1、混凝土结构工程粘钢加固施工技术【摘要】 结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术，用特制的结构胶粘剂，在混凝土构件表面用建筑结构胶粘贴钢板，使钢板与混凝土牢固的形成一体，能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。结合工程实践着重论述了加固技术的特点和基本原理、适用范围及发展历程等。 【关键词】 粘钢加固；结构胶粘剂；混凝土；强度 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 【正文】 在经济快速发展的带动下，人们对生活质量和居住环境的结构按要求越来越高，由于混凝土构筑物因出现功能性改变，如扩建、增加荷载等，活在出现质量问题，如配筋不足、在后修补、混凝土强度不够等，都需要进行加固。其加固施
2、工和加固方案的制定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益，而粘钢加固这一方案很好的满足了以上各种要求。 图 1 框架梁粘钢加固示意图 2.施工方法 2.1 结构粘钢适用范围 适用于承受静力为主的梁板柱构件受弯、剪、拉、压加固，以及钢筋焊接点断裂加固；施工中漏放钢筋加固；混凝土标号达不到，提高结构强度加固；加层抗震加固；阳台根部断裂加固；牛腿接点加固；悬挂式吊车梁提高荷载加固；楼面荷载集中力加固；火灾后梁柱砼烧坏加固；混凝土柱子牛腿断裂加固；桥式吊车梁加固；薄腹
3、梁断裂加固；爆炸冲击波破坏梁体加固；提高楼面荷载加固；屋架梁下弦腐蚀严重露筋加固；断梁加固；截柱加固；减震加固；梁柱受化学腐蚀的粘钢加固；旧房综合改造加固；生命线建筑物抗震加固；剪力墙开 1.6 米以下的圆洞加固，开 1mx2m 以下的门洞加固；桥梁断裂、旧桥维修加固；提高柱子承载力解决柱子轴压比超标加固等结构工程。本工程属于：提高楼面荷载加固、楼面荷载集中力加固和悬挂式吊车梁提高荷载加固等多种综合形式。 2.2 施工方案选择 原有结构梁采用外粘型钢法加固，加固方式主要分为两种：第一种为梁顶粘钢，即梁顶锚固膨胀螺栓后在梁顶及钢板底面均涂刷结构胶，直接粘接钢板；第二种为梁底粘钢，梁底锚固螺栓后涂
4、胶粘结钢板，并在梁两侧锚固膨胀螺栓固定 U 型钢板抱箍用以箍住梁底钢板，两道 U 型钢板箍采用纵向压条连接。 2.2.1 梁顶粘钢加固方法： 梁顶粘结钢板宽度与梁同宽，钢板厚 10mm 长度为设计图纸尺寸，钢板粘结在靠近框架柱的梁端支座处，按设计要求的锚栓间距用 M10 膨胀螺栓拧紧钢板固定在梁顶。 2.2.2 梁底粘钢加固方法： 梁底粘结钢板宽度与梁同宽，钢板厚 10mm 长度为设计图纸尺寸，钢板粘结在框架梁跨中部分，按设计要求的锚栓间距用 M10 膨胀螺栓拧紧钢板固定在梁底，用 10mm 钢板做成 100mm 宽的 U 型钢板箍开口向上箍住梁底钢板，用结构胶粘在钢板底和框架梁侧面，在钢板箍
5、上对应预留螺栓位置处开孔，钢板箍外侧安装纵向压条后拧紧已埋 M10 膨胀螺栓，逐步加压使得钢板与梁、钢板与抱箍、抱箍与梁贴紧，随即进行液压顶紧梁底钢板加压，保证钢板与梁粘结紧密。每两道 U 型钢板箍为一组，间距为 360mm，现场用 6mm 厚 100mm 宽 400mm 长的纵向压条连接成整体。 3.施工过程控制 3.2 施工要点 3.2.1 混凝土基面放线、处理、清理 放线凿除框架梁板需粘贴面砂浆层、油垢、污物，清理宽度及长度根据图纸而定。用磨光机装金刚石磨片打磨除去 23mm 厚表层，直至完全露出新面。如遇梁板不直或不平时进行打凿或结构胶修补平整，并用无油压缩空气吹除粉尘或清水冲洗干净之
6、后，再用脱脂棉沾丙酮擦试干净。砼表面避免水源和潮湿，必要时采用压缩空气吹净浮尘，使混凝土表面保持干燥，还用乙炔氧气焊或汽油喷灯烤干。 3.2.2 钢板下料、钻孔、打磨 下料：按图纸设计要求一次性进行裁剪钢板，为保证钢板连续受力的特性不出现接头需用整张钢板裁料，由于板厚仅为 10mm 采用普通电气焊切割很容易出现弯曲变形，影响粘结加固效果，对此采取到构件加工厂用裁板机进行下料，下料后如出现弯曲变形随即用调平机或锤击手工进行调平。 对预贴钢板表面的处理：钢板粘接面，如钢板未生锈或轻微锈蚀，须进行除锈和粗糙处理，采用手动砂轮机打磨，直至出现金属光泽，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路与钢板受力方向垂直，其
7、后用棉丝或脱脂棉沾丙酮擦拭干净。 放样钻孔：上述工作完成之后，再把预贴钢板放样，保证达到设计要求时再进行钢板钻孔和混凝土梁体钻孔，钻孔时采用无损冲击电钻钻孔，钻孔深度及钻孔规格按有关设计和施工规范要求，采用 14mm 的钻头钻孔，按设计图纸布置要求，沿钢板条长度方向打深度不小于 60mm 的盲孔，外露螺丝长度宜为 35mm；如遇梁底钢筋密集处需重新移位后再钻孔，当单排孔距大于设计要求的尺寸时需多补打一个孔。 3.2.3 安装螺栓、钢板预贴 用压缩空气清理孔内浮尘，再用丙酮清洗盲孔，在孔内涂一层环氧树脂基液。用丙酮浸泡清洗膨胀螺栓，晾干后涂一层环氧树脂基液。向孔内塞入 13 孔深的软环氧胶泥，植
8、入 M10 膨胀螺栓，并紧固后松下螺母，螺栓外露长度不小于 35mm，安装完螺栓后先用扳子初拧螺母固定（不要一次性拧紧） 。将已加工打磨好的钢板再次放样预贴在梁底或梁顶，准备涂胶粘贴，拼装好后的钢板位置与实际位置偏差不允许大于规范允许偏差。 3.2.4 粘钢胶配制 现场配胶：本施工采用大连 JGN 建筑结构胶型，按甲、乙重量比配制好后，用搅拌器搅拌，待无单组分条块，色泽均匀时即可使用。 粘结剂作为建筑结构胶组份，使用前应进行现场质量检验，合格后方能使用，按产品使用说明书规定配制，注意搅拌时应避免雨水进入容器，按同一方向进行搅拌，容器内不得有油污，尽量避免混入空气形成气泡，配制结构较严格按结构胶
9、说明书提供的配比配制，搅拌均匀后方可使用，一次配胶量不宜过多，以 4050 分钟用完为宜。 3.2.5 涂胶和粘贴 用小铲刀将配制好的结构胶均匀涂抹在钢材清理面和混凝土清理面上，抹胶厚度 13mm，中间厚、边缘薄。将钢材粘贴到混凝土表面，粘贴到位后，立即用螺栓拧紧和支撑固定，并逐步加压，紧固螺栓时要求顺着同一个方向逐个拧紧，使胶从钢材边缘挤出，同时要不断清理挤出的胶；但加压不均仍可能造成局部轻微流淌，所以粘贴 1 小时内应注意检查，发现缺胶，及时补充。 3.2.6 固定加压 固化：本工程采用大连产的 JGN结构胶进行粘贴，此类胶在现时温度下 40 分钟初凝，24 小时后即可拆除支撑，3 天后可
10、受力使用。一般结构胶的固化时限为：若固化温度 25左右，24 小时可撤除加压固定系统，72 小时即可投入使用；若固化温度 5左右，48 小时可撤除加压固定系统，96 小时即可投入使用。 钢板粘贴在梁顶时，用膨胀螺栓加方垫和紧固螺母方式进行锚固加压，对钢板产生复合锚固力，从而使梁端和梁柱交接部位受力均匀，压力以不小于 0.1Mpa 为宜。还可将提前准备好的 50Kg 的钢锭码放在钢板上部适当加压，以使胶液刚刚从钢板边挤出为宜。 钢板粘贴在梁底时，首先紧固梁底的螺母进行锚固加压，随即按照设计要求安装 10mm 厚 U 型钢板箍箍住梁底钢板，并将开口部分用 10mm厚钢板压条连接成整体后再由 M10
11、 膨胀螺栓固定在框架梁两侧，拧紧螺母锚固加压。同时梁底加设钢管支撑顶升系统，对应加固梁底下方的平台上安放一根长 4 米的工 18 工字钢，型钢底部用楔形钢板找平，上部搭设单排脚手架，立杆间距为 0.8 米，水平杆间距 1.0 米，靠近型钢和梁底部位均加设水平横向拉杆，且拉杆下部为双扣件锁紧，立杆顶部安装U 型管托，管托内横向布置一根 100X100 的木楞顶住梁底钢板，旋紧管托螺丝，逐步对钢板进行加压，直至拧紧不能松动为止，钢管架顶撑在顶紧加压约 3 天后可卸荷,拆除顶升脚手架。 3.2.7 检验 一般是用肉眼观察如发现钢板与混凝土表面之间有空隙的地方，应及时填入胶结剂补贴。 检验时可用小锤轻
12、击粘结钢板，从音响判断粘贴效果，也可采用超声波仪检测。若锚固区有效粘结面积少于 90%，非锚固区有效粘结面积少于 70%，应剥离钢板，重新粘贴。 对重要构件也可采用载荷检测，一般采用分级加载至正常荷载的标准值，检测结果较直观、可靠，但费用较高。 3.2.8 成品保护 对粘贴到位的构件做好标识工作，提醒其他人员防止在结构胶固化时间内对粘贴钢材扰动，粘贴 3 天后，钢板表面涂一层改性环氧液后再涂防锈漆 3 道和面漆 2 道。 4 质量评定 4.1 质量评定标准 加固构件的粘钢质量采用无破损检验或现场做粘结试验两种形式。无破损检验即外观检查钢板边缘溢胶情况；用小锤敲击钢板，检验钢板粘结密实度。锚固区
13、有效面积不大小于 90%，非锚固区有效粘结面积不少于 70%，现场粘结试验（每组三块试件） ，采用 3 块 100X100mm 的钢板。混凝土基面：与粘钢部位的混凝土强度等级相同。试验步骤：首先分别在每块钢板中心位置焊一根 800mm 长的钢筋，而后按粘钢工艺要求将三块钢板分别粘在混凝土基面上，待胶固化后（72 小时）用现场拉拔仪进行抗拉和抗剪试验。由于胶的抗拉和抗剪强度均大于混凝土的强度，如粘钢试验破坏发生在混凝土上，则粘钢试验属于合格或符合设计要求。 5.效益分析和总结分析 5.2 总结分析 5.2.1 坚固耐用：经过众多工程实践，已经证明完全能够保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满
14、足设计的要求。 5.2.2 施工快速：在保证粘结加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业主要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工，受到业主的普遍赞扬。 5.2.3 简洁轻巧：与其它加固方法比较，粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无湿作业，完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，结构自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。 5.2.4 灵活多样：粘钢加固法的适用性很强，能够解决生产中和生活上各种有关问题，粘贴钢板的方案多种多样，灵活巧妙，还可粘贴型钢，加固钢结构及砖砌体结构等。 5.2.5 经济合理：由于施工快，避免或减少工厂停产时间，节约加固材料，与其它加固方
15、法比较，粘贴加固的费用大为节省，经济效益很高。结语： 框架梁采用粘钢加固，充分体现了加固工程所要求的短、平、快、省的特点，在保证结构安全的前提下，收到了很好的经济效益和质量效果，同时也获得了良好的社会效益。 参考文献： 1 混凝土结构设计规范 （GBJ10-89）北京中国建筑工业出版社1989 年 2 混凝土结构加固技术规范 （CECS25：90）北京中国计划出版社 1992 年 3万墨林、韩继云 混凝土结构加固技术中国建筑工业出版社1995 年 3 月 4 龚洛书、柳春圃混凝土的耐久性及其防护修补中国建筑工业出版社 1990 年 10 月 5 梁丛中 李思明钢筋混凝土梁粘钢加固的抗震性能研究J辽宁高职学报,1999 年 1 月 52-55 页 6 林文修、陈昌松混凝土加固方法与技术M北京 中国建筑工业出版社 7 混凝土结构加固设计规范 （GB50367-2006） 、 建筑抗震鉴定标准 （GB50023） 、 建筑抗震加固技术规程 （JGJ116-98）
