粘钢加固技术在工程施工中的应用

程华安

1 工程概况

某工程主楼A段为地下2层、地上22层，框架—剪力墙结构，建筑高度90 m;建筑面积23 520 m2，裙楼B段为5层框架结构，建筑面积10 000 m2，主体结构全部施工完。由于使用功能发生变更，需要对原结构局部构件进行外部粘钢加固，保证结构受力安全可靠，建筑造型完美。

2 工程特点和施工难点

1)工程特点。根据要求对主楼地下室2层～20层原有结构局部剪力墙、柱、梁进行外部粘钢加固，B段对各楼层局部柱、梁进行外部粘钢加固，保证原结构在各种荷载的综合作用下受力安全。

2)施工难点。工程的粘钢量2 050 m2，工期75 d，分布在各楼层不同部位的各受力构件上，原结构楼层内砖砌体已封闭完，构造柱混凝土已施工完，地下室剪力墙、柱和1层～18层剪力墙的粉刷已全部施工完。

3 制定施工技术方案

3.1 粘钢加固材料的选择及质量要求

根据本工程的设计要求，粘钢加固材料为建筑结构胶和加固钢板。

1)施工中粘结胶选用中科院大连生产的JGN-Ⅱ建筑结构胶。结构胶应有足够高的强度，良好的耐久性和具有一定的弹性。结构胶的各项技术性能指标必须满足混凝土结构加固技术规范的规定。2)施工中使用的钢板选用3号钢，钢板的各项技术性能指标必须符合设计要求，钢板焊缝的强度设计值，必须满足国家现行《钢结构设计规范》中的规定。

3.2 施工工艺

3.2.1 粘钢加固施工工艺流程

搭设粘钢脚手架→被粘混凝土表面和钢板表面的处理→粘结胶现场配制→被粘混凝土面及钢板涂敷胶→粘结施工→固定钢板并加压→粘结胶固化→卸支撑检验粘结效果→钢板防腐粉刷处理。

3.2.2 被粘混凝土结构构件表面处理步骤

1)对原混凝土构件表面，用硬毛刷蘸高效洗涤剂刷除表面油垢污染物，用自来水冲洗，然后用角磨机对粘合面进行打磨，除去1 mm～2 mm厚混凝土表层，并用无油压缩空气吹除粉尘和浮灰，最后用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面，即可进行涂敷建筑结构胶，建筑结构胶沿粘结面部位均匀涂刷3 mm～5 mm，对混凝土凸凹不平处用胶填平。2)对梁截面宽与高方向的垂直度偏差较大、阴阳角不方正、梁底呈弧形的剔除凸出部分，用高标号水泥砂浆修补平整。3)钢板粘结面用平砂轮打磨直至出现金属光泽，打磨粗糙程度越大越好，打磨纹路应与钢板方向垂直，之后用脱脂棉蘸丙酮擦拭干净。4)粘钢板前，应对梁、板被加固构件进行卸荷。采用千斤顶顶升方式卸荷，对于承受均布荷载的梁应多点均匀顶升，对于由次梁作用的主梁，每根次梁下要设U形支托，间距500 mm。5)粘结胶为甲、乙两组分，使用前进行现场质量检查，按照产品使用说明书规定配置。注意搅拌时应避免雨水进入容器，按同一方向进行搅拌，容器内不得有油污。6)建筑结构胶配置好后，用抹刀同时涂抹已处理好的混凝土表面和钢板粘结面上，厚度1 mm～3 mm，中间厚边缘薄，然后将钢板贴于预定的位置。钢板粘贴好后，立即使用夹具夹紧或用U形支托支撑固定，旋动支托适当加压(见图1，图2)，使胶液刚从钢板边缘挤出为度。对于剪力墙或柱子构件的立面粘贴，为了防止粘结剂流淌，应加一层脱蜡玻璃丝布。7)建筑结构胶在常温下固化，保持在20℃以上，24 h即可凝固，可以拆除夹具或支撑，3 d可受力使用。若气温低于15℃，应采取人工加温来加快粘结胶的固化。8)粘贴钢板时用仪表传感器测出钢板单位面积压力，作为施工中参考依据。9)构件加固完，待结构胶完全凝固后，才能拆除加压设施，拆完后用手锤沿粘结面轻轻敲击钢板，如无空鼓声，表明已粘结密实，否则应剥离下钢板补胶重新粘贴。10)钢板表面的防腐处理:即钢板表层浮锈清除干净后，用结构胶点粘一层水刷石，然后用M15水泥砂浆粉刷保护层，厚度25 mm。11)粘钢加固施工人员必须培训持证上岗。

3.3 构件外部粘钢加固法适用的环境

构件外部粘钢加固法施工的环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%，以及无化学腐蚀的使用条件为限，否则应采取有效的防护措施。

3.4 粘钢施工过程中存在的难度和施工措施

1)当梁底预留安装配电管线排列过密时，根据现场实际情况，保持电管的位置不变，粘钢时避开电管位置，通过增加钢板的厚度来保证结构粘钢的受力效果。2)当原梁底下构造柱预留插筋时，将插筋割断，根据构造柱所在的位置，在已粘好钢板的对应部位粘 240 mm×240 mm的小钢板，小钢板在粘结前焊好 4φ 12，@500 mm长的U形钢筋。3)在原结构柱上粘结竖向钢板时，原墙压筋与柱子连接的预埋件已经凿出，柱子局部混凝土表面凸凹不平，为此将预埋件周边的浮灰清理干净，用净水冲洗湿润，再用 1∶2水泥砂浆填平压实。待其凝固干燥后，进行粘贴钢板施工，粘贴钢板之前，提前预粘一3×120 mm的钢板并焊上2φ 6墙压筋。4)所粘钢板厚度超过6 mm，应分两层粘贴，第一层钢板粘贴固化后，再粘贴第二层钢板。

4 粘钢施工的质量标准

1)使用加压的设施材料必须平直，且有足够的刚度，从而保证钢板与混凝土表面粘贴密实。2)保证两钢板的搭接长度不小于50 mm。3)拆除临时固定设备后，应用小锤轻轻敲击所粘钢板，从音响来判断粘结效果，锚固区粘结面积小于90%，非锚固区粘结面积小于70%，则证明此构件粘结无效，应剥离下来重新粘结。4)采用超声波检测，无损超声波抽查粘钢质量，即根据超声波直观反映出胶的厚度，胶与钢板、胶与混凝土的粘结质量。5)现场作钢板粘结拉力试验，即对已粘结凝固后的钢板，现场做拉力试验，试验数据应满足设计要求及规范要求。6)为保证粘钢质量，每道工序设置专人检查。按照规范要求验收，并做好验收记录。认真填写工程隐蔽单。

5 粘钢施工安全措施

1)粘钢施工的脚手架必须具有足够的刚度、强度及稳定性。2)加压工具必须具有足够的刚度和强度，防止在加压过程中断裂伤人。3)配制粘结剂用的原材料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。4)粘结剂配制和使用场所，必须保持良好的通风。

6 结语

相比加大构件截面加固法、外包钢加固法有以下几方面的优点:1)不改变结构和建筑的使用功能;2)提高原结构的承载能力;3)施工操作方便，缩短工程施工工期;4)降低工程成本。

通过对粘钢加固工艺的施工，总结以下几点体会:1)粘钢加固技术作为一项新型的结构加固施工技术，它的施工工艺必须符合现行国家《混凝土结构加固技术规范》的规定和其他现行国家颁布的结构设计规范及施工规范要求，才能提高原构件的承载能力。2)加强对进场原材料的检查验收，并对其各项物理、化学性能和力学性能指标进行试验测定，合格后才能使用。3)加强施工现场的管理，针对不同的构件，做到每道工序都有详细交底和检查验收记录，使各道施工工序科学合理，符合施工规范的要求。避免返工，浪费材料，提高工程成本。4)粘钢施工完，结构胶凝固后，拆卸加固支撑。加强对粘钢效果检测，特别是锚固区的检测，从而保证锚固区和非锚固区的粘结力都满足规范要求。

[1] CECS 25∶90，混凝土结构加固技术规范[S].

[2] GB 7124-86，胶粘剂拉伸剪切强度测定方法[S].

[3] GB 50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].