目部自檢合格后，報(bào)請(qǐng)甲方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及總包單位組織驗(yàn)收，并填寫分項(xiàng)工程驗(yàn)收記錄表。
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