钢筋混凝土结构粘钢加固施工技术探究

钢筋混凝土结构粘钢加固施工技术探究

姚永健

四川成都610000

摘要：粘钢加固方法安全可靠、施工方便、既可补强加固，又可加大刚度。可大幅度提高其承载力和刚度，增强其延性。不仅用于混凝土和钢筋混凝上结构裂缝的修补和加固处理，还可用于提高设计标准的一些改扩建工程，是一种切实可行的补强加固方法。本文主要对钢筋混凝土结构粘钢加固技术的施工及技术要求做了详细分析。

关键词：钢筋混凝土；粘钢；施工技术

1结构粘钢加固技术

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，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，与混凝土构件共同作用，提高构件的抗力，从而达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。混凝土结构加固用胶，强度高，粘结力强，耐老化，弹性模量高，线膨胀系数小，具有一定的弹性，胶本身强度及其粘结强度大于混凝土的强度。该加固技术是国外研究和应用最早的“一种粘贴加固技术”，工程应用始于20世纪60年代，现已经广泛应用于桥梁和房屋结构中。不少国家都先后出台了相关的设计规范或规程，此项技术的研究到目前为止已趋于成熟。国内粘钢加固技术的研究始于20世纪70年代，不少学者做了大量的试验和研究，并广泛地运用于工程实际，取得良好的效果。

与其它几种传统加固方法相比较，粘钢加固有一些特殊的优点：

（1）基本不增加构件及结构的荷载，不改变原设计的结构体系和受力形式。

（2）胶粘剂硬化时间快，施工周期短，基本不影响正常的生产。

（3）胶粘剂强度高于混凝土本身强度，可以使加固体与原构件共同作用，受力均匀。

（4）粘钢加固一方面补充了原构件钢筋的不足，有效提高原构件的承载力；另一方面还通过大面积的钢板粘贴，有效地保护了原构件的混凝土，限制裂缝的展开和延伸，提高了原构件的刚度和抗裂能力。

（5）节约成本，采用此方法比其他传统加固方法降低造价约10％左右。

2粘钢加固施工及技术要求

2．1工艺流程

粘贴钢板处划线定位下料→被贴结构表面打磨至砼坚实基层→加固构件表面及钢板表面除锈打毛→被加固构件的卸荷→配制胶及粘贴表面涂胶→粘贴钢板，固定加压1．5kg／m2→固化3d→加固面防护处理。

2．1．1钢板下料制作

按设计图纸要求，根据混凝上构件的实际尺寸对钢板进行下料、成型、钻孔（钻孔以混凝土构件上螺栓孔位置为准）。

2．1．2基底处理

表面处理包括加固构件结合面处理及钢板贴合面处理。

混凝土构件结合面，应根据构件表面的新旧、坚实、干湿程度等，分别进行处理：

（1）表面有浮油污物的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾丙酮刷除表面浮油污物，后用冷水冲洗，再对粘合面进行打磨，除去2～3mm厚表层，直至完全露出新面，并用压缩空气吹除粉粒，处理后，若表面凹凸不平，可用高强树脂砂浆修补。

（2）表面已碳化的旧混凝土构件的粘合面，直接对粘合面进行打磨，去掉1～2mm厚表层，用压缩空气除去粉尘或用清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭表面即可。

（3）新混凝土粘合面，先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗涤剂洗刷表面，或用清水冲洗，待完全晾干后即可。

（4）湿度较大的混凝土构件或龄期在3个月内的混凝上构件，因一般树脂类胶粘剂在潮湿的基层上粘结强度会大幅度降低，故除满足上述要求外，尚须进行人工干燥处理。

（5）露筋的混凝土表面，需用钢丝刷（将钢筋表面的锈蚀除去，再剔除松动的混凝土，用清水冲洗润湿，用高强树脂砂浆修补。

（6）本身空鼓的混凝土构件，应将空鼓处剔除，用清水冲洗润湿，用高强树脂砂浆修补混凝土。

（7）未生锈或轻微锈蚀的钢板，可用喷砂、砂纸或平轮打磨，直至出现金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直，其后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。

（8）大面积锈蚀的钢板，须先用适度盐酸浸泡20min，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，最后用平砂轮打磨出纹道。

2．1．3配胶

目前各种结构加固用胶粘剂通常分为主剂、固化剂双组分，将主剂、固化剂两组分别倒入干净容器，容器内不得有油污，利用手提电钻搅拌，或采用人工搅拌，搅拌至色泽完全均匀为止。

2．1．4粘贴

胶粘剂配制好后，用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板贴合面，为使胶能充分浸润、渗透、扩散、粘附于结合面，宜先用少量胶在结合面来回刮抹数遍，再添抹至所需厚度（1—3mm），中间厚边缘薄，然后将钢板贴干预定位置，若是立面粘贴，为防止流淌，可加一层脱蜡玻璃丝布。

2．1．5固定与加压

钢板粘好后，应立即用特制U形夹具夹紧或用支撑顶撑或用膨胀螺栓等固定，并适当加压，以使胶液刚从钢板边缘挤出为度。

2．1．6固化

（1）在常温条件下（20℃）固化24h，便可达到最高强度值的60％以上，48h固化完全，3d后可使用。

（2）混合后的结构胶，随着环境温度升高，固化速度将加快。试验表明：当环境温度为10℃时，90min固化；20℃时，60min固化；30℃时，30min固化。

因此，使用结构胶时要严格执行操作程序，做好充分的准备工作，防止混合好的结构胶由于搁置时间过长而固化，失去粘结性。反之，随着温度降低，结构胶固化速度也随之降低，这样会延长工期，增加施工的难度和费用。经验证明，粘钢加固施工的最理想温度是20℃左右。

2．1．7防腐处理

外部粘钢加固，应按设计要求对钢板进行防腐处理。一般采用刷防锈漆、钢板网抹灰、喷防火涂料、环氧砂浆涂抹等方法进行保护，并且间隔一定周期进行检查与重处理。

2．1．8注意事项

（1）由于配置好的结构胶发热较大，经常导致结构胶快速固化，所以应用导热较好的容器，每次配胶时不应过多（3～5kg），应及时涂抹，不应间隔太长时间而导致结构胶固化。结构胶属于易燃物品，在施工过程中应注意防火。

（2）在涂抹已处理好的混凝土表面和钢板时，注意在中心轴线位置可以多涂抹些结构胶厚度在2～3mm，然后往两边厚度逐渐减小，在加压挤胶时，有利于胶体均匀分布，避免中心位置形成空鼓或胶体厚度不够。

（3）当钢板面积较大时，在放置时应快速倾斜下放，避免胶体流淌和整块钢板整面接触到结构胶而在混凝土上胶体和钢板胶体之间由于空气的阻断而产生空鼓。

（4）在加压时，最好在钢板面上放置压条，然后再每间隔500mm位置上置上夹具，加压时夹具两边应同时施力，且间隔一个夹具加压，然后再把剩余夹具进行加压，这样可以避免沿钢板纵向胶体不均。

（5）处理端部锚固时，首先应注意U型锚固环下料时应精确，避免过大造成结构胶厚度过厚导致粘结强度下降，或过小而造成锚固环套不上。加压时最好在锚固环开口处打上膨胀螺丝进行加压。

2．2劳动力安全

（1）配制粘结剂用的原料应密封贮存，远离火源避免阳光直接照射。

（2）操作员应穿工作服，戴防护口罩和手套，施工人员严禁在现场吸烟。

（3）要定期对用电设备进行检查维修。

（4）丙酮必须远离火源操作或放置。

2．3质量标准

（1）工程验收时必须有钢板及建筑结构胶的材质证明、复试报告及胶的抗拉拔试验报告。

（2）每一道工序结束后均应按工艺要求及时进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。

（3）加固构件的粘钢质量，一般采用非破损检验，即从外观检查钢板边缘溢胶色泽，硬化程度，用小锤敲击钢板表面，以回音来判断有效粘接面积，如出现空鼓等粘贴不密实的现象采用压力灌胶的方法进行补救，若粘结面积锚固区少于90％，非锚固区少于70％（锚固区由设计计算确定），则判定粘结无效，需重新施工。

（4）对于重大工程，为真实检验其加固效果，尚需抽样进行荷载试验，一般仅作标准使用荷载试验，即将卸去的荷载重新全部加上，其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。

（5）大面积粘贴前需做样板，待有关方面验证后，再大面积施工。

（6）关键控制点：①工作环境的温度，由于胶本身的性能要求操作时温度在5—60℃之间。②工作环境的相对湿度不大于70％，如果相对湿度过大，胶容易受潮而起鼓泡，从而影响粘贴质量。③基底处理是关键工序，基底处理不应只停留在构件的表面处理，尤其对于老结构，更应对其本身检查是否有空鼓，裂缝现象，以便采取相应措施保证粘贴质量。④粘贴时，一定要避免先粘后焊，因焊接温度过高，容易引起结构胶老化而失效。⑤粘贴钢板与原构件宜采用膨胀螺栓连接。

3结束语

粘钢补强施工中．应选择可靠的粘结剂和合理的粘贴工艺。严格按照工艺规范施工，切实做好混凝土表面处理、钢板除锈和粘贴后加压固定等工作，确保粘贴而有80％以上的可靠粘结，以保证补强加固的可靠性。

目前粘钢加固技术主要应用于桥梁和工业与民用建筑中，在水利工程等领域也可以推广应用。粘钢加固技术不仅可用于墩柱、工作桥等钢筋混凝上结构还可用于钢闸门等钢结构。但在加固桥梁等活荷载比较大以及承受动力荷载的结构，还存在一些不足，尚待研究。

4结论与展望

通过对混凝土掺入不同含量的外加剂对混凝土的坍落度和强度影响的试验研究，可知如下。

1）在混凝土中掺入减水剂后，可有效的提高混凝土的坍落度和强度。

2）混凝土中掺入矿渣粉后，在可保持混凝土的强度的情况下，通过增加混凝土中的矿渣粉的含量而减少混凝土中水泥的含量可以有效的提高混凝土的坍落度；而加入引气剂后，混凝土的强度减幅较大。

3）本文仅对不同外加剂的掺入量对混凝土的强度影响进行了研究。混凝土的强度是影响混凝土耐久性关键因素，但是并非唯一因素。引气剂的掺入虽然会造成混凝土强度的损失，但是可使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构，可以提高混凝土的耐久性。在后续的试验中，将进一步对混凝土耐久性进行研究，以确定在保证混凝土的强度条件下提高混凝土耐久性的合理添加剂掺入量。

参考文献：

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［7］繁永森．钢筋の腐蚀速度にいた基铁筋一建筑物の寿命预测研究［M］．日本：清水建设研究报告，1998：236-248．

4效果分析

（1）施工全程不封道，完全不影响交通通行

钢混叠合梁悬臂段施工工艺施工期间杭甬高速公路全程不封道，完全不影响交通通行，获得了良好的社会效益，得到了指挥部和杭甬高速相关部门的好评。

（2）安全性好

安装支架主体和防护平台主要为预制构件的拼装，

方便快捷，防护平台搭设完成后，确保了桥面板、护栏的施工安全。

（3）操作简便、缩短工期

支架体系操作简单，用调节螺杆的长度来调整工字钢的角度，从而达到控制悬臂外侧的标高，技术难度低，施工简单方便，容易操作。通过支架旋转，桥面板模板可顺利脱模，也创造了防撞护栏的施工作业面，加大的加快了施工进度。

（4）质量保证

与传统的铺工字钢水平密方案相比，对桥面板钢筋绑扎和桥面混凝土表面平整度的施工基本没有影响，却支架沉降较小，有效的避免了裂缝的产生。

（5）经济效益显著

挂篮体系结构受力合理，材料利用率高，所用杆件轻，操作方便，减少了劳动者的作业强度，大大节省了成本，与传统方案相比，悬臂段桥面板每m2可由原来的860元降低到490员，每m2节省370元。

5结语

公路钢混组合梁悬臂段施工关系到孔下车辆的安全通行，对施工工艺往往提出了很高的要求。本文着重介绍了公路钢混叠合梁悬臂段施工工艺的应用，施工方便快捷、质量好、安全性好，施工期间杭甬高速公路全程不封道了，不影响交通通行，产生了很好的经济效益和社会效益，对类似工程具有很好的参考和应用价值。

参考文献：

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