建筑改造中的加固技术分析应用

　　摘要：本文在建筑项目工程改造中，采用了钢板粘接、碳纤维布粘贴等施工技术，让建筑有新一轮的面孔出现在城市当中，并且满足了功能变更后的使用条件，以供大家参考。
　　关键词：建筑；加固；粘贴钢板；植筋；纤维
　　一、工程概况
　　本项目改造工程，加固面积约120m2，框架结构，由于原楼面荷载发生变化，需要对其结构进行加固补强，以满足改变后的使用条件。
　　二、施工方案
　　2.1粘贴钢板施工
　　粘钢加固技术是指采用专用高强粘贴胶将钢板粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的承载能力，由此而达到对建筑物进行增强、补强之目的。
　　2.1.1材料要求
　　粘钢加固修补混凝土结构所用材料主要为钢板与粘贴用结构胶。材料及性能符合国家规范的要求，钢板和粘贴用的结构胶质保书、复试报告齐全。
　　2.1.2施工要点及质量检查
　　（1）裂缝修补
　　由于该工程为老楼改造，施工单位在混凝土表面打磨完成后，首先进行表面观察，如果混凝土构件出现裂缝，将对裂缝进行处理，对于小于或等于0.3mm的裂缝进行封闭处理、对于大于0.3mm的裂缝需要进行压力注浆进行处理。
　　混凝土结构裂缝修补所用的化学浆液应符合以下要求：①浆液的粘度小、可灌性好；②浆液固化后的收缩小、抗渗性好；③浆液固化后的抗压、抗拉强度高，有较高的粘贴强度。④浆液固化的时间可以根据气温调节；⑤浆液应为无毒或低毒材料。化学浆液主要有环氧树脂和甲基丙烯酸脂类材料，在工程应用时浆液应进行试配，其可灌性和固化时间应满足设计、施工要求。本工程采用环氧树脂浆液。灌浆前应对裂缝进行处理：其处理方法一般采用表面处理法，对于混凝土构件上较细（小于0.3mm）的裂缝。可用钢丝刷等工具，清除裂缝表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等污物，然后用毛刷蘸甲苯、酒精等有机溶液，把裂缝两侧15mm~20mm处擦洗干净并保持干燥。灌浆法施工时应将裂缝构成一个密闭性空腔，有控制的预留进出口，借助专用灌浆泵将浆液压入缝隙并使之填满。裂缝封闭后应对封缝进行试漏检查，试漏需待封缝胶有一定强度时进行。最后检查补强效果和质量，发现缺陷应即及时补救。
　　（2）粘结构件及钢板表面处理
　　混凝土表面层存在的剥落、空鼓、蜂窝等缺陷应预先处理；混凝土表面的杂质、污物、疏松层等应凿除，并用钢丝刷刷去表面浮渣，直至密实的混凝土；可用水清洗混凝土表面，注意：粘贴钢板时钢板表面不得有积水。对钢板表面必须进行除锈和粗糙处理。如钢板未生锈或轻微生锈，可用砂皮、平砂轮或钢丝砂轮打磨，直至出现金属光泽，打磨粗糙程度越大越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直。加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
　　（3）配胶及粘贴
　　粘钢结构胶采用THG-N型粘钢建筑结构胶。粘钢胶的配制：把甲、乙两组份1∶3倒如容器，搅拌均匀。根据施工温度、被粘贴表面粗化程度来调配胶量，一般用量6kg~10kg/m2施工温度10~30℃时，已配制好的胶使用时间为30min~60min。
　　粘贴：粘贴前被粘位置应画线定位。
　　①朝上混凝土水平面的粘贴：把配制好的粘结胶涂刮到钢板上，厚度控制在2mm~5mm，中间厚边缘薄，然后双手持板将钢板小心的翻转180°，粘贴到设计位置，并采用小锤敲击，使钢板的四周均溢出胶体。并在钢板上加压重物，其重量应保证钢板不会因反弹而造成空鼓。
　　②朝下混凝土水平面的粘贴：把配制好的粘结胶涂刮到钢板上，厚度控制在2mm~5mm，中间厚边缘薄，双手持板将钢板粘贴到设计位置，并采用小锤敲击，使钢板的四周均溢出胶体后，采用木楔、或射钉对钢板加压（由于本工程的钢板厚度较大，所以不采用射钉对钢板加压），间距30cm~50cm，应使粘结胶的厚度控制在2mm~3mm。
　　考虑到本次施工的工期紧，如果靠木楔支撑再辅以部分膨胀螺丝的加压方法是将影响到整个施工空间，而过多的在钢板上开孔固定又会影响到钢板的性能，从而影响加固效果。所以施工单位在采用上述常规方法进行固定的同时还专门在该工程中使用一套更为可靠和方便施工的固定工具该方法有效地提高了加固的效果、增加梁下的活动空间，方便操作，提高效率。对于侧面钢板施工单位采购成品夹具或使用的夹具来进行加压。该夹具经过本次的工程实践应用，安全可靠、方便灵活。
　　（4）养护：钢板粘贴完成后，必须静置24h~48h养护，并搭设现场防护，安排专人看管。
　　（5）拆除支撑：养护期到后可拆除支撑。拆除支撑时要注意不能重击加固钢板，以免破坏粘结胶。
　　（6）质量验收：撤除临时固定设备后，应用小锤轻轻敲击粘结钢板，从音响判断粘接效果或用超声波法探测粘结密实度。如锚固区粘结面积少于90%，非锚固区粘结面积少于70%，则此粘结件无效，应剥下重新粘结。
　　2.2粘碳纤维施工
　　粘贴碳纤维结构加固技术是指采用专用高强粘贴胶将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的承载能力，由此而达到对建筑物进行增强、补强之目的。
　　碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱等结构。要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可，本工程满足此条件。
　　2.2.1材料要求
　　碳纤维材料（CFRP）加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维材料与粘贴用树脂。材料及性能符合国家规范的要求，碳纤维布和粘贴用的结构胶质保书、复试报告齐全。根据要求，本工程CFRP采用上海同混凝土碳纤维布有限公司CFS2-3.55-220-017-100单向纺织碳纤维布，规格为300g/m2；胶水采用同混凝土TTJ碳纤维浸渍胶。
　　2.2.2施工要点及质量检查
　　（1）卸荷
　　加固前应对所加固的构件尽可能卸荷，对于没有办法卸荷的构件，施工单位采用千斤顶顶升的方法进行，如果现场有需要用千斤顶顶升卸荷的构件，施工单位将根据现场的具体情况编制构件顶升卸荷方案。本项目没有卸荷工作。
　　（2）基底处理
　　①混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。
　　②如有裂缝，处理方法同粘钢加固方案所述。
　　③用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥20mm）。
　　④将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
　　（3）涂底胶
　　①按比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间，一般情况下1h内用完。
　　②用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。
　　（4）找平
　　①混凝土表面凹陷部位应用修补胶（掺入粉料填平），模板接头等出现高度差的部位应用修补胶填补，尽量减小高度差。
　　②转角处也应用修补胶修补成光滑的圆弧，半径宜为20mm。
　　（5）粘贴
　　①按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，注意不能将碳纤维剪断。
　　②调配、搅拌粘贴面胶（使用方法与底胶相同），然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些。
　　③在确定所粘贴部位无误后粘贴碳纤维布，用滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，使胶充分浸透碳纤维布，常温下1~2h后，再使用硬橡胶辊往复碾压消除可能出现的浮起和错动。多层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。如超过1h则应等12h后再行粘贴下一层。
　　④在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹一层面胶，往复刮涂，使粘合剂渗入到碳纤维布中去。
　　⑤碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm，碳纤维端部固定宜用横向碳纤维固定。
　　（6）质量验收
　　①碳纤维片材的实际粘贴面积不应小于设计面积，位置偏差不应大于5mm。
　　②碳纤维片材与混凝土之间的粘贴质量，可同小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法检查，总有效面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积不大于10000mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补，当空鼓面积大于10000mm2时，宜将空鼓部位的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等量的碳纤维片材，搭接长度不应小于100mm。
　　2.3植筋工程施工
　　由于建筑物功能改变，或设计、施工等原因，需要对已有建筑物进行改建、增建时，必须使新增结构的钢筋有可靠的锚固。植筋技术是为满足新增结构钢筋锚固需要的一项专项施工技术。植筋技术首先采用专用钻孔机械按设计位置、孔径、深度钻孔，然后灌入专用高强度粘结胶，再插入钢筋，从而使钢筋与混凝土结构能可靠地连接。
　　植筋要求基层混凝土的强度等级不宜低于C15，本工程满足条件。
　　三、工艺流程及操作要求
　　（1）探测
　　在钻孔前施工单位将对拟植筋的部位用钢筋探测仪对原结构内的钢筋进行探测。
　　（2）定位
　　根据探测结果，作出符合设计及规范要求的钢筋布置方案，如果没有合适的布置方案，施工单位将协同监理、设计等单位共同研究解决方案。
　　（3）钻孔
　　钻孔的直径及深度按设计要求。具体见下表1。
　　表1钻孔的设计要求
　　钢筋直径 植入深度mm 钻孔直径mm 钢筋直径 植入深度mm 钻孔直径mm
　　φ10 225 14 φ20 450 25
　　φ12 270 16 φ22 490 28
　　φ16 360 20 φ25 560 32
　　φ18 400 22 φ32 790 40
　　该表格是根据设计要求及施工过程的实际需要进行局部调整后得到的，深度应完全满足设计要求，如达不到设计要求深度的将按设计要求采用加焊钢板的方法进行补足。
　　（4）清孔
　　成孔后采用空缩机吹出孔内的灰尘，或采用刷子掏出灰尘，必须确保孔内无灰尘，做到“三吹三刷”，这是植筋施工的关健所在。
　　（5）配胶及植筋
　　配胶：目前植筋结构胶的种类很多，本工程采用专用植筋胶，把甲、乙两组份按规定重量比倒入容器，搅拌均匀。
　　植筋：植筋前应划线定位。
　　两组份粘贴剂混合均匀后，注入孔内，注胶至孔深的三分之二深度，插入钢筋并转动，使结构胶完全充满孔洞，并固定。
　　（6）养护
　　植筋完成后，必须静置12h养护后方可进行后续工程施工，养护期间施工单位搭设防护措施并派专人看护。
　　为检验植筋其效果，我们任意抽取3根钢筋，拉至钢筋设计强度的90%，钢筋不滑移即为合格；只要有一根不合格，则应加倍复试，加倍复试全部达到要求即也判定为合格；如果仍有不合格的则本批次后锚固植筋判定为不合格。

《建筑改造中的加固技术分析应用》

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