钢丝加固有裂缝混凝土结构施工工法

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  【摘要】介绍了钢丝加固有裂缝混凝土结构施工工法特点、工艺原理、施工工艺、主要材料及机具、质量控制措施,环保措施、安全措施,该工法将化学灌浆材料用高压注入混凝土裂缝中,退火钢丝按一定间距缠绕在混凝土结构的外表面,然后喷射混凝土面层。
  【关键词】钢丝;加固;施工工法
  1. 前言
  在混凝土裂缝裂缝的空隙内填满化学灌浆材料,起到粘接补强的作用。传统的办法是用开槽埋设注浆管,用气压泵推浆。但由于压力不高,浆液易流失,裂缝的深处不易灌进,补强效果差,可以采用针孔高压注浆方法提高裂缝修补效果。常用的混凝土加固方法有:增大截面加固法、外包钢法、粘钢法、粘贴碳纤维法。前三种方法明显地加大了原结构的尺寸而相对减小了建筑的有效使用面积,而且用钢量较大。粘贴碳纤维法对改善构件的受力性能的作用有限,针对上述缺点,对钢丝加固混凝土结构进行研究,提出了钢丝加固混凝土结构加固
  技术。
  2. 工法特点
  2.1该工法在修补裂缝过程中注浆压力高且稳定可靠,可让浆液完全进入混凝土裂缝的深层微小裂缝内部,效果好。
  2.2施工简单,施工速度快,施工综合费用低,效率高。
  2.3该工法可以明显提高混凝土结构的强度,混凝土结构的延性也有一定的增强,抗震性能获得显著改善。
  3. 适用范围
  本工法适用于建筑工程中有裂缝混凝土结构的加固。
  4. 工艺原理
  4.1利用高压灌浆机,通过在裂缝的旁边45°斜角钻孔,使钻孔和缝隙在混凝土深处相交,再埋设灌浆嘴(针头),将化学灌浆材料用高压注入混凝土裂缝中,混凝土裂缝中的浆液会迅速向内外扩散、固化,化学灌浆材料填充了混凝土裂缝,有效地修补了混凝土结构裂缝。
  4.2退火钢丝按一定间距缠绕在混凝土结构的外表面,使混凝土受到约束作用,在混凝土三向受力情况下其单轴抗压强度得以提高,裂缝的扩展和结构变形受到约束,混凝土梁的承载能力和延性可以明显提高。
  4.3喷射混凝土的高速高压作用提高和改善了被加固结构二次组合界面的粘结性能及整体共同工作性能。
  5. 施工工艺
  5.1工艺流程。
  布置注浆孔→钻注浆孔→清缝→埋设注浆针头→封缝→养护→灌浆→涂刷界面剂→钢丝缠绕→打入钢锲→塌饼→喷射混凝土面层
  5.2布置注浆孔。
  根据构件的裂缝发展趋势及走向,布置孔位和确定孔位间距,一般情况下孔距按200~300mm交错布置。孔位与裂缝距离控制在50~100mm以内。
  5.3钻注浆孔。
  使用钻机沿裂缝两侧设计好的孔位进行钻孔,钻头直径为14 mm,钻头与构件角度宜小于45°。钻孔深度小于结构厚度的2/3,必须穿过裂缝,但不得将结构穿透。
  5.4清缝。
  用直径为5 mm铜管接于空压机管口(长度视钻孔深度而定),插入已钻好的孔内,以3 MPa的压力向孔内吹风,至内向外吹出钻孔施工留下的粉尘。
  5.5埋设注浆针头。
  在钻好的孔内安装注浆针头,并用专用内六角扳手拧紧,使针头后的膨胀螺栓胀开。
  5.6封缝。
  在裂缝表面用建筑植筋胶进行封闭处理。目的是在灌筑浆液时不漏浆。
  5.7灌浆。
  待植筋胶凝固后便可进行裂縫注浆处理,使用高压灌浆机向灌浆孔(针头)内灌筑配制好的化学浆液,立面灌浆顺序为由下向上;平面可从一端开始,单孔逐一连续进行,当相邻孔或裂缝开始渗浆后,保持压力3~5 min,即可停止本孔(嘴)灌浆,改注相邻灌浆孔,同条裂缝尽可能一次性不间断完成,以保证浆液与混凝土有更好的粘结性及自身的密实性。
  5.8涂刷界面剂。
  5.8.1原结构构件经处理、修整后,应按设计的规定,凿除绕丝、焊接部位的局部混凝土保护层。其范围和深度大小能进行焊接作业为度;对方形截面构件,尚应对其四周棱角进行圆化处理,圆化半径不应小于30mm。然后将绕丝部位的混凝土表面凿毛,并冲洗干净。
  5.8.2原构件表面凿毛后,应按设计的规定涂刷水泥浆或界面剂。涂刷界面剂,其涂刷质量应符合产品说明书的要求;涂刷水泥浆时,应采用42.5级水泥浆涂刷一遍。
  5.9钢丝缠绕。
  5.9.1钢丝缠绕前,应采用多次点焊法将钢丝、构件钢筋的端部焊牢在原构件纵向钢筋上。若混凝土保护层较厚,焊接构造钢筋时可在原钢筋端部加焊短钢筋作为过渡。
  5.9.2钢丝缠绕应连续,间距应均匀,并使力绷紧;每隔一定距离用点焊加以固定。钢丝末端应与原钢筋焊牢,焊接搭接长度为10倍钢丝直径。
  5.10打入钢锲。
  钢丝缠绕完成后,尚应在钢丝与原构件表面之间打入钢锲予以绷紧。
  5.11塌饼。
  在混凝土表面上弹线。在混凝土表面的冲筋线上,按喷射混凝土面层厚度贴灰饼。用靠尺检测灰饼的垂直平整度,直至满足标准要求为止。塌饼间距为500~800mm。
  5.12喷射混凝土面层。
  5.12.1喷射混凝土前施工面必须喷水湿润,避免施工面从喷射混凝土中吸收过多水分。
  5.12.2喷射机安装调试好后,先注水再送风,清通机筒和管路,同时清洗受喷表面。检查水环眼孔,如果堵塞,要疏通.检查水眼安装使用是否合适,若位置安装不正,部分水流不经由水眼而直接进人喷嘴同拌和料混合,会出现淌浆现象,影响喷射混凝土质量。
  5.12.3喷射前,先把喷头处的水阀开动,先给喷头一股水,待拌和料送至喷头后,调整水阀就可以把水灰比调整好。
  5.12.4喷头喷射方向与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面以0.8~1.0m为宜。喷头如果离施工面太近,喷射的混凝土会把已经喷好的混凝土冲开,如果离的太远,则混凝土的密实性差。操作人员应立住不动,手握喷头,使喷头象风扇式的由上到下,从一边到另一边的移动,不要在一处一次喷射达到整个厚度,应使喷射混凝土形成均匀的一层。输料管应顺直放置或形成尽可能大的弯曲半径。   5.12.5严格控制加水量,无干斑,不流淌,表面平整且无异常回弹和粉尘,说明加水量合适.若有干斑,回弹和粉尘大,则是加水量偏小;若流淌,则是加水量过大。
  5.12.6喷射要分段、分片进行.每片均自下部开始向上移行,喷射料束环形旋转,旋转直径约为l50~300 mm,转速均匀,一圈压半圈,行间搭接为20~30mm,以一次喷至不坠落的临界状态为限。
  5.12.7如果发现喷射出来的混凝土不均匀,必须立即使喷头离开施工面,直到喷射出来的混凝土均匀在继续正常地喷射施工。喷射过程中,如果发现混凝土表面干燥、松散、下坠、滑移或拉裂现象时,应及时清除,重新喷射。
  在边角处、凹进处以及钢筋的内面特别容易发生混凝土回弹分离,因此,应定期检查,保证喷射混凝土与施工面粘结效果良好。若出现混凝土回弹分离,可以采用空气吹管吹掉回弹分离的混凝土,重新喷射。
  5.12.8喷射混凝土厚度大于70mm时,可分层喷射,混凝土结构侧立面的一次喷射厚度不超过70mm左右,混凝土结构顶面的一次喷射厚度不超过50mm左右。当分层喷射时,前后两层喷射的时间间隔不应少于混凝土的终凝时间。当在混凝土终凝1h后再进行喷射时,层面要进行修整,并应用风吹扫或用水清洗、湿润前一层混凝土的表面。
  5.12.9待最后一层喷射混凝土终凝2h后,就应开始喷射混凝土的养护。养护可以采用表面洒水、覆盖并保湿和喷养护剂的方法。养护时间不应少于14d。
  6. 主要材料及施工机具
  6.1主要材料。
  6.1.1化学灌筑料的配制浆液的配制根据现场情况进行适量配制,改性环氧树脂环氧树脂与固化剂甲基丙烯酸甲酯按体积比4:1进行试调配,如需凝固时间延长可适量减少固化剂使用量,如黏度过大可根据现场实际情况掺入少许丙酮进行稀释。
  6.1.2退火钢丝。
  (1)退火钢丝进场时,应按规定抽取试件做抗拉强度检验,其抗拉强度试验值必须不低于570MPa。检查数量应按进场批次和产品抽样检验方案确定,且每批不得少于5个试件。
  (2)钢丝及构造用钢筋的表面不得有裂纹、机械损伤、油污和锈蚀,但钢丝允许有氧化膜。
  6.1.3速凝剂。
  喷射混凝土中掺加无机盐类速凝剂,速凝剂初凝时间不超过5min,终凝时间不应超过10min。粉状速凝剂在运输和存放过程中应保持干燥,防止受潮变质;过期或受潮变质的速凝剂不得使用。速凝剂的掺量宜控制在水泥重量的2%~4%,最佳掺量应在施工前通过试验确定。
  当喷射混凝土强度大于C35时,喷射混凝土宜掺加合成短纤维时,短纤维应符合下列规定:
  (1)纤度≥13.5dtex。
  (2)单根纤维拉断力≥3.5cN。
  (3)长度 12~19mm。
  (4)具有良好的耐酸、碱性和化学稳定性。
  (5)经改性处理,具有良好的分散性,不结团。
  (6)经抗紫外线、耐老化添加剂处理。
  (7)掺加量宜为每立方米喷射混凝土0.6~0.9Kg。
  (8)可与水泥、粗细骨料仪器搅拌,搅拌时间延长20s。
  7. 质量控制
  7.1钢丝净间距偏差不应大于2mm。
  7.2喷射混凝土施工时,可用测针、预埋短钢筋和砂漿饼厚度标志等方法控制喷射层。喷射混凝土的允许偏差一般为:+8mm,-5mm。
  7.3喷射混凝土施工前,应对下列项目进行隐蔽工程验收:
  (1)界面处理质量。
  (2)钢丝的品种、直径。
  (3)钢丝的间距。
  (4)钢丝、钢筋与原钢筋的焊接。
  (5)钢丝缠绕质量。
  7.4新浇混凝土的外观质量应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定。不应有严重缺陷,也不宜有一般缺陷。对已经出现的严重缺陷和一般缺陷,应由施工单位提出技术处理方案,并经设计和监理单位认可后进行处理。处理后应重新检查验收。
  7.5混凝土面层的尺寸偏差应符合下列规定:
  (1)面层厚度:不允许有负偏差。
  (2)表面平整度:不应大于5mm/m。
  (3)钢丝保护层最小厚度不应小于20mm,其负偏差不应大于5mm。
  7.6新旧混凝土结合应牢固。确认界面粘结是否良好,可采用小锤轻轻敲击新浇混凝土表面,若有空响声。表明该处新旧混凝土界面粘结不好,应进行修补。
  8. 安全措施
  必须根据安全管理的有关规定建立健全项目安全管理制度,在项目内部落实安全管理责任制,建立考核制度,实施奖罚措施,具体技术措施如下:
  8.1凡进入现场必须戴好安全帽。
  8.2振捣混凝土的作业人员,必须穿胶鞋、戴绝缘手套。
  8.3操作人员需熟练操作技能,了解混凝土加固全过程及施工工艺。
  8.4要在指定电箱上接现场用电,振捣设备有专用开关箱,并接漏电保护器,接线不得任意接长。电缆线必须架空,严禁落地。
  8.5夜间浇筑混凝土必须有足够的照明设备。
  8.6特殊工种的操作人员,必须持证上岗。
  9. 环保措施
  9.1喷射混凝土操作工人佩戴防尘面罩,用于喷射混凝土时的防护。
  9.2增加喷射机具中拢料管的长度延长干混合料与水混合的时间,使料水混合均匀,减少混凝土喷射时的粉尘浓度。
  9.3优选喷射混凝土的喷射参数。通过喷射距离、风压、水灰比、混凝土料配合比等喷射参数的控制来减少粉尘。
  参考文献
  [1]混凝土结构工程施工质量验收规范[S],GB50204-2002. 北京:中国建筑工业出版社, 2002.
  [2]混凝土结构加固设计规范 [S],GB 50367-2006. 北京:中国建筑工业出版社, 2006.
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