论文部分内容阅读
近年来,对现有结构的维护和维修加固引起了工程界的广泛重视。有很多的因素会缩短现有结构的使用寿命如:物理老化、化学腐蚀、社会需求的变化、设计标准的提高等,当实际情况不允许推倒重建时,则只能采取适当的技术措施对其进行加固补强处理。外包粘钢法加固钢筋混凝土结构就是其中之一。最近,碳纤维材料作为钢板替代物正在被发展和应用,这些碳纤维材料具有许多的优点:如自重轻、耐腐蚀和应用便捷等。下面,我们就结构加固采用较多的粘贴加固方法(粘贴钢板、碳纤维材料)的一些机理、特点、适用范围、施工工艺等做些浅述。
一,粘贴钢板加固法
1、加固机理:
用建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土结构物的受拉区域或薄弱部位,使其与结构形成整体,通过钢板与补强结构的共同作用,提高其刚度,改善结构的受力状态,达到提高混凝土结构的承载力的目的。
2、适用范围:
适用于承受静力作用的受弯及受拉构件,建筑物梁、板、柱、剪力墙等,主要包括:(1)自然灾害或人为原因造成结构损伤、断裂、老化的加固补强。(2)改变用途,超载使用,施工质量差等引起的结构强度不足的补强加固。(3)长期动载运行引起的结构疲劳及恶劣工作环境引起结构自然老化的加固补强。(4)地震区结构抗震加固及各种动载结构加固。
3、技术特点:
(1)技术可靠,尽管工程质量要求很高,但施工时并不要求高级的专门技术人员操作。(2)施工速度快,可在不停产情况下进行,加固构件牯钢48小时后即可投入使用。(3)几乎不影响结构外观尺寸。(4)需对结合面进行处理,并钻埋螺栓,对原结构产生了危害。(5)对于大跨度粱、板来说,钢板的重量可能太重。
4、粘贴钢板
1)粘贴钢板一般工艺流程
粘贴面处理一布孔并钻孔一清孔一配胶一植入锚栓,同时在混凝土结构粘贴面和钢板上涂抹粘贴胶一拧紧锚栓螺帽并固定好钢板一检查验收。
2)粘贴钢板施工工艺
钢板粘贴分为灌浆法和涂抹法。灌浆法是钢板安装后注入粘结剂;涂抹法是在钢板粘贴前用涂刷法事先涂好,而其他施工工艺过程没有什么区别。现把涂抹法的施工过程叙述如下,而灌浆法也基本相似:(1)混凝土面应该凿除粉饰层,油垢、污物,然后打磨除去1-2mm厚表层,较大凹陷处修补平整,打磨完毕用丙酮或其它拭净且完全干燥后备用。(2)布置钻孔的准确位置,尽量使布孔的位置避开钢筋。孔道方向尽量要与混凝土结构面垂直。钻孔结束后,用丙酮或其它拭净且完全干燥后备用。(3)配制植筋胶,配好后,注入孔内一部分,并在锚栓上涂抹一部分,其量以锚栓入孔后胶体在孔中溢出为宜。(4)钢板粘贴面应进行粗糙、除锈处理,使用前用丙酮其它拭净且完全干燥后备用。(5)配制粘贴胶,同时在混凝土结构底面和钢板粘贴面上均匀涂抹粘贴胶。然后将钢板粘贴在混凝土结构面上。
3)工序质量控制
工序质量控制以目视和锤击检查为主,重点检查结合面处理、植埋螺栓、粘贴、固化等工序。
5、评述
1)粘贴钢板由于操作便利,易于控制工程质量t
2)钢板由于拉压强度均很高,加之粘贴后的钢板主要承受活载,对于受弯、受剪和受拉构件其补强效果优于加大混凝土截面;
3)结合面处理和钻埋螺栓孔对原结构有一定损伤。
二,粘贴纤维材料加固法
1、加固机理
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维材料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,由此而达到对结构进行加固、补强的目的。
2、适用范围
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、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
3、技术特点:
1)高强高效 由于碳纤维材料优异的物理力学性能,可以充分利用其高强度、高模量的特点来提高混凝土构件的承载力和延性,改善其受力性能,以达到高效加固的目的。2)耐腐蚀性及耐久性好 碳纤维材料的化学性质稳定,不与酸碱盐等化学物质发生反应,因而用碳纤维材料加固的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀和耐久性。3)不增加构件的自重及体积碳纤维布质量轻且厚度薄,基本上不增加结构的自重和尺寸。
4)适用面广由于碳纤维布可以任意地裁剪,所以这种加固技术可以广泛地运用于各种结构类型、各种结构形状和结构的各个部位。
5)便于施工 在施工时不需要大型的机械设备,占用施工场地少,没有湿作业,工效极高。
4、粘贴碳纤维材料
1)粘贴碳纤维材料一般工艺流程
表面处理一修补找平一定位、下料一胶料配制一粘贴碳纤维材料一表面防护一检验、验收。
2)粘贴碳纤维材料施工工艺
(1)表面处理:
a、清除构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土后用聚合物水泥砂浆进行修复。b、外露钢筋要进行除锈处理。c、对于裂缝部位,应先进行灌缝或封闭处理。d、去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质,直至完全露出新鲜面。构件表面的混凝土要打磨平整,转角粘贴处须按有关要求打磨成圆弧状。e、表面打磨后用要清除干净并保持干燥。
(2)修补找平:
a、混凝土表面的凹陷部位应用嵌刮找平材料修补填平,模板接头等出现高度差的部位,应用找平材料填补、尽量减少高差。b、转角的处理,应用找平材料将其修补为光滑的圆弧,c、找平材料需固化后,方可进行下一道工序。
(3)胶料配制:
胶料应严格按比例配制,调胶使用的工具應为低速搅拌器,搅拌应充分均匀,并应防止灰尘杂质混入胶料。
(4)粘贴碳纤维材料:
粘贴碳纤维布的工艺与粘贴碳纤维板的工艺有所不同。粘贴碳纤维布按下列步骤进行:
a、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。b、按工艺要求配制粘结胶,然后均匀涂抹在粘贴部份的混凝土面层上;铺贴碳纤维布,并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压,使粘结胶充分浸透纤维中。c、多层粘贴应重复以上步骤,且应在碳纤维布表面触感干燥后,立即进行下一层碳纤维布的粘贴。
粘贴碳纤维板按下列步骤进行:
a、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板。b、按工艺要求配制粘结胶。c、将碳纤维板表面的粉尘、油污等擦拭干净。d、擦拭干净且干燥后,立即涂粘接胶,粘接胶呈起伏状,平均厚度应不小于2mm,e、将涂有粘接胶的碳纤维板轻压粘贴到构件上,用专用滚筒顺纤维方向均匀平稳压实,使粘接胶从两边溢出,确保黏结密实无空洞。f、粘贴两层碳纤维板时,应连续粘贴。如不能立即粘贴,再开始粘贴前应对碳纤维板重新擦拭干净。
(5)表面防护:粘贴完后,粘贴面表面应涂抹粘结胶一道,进行防护,涂抹应均匀充分。
(6)检验:粘贴完工经固化后,进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面,通过不同声音判别密实情况。
3)工序质量控制
工序质量控制以目视和锤击检查为主,重点检查缺陷修补、构件表面处理、涂刷粘接胶和粘贴碳纤维材料等工序。
5、评述
1)粘贴碳纤维材料由于自重轻,操作便利,易于控制工程质量;
2) 粘贴碳纤维结构加固,对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固,可以取得很好的效果,对于配筋率较高的梁、板,仅采用碳纤维材料往往达不到要求的加固效果,因此可以考虑采用混合加固方法。 3)对于混凝土墩柱,粘贴碳纤维结构加固进行抗压或抗震加固效果显著,对震后墩柱的修复有较好的效果。
一,粘贴钢板加固法
1、加固机理:
用建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土结构物的受拉区域或薄弱部位,使其与结构形成整体,通过钢板与补强结构的共同作用,提高其刚度,改善结构的受力状态,达到提高混凝土结构的承载力的目的。
2、适用范围:
适用于承受静力作用的受弯及受拉构件,建筑物梁、板、柱、剪力墙等,主要包括:(1)自然灾害或人为原因造成结构损伤、断裂、老化的加固补强。(2)改变用途,超载使用,施工质量差等引起的结构强度不足的补强加固。(3)长期动载运行引起的结构疲劳及恶劣工作环境引起结构自然老化的加固补强。(4)地震区结构抗震加固及各种动载结构加固。
3、技术特点:
(1)技术可靠,尽管工程质量要求很高,但施工时并不要求高级的专门技术人员操作。(2)施工速度快,可在不停产情况下进行,加固构件牯钢48小时后即可投入使用。(3)几乎不影响结构外观尺寸。(4)需对结合面进行处理,并钻埋螺栓,对原结构产生了危害。(5)对于大跨度粱、板来说,钢板的重量可能太重。
4、粘贴钢板
1)粘贴钢板一般工艺流程
粘贴面处理一布孔并钻孔一清孔一配胶一植入锚栓,同时在混凝土结构粘贴面和钢板上涂抹粘贴胶一拧紧锚栓螺帽并固定好钢板一检查验收。
2)粘贴钢板施工工艺
钢板粘贴分为灌浆法和涂抹法。灌浆法是钢板安装后注入粘结剂;涂抹法是在钢板粘贴前用涂刷法事先涂好,而其他施工工艺过程没有什么区别。现把涂抹法的施工过程叙述如下,而灌浆法也基本相似:(1)混凝土面应该凿除粉饰层,油垢、污物,然后打磨除去1-2mm厚表层,较大凹陷处修补平整,打磨完毕用丙酮或其它拭净且完全干燥后备用。(2)布置钻孔的准确位置,尽量使布孔的位置避开钢筋。孔道方向尽量要与混凝土结构面垂直。钻孔结束后,用丙酮或其它拭净且完全干燥后备用。(3)配制植筋胶,配好后,注入孔内一部分,并在锚栓上涂抹一部分,其量以锚栓入孔后胶体在孔中溢出为宜。(4)钢板粘贴面应进行粗糙、除锈处理,使用前用丙酮其它拭净且完全干燥后备用。(5)配制粘贴胶,同时在混凝土结构底面和钢板粘贴面上均匀涂抹粘贴胶。然后将钢板粘贴在混凝土结构面上。
3)工序质量控制
工序质量控制以目视和锤击检查为主,重点检查结合面处理、植埋螺栓、粘贴、固化等工序。
5、评述
1)粘贴钢板由于操作便利,易于控制工程质量t
2)钢板由于拉压强度均很高,加之粘贴后的钢板主要承受活载,对于受弯、受剪和受拉构件其补强效果优于加大混凝土截面;
3)结合面处理和钻埋螺栓孔对原结构有一定损伤。
二,粘贴纤维材料加固法
1、加固机理
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维材料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,由此而达到对结构进行加固、补强的目的。
2、适用范围
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、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
3、技术特点:
1)高强高效 由于碳纤维材料优异的物理力学性能,可以充分利用其高强度、高模量的特点来提高混凝土构件的承载力和延性,改善其受力性能,以达到高效加固的目的。2)耐腐蚀性及耐久性好 碳纤维材料的化学性质稳定,不与酸碱盐等化学物质发生反应,因而用碳纤维材料加固的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀和耐久性。3)不增加构件的自重及体积碳纤维布质量轻且厚度薄,基本上不增加结构的自重和尺寸。
4)适用面广由于碳纤维布可以任意地裁剪,所以这种加固技术可以广泛地运用于各种结构类型、各种结构形状和结构的各个部位。
5)便于施工 在施工时不需要大型的机械设备,占用施工场地少,没有湿作业,工效极高。
4、粘贴碳纤维材料
1)粘贴碳纤维材料一般工艺流程
表面处理一修补找平一定位、下料一胶料配制一粘贴碳纤维材料一表面防护一检验、验收。
2)粘贴碳纤维材料施工工艺
(1)表面处理:
a、清除构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土后用聚合物水泥砂浆进行修复。b、外露钢筋要进行除锈处理。c、对于裂缝部位,应先进行灌缝或封闭处理。d、去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质,直至完全露出新鲜面。构件表面的混凝土要打磨平整,转角粘贴处须按有关要求打磨成圆弧状。e、表面打磨后用要清除干净并保持干燥。
(2)修补找平:
a、混凝土表面的凹陷部位应用嵌刮找平材料修补填平,模板接头等出现高度差的部位,应用找平材料填补、尽量减少高差。b、转角的处理,应用找平材料将其修补为光滑的圆弧,c、找平材料需固化后,方可进行下一道工序。
(3)胶料配制:
胶料应严格按比例配制,调胶使用的工具應为低速搅拌器,搅拌应充分均匀,并应防止灰尘杂质混入胶料。
(4)粘贴碳纤维材料:
粘贴碳纤维布的工艺与粘贴碳纤维板的工艺有所不同。粘贴碳纤维布按下列步骤进行:
a、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。b、按工艺要求配制粘结胶,然后均匀涂抹在粘贴部份的混凝土面层上;铺贴碳纤维布,并用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压,使粘结胶充分浸透纤维中。c、多层粘贴应重复以上步骤,且应在碳纤维布表面触感干燥后,立即进行下一层碳纤维布的粘贴。
粘贴碳纤维板按下列步骤进行:
a、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板。b、按工艺要求配制粘结胶。c、将碳纤维板表面的粉尘、油污等擦拭干净。d、擦拭干净且干燥后,立即涂粘接胶,粘接胶呈起伏状,平均厚度应不小于2mm,e、将涂有粘接胶的碳纤维板轻压粘贴到构件上,用专用滚筒顺纤维方向均匀平稳压实,使粘接胶从两边溢出,确保黏结密实无空洞。f、粘贴两层碳纤维板时,应连续粘贴。如不能立即粘贴,再开始粘贴前应对碳纤维板重新擦拭干净。
(5)表面防护:粘贴完后,粘贴面表面应涂抹粘结胶一道,进行防护,涂抹应均匀充分。
(6)检验:粘贴完工经固化后,进行检验。密实度可用小锤敲击构件粘贴表面,通过不同声音判别密实情况。
3)工序质量控制
工序质量控制以目视和锤击检查为主,重点检查缺陷修补、构件表面处理、涂刷粘接胶和粘贴碳纤维材料等工序。
5、评述
1)粘贴碳纤维材料由于自重轻,操作便利,易于控制工程质量;
2) 粘贴碳纤维结构加固,对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固,可以取得很好的效果,对于配筋率较高的梁、板,仅采用碳纤维材料往往达不到要求的加固效果,因此可以考虑采用混合加固方法。 3)对于混凝土墩柱,粘贴碳纤维结构加固进行抗压或抗震加固效果显著,对震后墩柱的修复有较好的效果。