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摘要：隨著近幾年建筑業(yè)的飛速發(fā)展，為了滿足建設單位對房屋建筑的使用要求和保證結構受力安全，構件外部粘鋼加固技術在結構加固工程中被廣泛應用。...

如何控制粘鋼加固技術在工程施工中的施工質量

黃小恒

陜西省第一建筑工程公司

1.工程概況

    某工程位于西安市南門外，原省體育館南側，主樓A段為地下二層、±0.00結構以上為二十二層框架剪力墻結構，建筑高度90m：建筑面積23520㎡，裙樓B段為五層框架結構，建筑面積10000 ㎡，現在主體結構全部施工完。由于建設方要求對原建筑使用功能進行重新調整劃分(二十層水箱間的儲水量增加l0噸，l9層原屋面結構增加3層樓層高度由75．77 m升止90m，引起原結構荷載的增加)，經過某建筑設計院有關設計人員對原結構驗算，需要對原結構局部構件進行外部粘鋼加固，保證結構受力安全可靠，建筑造型完美，而且經濟適用。

2.工程特點和施工難點 

    2.1工程特點

    根據該工程的使用功能和建筑造型的變化要求，設計人員依據國家現行結構設計規(guī)范，通過精心計算和設計，繪制了詳細的結構加固圖和節(jié)點詳圖，要求對主樓地下室2層至20層原由結構局部剪力墻、柱、梁進行外部粘鋼加固，以滿足水箱間儲水量的增加和l9層兩翼結構的增加而產生的荷載要求，B段因上部結構網架設計的變更，引起結構荷載的增加，需要對各樓層局部柱、粱進行外部粘鋼加固。保證原結構在各種荷載的綜合作用下受力安全。

    2.2施工難點

    該工程的粘鋼量大，施工工期短(75天)。 A段和B段的粘鋼面積達2050 ㎡，分布在各樓層不同部位的各受力構件上，原結構樓層內磚砌體已封閉完，構造柱混凝土已施工完，地下室剪力墻、柱和1-l8層剪力墻的粉刷已全部施工完。因此在進行粘鋼加固施工前需做大量的拆除和準各工作。針對不同構件的施工難點，提前制定詳細的施工技術方案，明確各道工序的施工細節(jié)，合理安排勞動力，精心組織，保證粘鋼質量，按期完成施工任務。

3.制定詳細的施工技術方案，便于指導施工實踐

    結構粘鋼加固技術作為一項新型的加固施工技術。具有嚴格的施工工藝流程和操作工藝，以及嚴謹的施工態(tài)度，才能保證所加固的結構經得起試驗檢測和實踐的驗證。因此，在施工過程中必須把握住以下各個重要環(huán)節(jié)。

    3.1粘鋼加固材料的選擇及質量要求

    根據本工程的設計要求，粘鋼加固材料為建筑結構膠和加固鋼板。

    3.1.1施工中粘結膠選用中科院大連生產的JGN Il建筑結構膠。結構膠應有足夠高的強度，良好的耐久性和具有一定的彈性。結構膠的各項技術性能指標必須滿足混凝土結構加固技術規(guī)范的規(guī)定。JGN結構膠的粘結強度指標見表

    fcvk--不同強度混凝土等級的抗剪強度的標準值 fvi一不同強度混凝土等級的抗剪強度的試驗值 fc一不同強度混凝±等級的抗剪強度的設計值ftL不同強度棍凝土等級的軸心抗拉強度的試驗值 fctk——不同強度混凝土等級的軸心抗拉強度的標準值 fct——不同強度混凝土等級的軸心抗拉強度的設計值。

    3.1.2施工中使用的鋼板選用3#鋼，鋼板1各項技術性能指標必須符合設計要求。鋼板焊的強度設計值，必須滿足國家現行《鋼結構設計規(guī)范》中的規(guī)定。

    3.2施工工藝

    根據本工程盼特點和施工難點，施工之前要—真熟悉施工圖紙和深刻理解設計意圖，制定詳一曲施工技術措施，保證粘鋼能夠達到合計要求的預期效果。

    3.2.1粘鋼加固施工工藝流程：

    3.2.2該工程由于設計變更，主體結構施工完后，停工時間較長，結構趨于穩(wěn)定，因此。對蠢轱混凝土結構構件表面，應按照下列步驟進行處理：

    3.2.2.1對原混凝土構件表面，用硬毛刷沾高效洗滌劑刷除表面油垢污染物后，用自來水沖洗，然后用角磨機對粘合面避行打磨，除去l～2㎜厚混凝土表層，直到完全露出新面，并用無弛壓縮空氣吹除粉塵和浮灰，最后用脫脂棉沾丙酮攘拭表面，即可進行涂敷建筑結構膠．建筑結構膠沿粘結面部位均勻涂刷一層3～5mm厚，對混凝土凸凹不平處用膠填平。

    3.2.2.2對梁截面寬與高方向的垂直度偏差較大、陰陽角不方正、粱底呈弧形的應首先剔豫凸出部分，再用高標號水泥砂漿修補平整，以保證鋼板能平粘在梁底上。

    3.2.2.3鋼板粘結面必須進行除銹和粗糙處理，即用平砂輪打磨直至出現金屬光澤(鋼板若沒有生銹或輕微銹蝕，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨處理，直到出現金屬光澤)．打磨粗糙程度越大越好，打磨紋路應與鋼板方向垂直，之后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。

    3.2.2.4粘鋼板前，應對梁、板被加固構件進行卸荷。該工程現場施工采用千斤項頂升方式卸荷，對于承受均布荷載的梁應多點均勻頂升，對于由次梁作用的主梁，每根次粱下要設U型支托，間距500mm。施工中鋼板應嚴格執(zhí)行先焊后粘的原則，嚴禁先粘后焊。

    3.2.2.5支托為甲、乙兩組份，使用前進行現場質量檢查，合格后方能使用，并用天平稱量，按照產品使用說明書規(guī)定配置。注意攪拌時應避免雨水進入容器，按同一方向進行攪拌，容器內不得有油污。

    3.2.2.6建筑結構膠配置好后，用抹刀同時涂抹己處理好的混凝土表面和鋼板粘結面上，厚度l-3mm，中間厚邊緣薄，然后將鋼板貼于預定的位置。鋼板粘貼好后，立即使用夾具夾緊或用 u型支托支撐固定，旋動支托適應加壓，使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。(具體加壓方法如下圖所示)，對于剪力墻或柱子構件的立面粘貼，為了防止粘接劑流淌，應加一層脫蠟玻璃絲布。   

    3.2.2.7 JGN一Ⅱ建筑結構膠在常溫下固化，保持在20℃以上，24小時即可凝固，可以拆除夾具或袁攆，三天可受力使用。若氣溫低于15℃，應采取人工加溫來加快粘結膠的固化。   

    3.2.2.8粘貼鋼板時用以表傳感器設備測出鋼板單位面積壓力，供施工中參考依據。   

    3.2.2.9構件加固完，待結構膠完全凝固后，才能拆除加壓設施，拆完后用手錘沿粘結面輕輕敲擊鋼板，如無空鼓聲，表明已粘結密宴。否則應剝離下鋼板補膠重新粘貼，直到空鼓面積符合施工技術規(guī)范的規(guī)定后．才能進行鋼板表面的防腐處理施工。

    3.2.2.10鋼板表面的防腐處理，即鋼板表層浮銹清除干凈后，用結構膠點粘一層水刷石(水刷石比豆石表面粗糙)，然后用Ml5水泥砂漿粉刷保護層，厚度25mm。

    3.2.2.11粘鋼加固施工人員必須培訓持證上崗。

    3.3構件外部粘鋼加固法適用的環(huán)境

    構件外部粘鋼加固法施工的環(huán)境溫度不超過60℃，相對濕度不大干70％，以及無化學腐蝕的使用條件為限，否則應采取有效的防護措施。

    3.4粱、柱粘鋼施工過程中存在的難度和施工措施

    3.4.1當粱底預留安裝配電管線排列過密時，根據現場實際情況，保持電管的位置不變，繪制粱底管線平面圖．粘鋼時避開電管位置，通過增加鋼板的厚度來保證結構粘鋼的受力效果。(該方法已征求設計院結構工程師的意見．同意采用此做法)具體圖示如下頁所示：

    3.4.2當原梁底下構造柱預留插筋時，將插筋村梁底用電焊割斷，并根據構造柱所在的位置，在己粘好鋼板的對應部位不粘240×240mm

    說明：

    1)粱底鋼板加壓，采用升降支撐壓螺栓綜合加壓。升降支撐間距200—500mm.

    2)柱鋼板加壓采用U型箍螺栓綜合加壓。

    3)剪力墻鋼板采用螺栓綜臺加壓．間距20Omm的小鋼板。小鋼板在粘結前焊好4012、@500mm長的u型鋼筋頭，便于結構面構造柱鋼筋上部的連接。

    4)每50個構件為一批，每批抽一組用壓力表傳感器測壓力，供施工參考。

    3.4.3在原結構柱上粘結豎向鋼板時，原墻壓筋與柱子連接的預埋件已經鑿出，柱子局部混凝土表面形成凸凹不平，為了保證粘鋼牢固、可靠，將預埋件周邊的浮灰清理干凈，用凈水沖洗濕潤，再用l：2水泥砂漿填平壓實。待其凝固干燥后，進行粘貼鋼板施工，粘貼鋼板之前，用3×120mm的鋼板焊上206墻壓筋，待已粘鋼板膠凝固后在粘墻壓筋上的鋼板條，并固定加壓。保證后砌墻體與柱子之間拉結。

    3.4.4當所粘鋼板厚度超過6 mm(規(guī)范規(guī)定一層厚度在6mm以內)，如A、B段二、四層局部粱底粘鋼厚度為8mm．應分兩層粘貼，第一層鋼板粘貼完后，待結構膠固化后，再粘貼第二層鋼板。施工時第一層粘貼4mm厚鋼板，第二層在第一層基礎上將鋼板打磨出金屬光澤后，再粘貼4 mm厚鋼板，保證鋼板總厚度為8mm.

4.粘鋼施工的質量標準

    本工程工作量大、工期緊、技術要求較高，為了保證粘鋼質量，施工中必須把握住以下幾個環(huán)節(jié)：

    1)使用加壓的設施材料必須平直，且有足夠的剛度，從而保證鋼板與混凝土表面粘貼密實。 

    2)保證兩鋼板的措接長度≥50mm。

    3)拆除臨時固定設備后，應用小垂輕輕敲擊所粘鋼板，從音響來判斷粘結效果．錨固區(qū)粘結面積小于90．非錨固區(qū)粘結面積小于70％，證明此構件粘結無效，應剝離下來重新粘結。

    4)采用超聲波檢測，無損超聲抽查粘鋼質量，即根據超聲直觀反映出腳的厚度。膠與鋼板、膠與混凝土的粘結質量。

    5)現場作鋼板粘結拉力試驗，即對已粘結凝固后的鋼板，現場作拉力試驗，試驗數據應滿足設計要求及規(guī)范要求。

    6)為保證粘鋼質量，每道工序設置專人檢查。按照規(guī)范要求驗收，并做好驗收記錄。認真填寫工程隱蔽單。嚴格檢查鋼板打磨、涂敷膠情況，結構較得飽滿程度，螺栓孔的位置、型號、結構膠配制比例等，避免發(fā)生如空鼓等難以補救的質量問題。如果發(fā)生質量問題，及時返工，以減少損失。

5.粘鋼質量驗收批的劃分

    本工程A段剪力墻、柱、梁粘鋼面積共1600㎡，8段柱、粱粘鋼面積共450㎡驗收時根據倭層及粘鋼量的大小來劃分驗收批．即A段為：o個驗收批，B段為三個驗收批。A段地下室一、二層為一個檢驗批，一至六層為三個檢驗批，7至20層為六個檢驗批。8段一、二、二夾層為一個檢驗批，三、四層為一個檢驗批，五層至屋面結構為一個檢驗批。每個檢驗批必須控制以下幾項指標。

    1)對構件進彳亍拉拔試驗，來確定粘結質量效果。

    2)對加固構件進行超聲波檢查，直觀反映出粘結膠的厚度及粘結質量。

    3)對構件進行空鼓測試．即用小錘輕擊粘鋼表面，從音響來判斷粘結效果

    4)對鋼板的品種、規(guī)格、型號進行檢查，并進行力學性能試驗。合格后才能使用。

    5)建筑結構膠進場后必須對其強度進行檢測復試。

    6)粘鋼施工必須采取以下安全措施，確保施工安全。

    粘鋼施工的腳手架必須具有足夠的剛度、強度及穩(wěn)定性。

    加壓工具必須具有足夠的剛度和強度，防止在加壓過程中斷裂傷人。

    配制粘結劑用的原材料應密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。

    粘結劑配制和使用場所，必須保持良好的通風。

    操作人員應穿工作服．帶好防護口罩及手套。

    工作場所應配備各種必要的滅火器材．以備消防救護。

    通過對本工程地下室剪力墻粘鋼加固施工質量的檢測，具體數據見表二、表三、表四。試驗數據表明構件外部粘鋼加固技術自}夠有效的提高其承載能力和各種抗地質災害的能力。相比加大構件截面加固法、外包鋼加固法有以下幾方面的優(yōu)點：

    1)不改變結構和建筑的使用功能：   

    2)提高原結構的承載能力；

    3)施工操作方便，縮短工程施工工期；   

    4)降低工程成本。

    我通過對粘鋼加固工藝的施工，總結以下幾點體會：

粘鋼部位	規(guī)格	代表批量	規(guī)范要求	實測粘結密實情況
G／I／4～1／5軸剪力墻由上至下第		lOOSO	≥90％	不密實面積(cm2)	不密實    部位	粘結密 實度	單項判定
六條水平鋼板		(cm2)	錨固區(qū)		陰角處		滿足規(guī)范要求
1／8／E～G軸剪力墻由上至下第五條水平鋼板		4900 (cm)	錨固區(qū)		與豎向鋼板交接部位		滿足規(guī)范要求

	混凝土	粘鋼	軸心抗拉強度指標		實測值及破壞特征
試件組數	設計強 度等級	面積  (mm2)	標準值 (MPa)	破壞 特征	粘結力 (KN)	軸心抗拉 強度MPa	破壞特征	單項 判定
				輥凝土			混凝土破壞	合格
							混凝土破壞	合格
				破壞			混凝土破壞	合格

    1)粘鋼加固技術作為一項新型的結構加固施工技術，它的施工工藝必須符合現行國家《混凝土結構加固技術規(guī)范》的規(guī)定和其他現行國家頒布的結構設計規(guī)范及施工規(guī)范要求．才能提高原構件的承載能力。   

    2)加強對進場原材料的檢查驗收，并對其各項物理、化學性能和力學性能指標進行試驗測定，合格后才能使用。

    3)加強施工現場的管理，針對不同的構件，做到每道工序都有詳細交底和檢查驗收記錄．使各道施工工序科學合理．符合施工規(guī)范的要求。避免返工，浪費材料，提高工程成本。

    4)粘鋼施工完，結構膠凝固后，拆卸加固支撐。加強對粘鋼效果檢測，特別是錨固區(qū)的檢測，從而保證錨固區(qū)和非錨固區(qū)的粘結力都滿足規(guī)范要求。

    5)加強施工隊伍的培養(yǎng)，提高技術工人的操作水平。

參考文獻：

[1]《混凝土結構加固技術規(guī)范CECS25：90》四川省建筑科學研究院主編1991年出版   

[2]《膠粘劑拉伸剪切強度測定方法(金屬對金屬>》GB7124 86

[3]《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204—2002

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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