一、粘貼鋼板加固法原理
粘貼鋼板加固補(bǔ)強(qiáng)法是:采用環(huán)氧樹脂系列粘接劑,將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉區(qū)域薄弱部位,使之與結(jié)構(gòu)物形成整體,用以代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,通過鋼板與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的共同作用,提高其剛度,限制裂縫開展,改善鋼筋及混凝土的應(yīng)力狀態(tài),提高梁的承載能力,以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果一種加固方法。
二、適用條件錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋。
三、優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
(1)技術(shù)先進(jìn),性能良好。將強(qiáng)度高的鋼板粘貼于被加固的鋼筋混凝土梁受力部位,不僅能保證混凝土和鋼板作為一個新的整體共同受力,而且能最充分地發(fā)揮粘鋼地強(qiáng)度,封閉粘貼部位加固構(gòu)件的裂縫,約束混凝土變形,從而有效地提高加固構(gòu)件的剛度與抗裂性;同時可以任意地依設(shè)計(jì)需要與可能而粘貼,有效地發(fā)揮粘鋼構(gòu)件地抗彎、抗剪、抗壓地性能,其受力均勻,不會在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
(2)所占空間小,不影響被加固結(jié)構(gòu)外觀和使用空間。由于加固體大都是一層3~4mm厚鋼板粘貼于相對體形或厚度大得多地結(jié)構(gòu)上,因此,加固體所占空間小,基本上不影響外觀。加固施工所需空間,也可視凈空要求,采用支頂、活動卡和錨栓加壓粘貼。
(3)加固施工周期短。由清理、修補(bǔ)加固構(gòu)件表面,將鋼板粘貼于構(gòu)件上,到加壓固化,大約1~2天時間,比其它的加固法可大大節(jié)省施工時間。
(4)材料消耗小。鋼材可按計(jì)算的需要量粘貼于構(gòu)件的加固部位,并和原構(gòu)件共同協(xié)調(diào)受力。
(5)工藝簡便。粘鋼加固工序?yàn)楸患庸虡?gòu)件表面清理和修補(bǔ)、剛把那除銹、拌膠粘貼、加壓固化、鋼板外露面圖刷防銹漆等,施工工藝簡便,只要認(rèn)真細(xì)致,每道工序較容易達(dá)到操作規(guī)程要求。
同時,具有不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物;加固工程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)物的尺寸;幾乎可以不改變具有歷史價(jià)值建筑的原有藝術(shù)特點(diǎn)。
該方法的不足之處是粘貼鋼板的受力存在應(yīng)力滯后現(xiàn)象,且施工時原結(jié)構(gòu)的荷載越大,應(yīng)力滯后越多;粘結(jié)劑的質(zhì)量及耐久性是影響加固效果的主要因素,并且受施工質(zhì)量的影響顯著。
四、適用范圍
粘貼鋼板加固的常用形式有:板梁橋或T梁橋梁底粘貼縱向鋼板加固、箱梁或T梁(或工字梁)梁腹粘貼斜向鋼板加固、懸臂梁牛腿或掛梁端部粘貼鋼板加固、拱橋拱圈粘貼鋼板加固等。為保證鋼板與被加固的構(gòu)建形成整體,鋼板必須有足夠的錨固長度,粘結(jié)劑具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性。為避免鋼板脫膠拉開,端部可用加緊螺栓固定,但必須注意不要對構(gòu)建截面造成不必要的損傷。具體如下:
(1)適用于受彎及受拉構(gòu)件;
(2)適應(yīng)外部環(huán)境溫度不高于60℃、相對濕度不大于70%及無化學(xué)腐蝕地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)中;
(3)使用成熟的建筑結(jié)構(gòu)膠,慎重對待新膠種;
(4)試驗(yàn)表明粘結(jié)抗剪、抗拉強(qiáng)度大于混凝土的抗剪、抗拉強(qiáng)度,破壞發(fā)生在混凝土上而不在膠層上,鋼板與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度完全取決于混凝土本身的強(qiáng)度,構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不能過低,否則不能發(fā)揮鋼板和膠粘劑的作用。
五、材料要求
(1)膠粘劑彈性模量高、線膨脹系數(shù)小、比較有韌性,耐久性好。
(2)加固用鋼板一般以3號鋼或16錳鋼為宜,鋼板、連接螺栓及焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,應(yīng)按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用。
六、施工要點(diǎn)粘鋼加固施工應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的工藝流程進(jìn)行。
(1)表面處理表面處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理和鋼板貼合面處理,是粘鋼加固施工過程最關(guān)鍵的工序,應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行。對于混凝土構(gòu)件結(jié)合面應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的新舊程度、堅(jiān)實(shí)程度、干濕程度,分別按以下四種情況處理:①對很舊很臟的混凝土構(gòu)件的粘合面,應(yīng)先用硬毛刷沾高效洗滌劑,刷除表面油垢污物后用冷水沖洗,再對粘合面進(jìn)行打磨、除去2~3mm厚表層,直至完全露出新鮮面,并用壓縮空氣除去粉塵。處理后,若表面嚴(yán)重凹凸不平,可用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)。②如果混凝土表面不是很臟很舊,則可直接對粘合面進(jìn)行打磨,去掉1~2 mm厚表層,用壓縮空氣除去粉塵,用棉花沾丙酮擦試表面。③對于新混凝土粘合面,先用角磨機(jī)將粘合面磨平,再用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去,用棉花沾丙酮擦試表面。④對于齡期在3個月以內(nèi),或濕度較大的混凝土構(gòu)件,粘鋼前尚須進(jìn)行人工干燥處理。被粘混凝土和鋼板表面處理膠粘劑配制加固構(gòu)件卸載涂膠粘貼固定加壓固化檢驗(yàn)與試驗(yàn)防腐粉刷90。對于鋼板粘合面,應(yīng)根據(jù)鋼板銹蝕程度,分別按以下兩種方法處理:①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。打磨粗糙度越大越好,打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直。然后用脫脂棉花沾丙酮擦拭干凈。②如鋼板銹蝕嚴(yán)重,須先用適度鹽酸浸泡20min,使銹層脫落,再用石灰水沖洗,中和酸離子、最后用平砂輪打磨出紋道,再用丙酮擦試干凈。
(2)卸荷。為了減輕粘貼鋼板的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象,粘貼鋼板及膠液固化期間應(yīng)封閉交通。
(3)配膠。目前結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑中最常用的是環(huán)氧類粘結(jié)劑。環(huán)氧類粘結(jié)劑分為甲、乙兩組分,使用前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn),合格后方能使用。使用時將甲、乙兩組分別按說明規(guī)定混合在一起,用轉(zhuǎn)速為100~300r/min的軸式攪拌器攪拌,至色澤均勻?yàn)橹?。容器?nèi)不得有油污,攪拌時應(yīng)避免水進(jìn)入容器,并按同一方向進(jìn)行攪拌,以免帶入空氣形成氣泡,降低粘結(jié)性能。
(4)粘貼。粘結(jié)劑配制好后,用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板上,厚度1~3mm,中間厚邊緣薄。然后將鋼板貼于預(yù)定位置,若是立面粘貼,為防止流淌,可加一層脫蠟玻璃絲布。粘好鋼板后,用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板,如無空洞聲,表示已粘貼密實(shí),否則應(yīng)剝下鋼板補(bǔ)膠,重新粘貼。
(5)固定與加壓。鋼板粘貼好后立即用特制U型夾具夾緊或用木桿頂撐,壓力保持為0.05~0.1MPa,以使膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。若用膨脹螺栓固定,膨脹螺栓一般是鋼板的永久附加錨固,其埋設(shè)孔洞應(yīng)與鋼板一道于涂膠前鉆成。
(6)固化。環(huán)氧類粘結(jié)劑在常溫下固化,保持在20℃以上,24h即可拆除夾具或支撐,若低于15℃,應(yīng)采用人工加溫,一般用紅外線燈加熱。固化期間不得對鋼板有任何擾動。
(7)檢驗(yàn)。撤除臨時固定設(shè)備后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘結(jié)鋼板,從音響判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。如錨固區(qū)粘結(jié)面積少于90%,非錨固區(qū)粘結(jié)面積少于70%,則此粘結(jié)件無效,應(yīng)剝下重新粘結(jié)。對于重大工程,為了真實(shí)檢驗(yàn)其加固效果,尚需抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn),一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn),即在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下,加固結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的使用要求。
(8)防腐處理。粘鋼加固的鋼板,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理??稍阡摪灞砻娣鬯⑺嗌皾{保護(hù),如鋼板面積較大,為了有利于砂漿粘貼,可粘一層鉛絲網(wǎng)或點(diǎn)粘一層豆石。并在抹灰時涂刷一道混凝土界面劑。水泥砂漿的厚度:對于梁不應(yīng)小于20㎜,對于板不應(yīng)小于15㎜。